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摘要：傳統錳冶煉工藝浸出錳渣中有害元素超標造成環(huán)境污染和資源浪費一直是困擾企業(yè)發(fā)展的難題，本文將介紹一種新型過(guò)濾洗滌一體技術(shù)，通過(guò)該技術(shù)及其設施在現場(chǎng)的工藝試驗研究，尋找最佳的應用工藝路線(xiàn)和指標，在同等或更優(yōu)濾餅含水率及洗滌指標的條件下，進(jìn)行更新工藝設備升級，取代現有常規的兩段或多段聯(lián)合洗滌脫水工藝及設施，實(shí)現錳渣脫水、洗滌、過(guò)濾無(wú)短路一體化，在大幅縮短工藝流程的同時(shí)，減少錳渣中有害物質(zhì)對環(huán)境的污染，提升有價(jià)資源的回收率，為企業(yè)創(chuàng )造價(jià)值。

關(guān)鍵詞： 電解錳   錳礦廢渣   過(guò)濾洗滌一體技術(shù)    洗滌率

The environmental pollution and waste of resources caused by the excess of harmful elements in manganese slag leaching by traditional manganese smelting process has always been a difficult problem in the development of enterprises, this paper will introduce a new type of filtration and washing integrated technology, through the technology and its facilities in the field of the process test research, to find the best application route and indicators, Under the condition of equal or better filter cake moisture content and washing index, the upgrading of process equipment is carried out, replacing the existing conventional two-segment or multi-segment combined washing and dewatering process and facilities, so as to realize the integration of manganese slag dehydration, washing, filtration without short circuit, and reduce the pollution of harmful substances in manganese slag to the environment while greatly shortening the process Increase the recovery rate of valuable resources to create value for enterprises.

Key Words: electrolytic manganese   manganese ore discard  Filtration and washing integrated technology  wash productiveness

1  緒論 

國內錳、黃金浸出、鋰鹽等稀貴金屬選礦冶煉過(guò)程中為提高貴液中有價(jià)金屬回收等領(lǐng)域，需要對物料進(jìn)行多次過(guò)濾洗滌。國內企業(yè)常規都是采用脫水、洗滌作業(yè)分段進(jìn)行，由于洗滌與過(guò)濾分別在不同設備中進(jìn)行，且在洗滌過(guò)濾循環(huán)過(guò)程中物料需要重新配漿，存在工藝流程繁冗，設備種類(lèi)多，除了導致企業(yè)生產(chǎn)運行成本高，更存在物料廢渣中有害金屬超標，堆存排放安全隱患大，增加環(huán)保壓力等一系列問(wèn)題。

近年來(lái)，國家對各行各業(yè)的環(huán)境保護和資源利用要求越來(lái)越高，大力提倡節能減排、清潔生產(chǎn)、綠色制造。針對上述行業(yè)的脫水工藝流程及過(guò)濾洗滌現狀，國內相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)專(zhuān)家在脫水、洗滌工藝及設備上做了大量的優(yōu)化改良工作，但基本上都是單一流程的優(yōu)化，缺乏把兩者高效結合起來(lái)研發(fā)成果，現今，我們研發(fā)并推廣一種新型的短路節能、過(guò)濾洗滌一體技術(shù)及相關(guān)處理配套設施，滿(mǎn)足最終濾渣產(chǎn)品的洗滌率及含水率能達企業(yè)希望的既定指標，解決廢渣達標，同時(shí)縮短傳統濃密洗滌過(guò)濾工藝流程，降低投資運行成本，該技術(shù)的成功研發(fā)對企業(yè)是有著(zhù)良好的使用價(jià)值及在相關(guān)領(lǐng)域的推廣前景^[1-5]。

2  新型過(guò)濾洗滌一體技術(shù)在電解錳廢渣脫水洗滌的試驗研究

2.1  新型過(guò)濾洗滌一體技術(shù)現場(chǎng)試驗目的及意義

四川某錳礦屬大型民營(yíng)電解錳生產(chǎn)加工企業(yè)，錳電解主要采用為酸浸電解工藝，現場(chǎng)工藝處理過(guò)程中除了生產(chǎn)出電解錳產(chǎn)品之外，還會(huì )有大量碳酸錳渣粉（每生產(chǎn)1頓電解金屬錳會(huì )同時(shí)產(chǎn)生5-6噸錳廢渣）附帶產(chǎn)出，由于錳礦渣產(chǎn)出量大，其中又含有大量硫酸鹽、氨氮、砷、汞、鎘、錳等重金屬離子物質(zhì)，屬于有害廢渣，長(cháng)期堆放不但污染當地環(huán)境，也是對有價(jià)金屬錳的嚴重浪費?，F場(chǎng)脫水工藝是對浸出錳渣液采用采用濃密、壓濾兩段工藝流程進(jìn)行過(guò)濾洗滌處理，即礦漿首先進(jìn)行濃縮，隨后碳酸錳礦粉浸出液通過(guò)傳統的板框式壓濾機進(jìn)行濾液粗壓，進(jìn)而在加藥劑沉淀進(jìn)行第二次甚至是多次壓濾、最終產(chǎn)出電解金屬錳渣產(chǎn)品的方案。由于該工藝流程中采用傳統壓濾設施（普通板框壓濾機）進(jìn)行的兩次（或者多次）脫水作業(yè)，流程中碳酸錳礦粉的由于缺少洗滌流程，導致處理后的電解錳渣中硫酸銨、硫酸錳含量偏高。企業(yè)技術(shù)人員為了解決實(shí)際存在的問(wèn)題，也嘗試采用了壓濾后的錳渣用清水洗滌后再壓濾的方案，但是洗滌率效果不佳，洗滌率指標化驗都在60%以下，不但二價(jià)錳流失嚴重，工藝流程還繁瑣，也加重了設備負荷。此外，脫水主要工藝指標含水率也在22%左右的一個(gè)偏高指標，均都無(wú)法達到一個(gè)符合要求的工藝指標，不但造成有價(jià)金屬浪費，也給企業(yè)造成了運營(yíng)成本的增高及經(jīng)濟效益的降低，此外，環(huán)保污染問(wèn)題也無(wú)法從根本上得以解決。

現階段，在現場(chǎng)進(jìn)行高效過(guò)濾洗滌設備的技術(shù)研發(fā)及試驗研究，通過(guò)新技術(shù)的更新，推出一種既能充分完成洗滌作業(yè)，高效浸出液錳渣中的有害金屬離子，在完成同等或更優(yōu)濾餅含水率及洗滌指標的條件下，錳渣能符合環(huán)保標準作為副產(chǎn)品產(chǎn)出，并能在現場(chǎng)有效實(shí)施的工藝方案。進(jìn)而實(shí)現洗滌、過(guò)濾工藝無(wú)短路一體化，大幅縮短工藝流程，減少有害物質(zhì)的二次污染，提升有價(jià)資源的回收率，降低企業(yè)投資及運行成本，提升企業(yè)的經(jīng)濟及社會(huì )效益^[6-7]。

2.2  試驗要求及目標

針對現場(chǎng)實(shí)際情況，本試驗主要是采用具有壓濾、脫水一體化工藝及配套設施替代傳統設備進(jìn)行脫水洗滌流程的半工業(yè)試驗，通過(guò)對碳酸錳礦粉浸出液進(jìn)行洗滌和脫水處理，將原工藝繁瑣的多次處理流程通過(guò)一臺設備一次處理完成，力爭最大限度回收錳渣中硫酸錳、硫酸銨等有用物質(zhì)，錳、氨回收率目標預計達到98%以上（濾液Mn²⁺＞25g/l，廢渣Mn²⁺＜3g/l），實(shí)現錳渣無(wú)害化。最終驗證該技術(shù)設施在實(shí)際生產(chǎn)的應用效果，為企業(yè)提供一種具有新型高效節能環(huán)保技術(shù)的工藝及其配套設備。

試驗還將對處理后的物料進(jìn)行檢測，對最終錳渣產(chǎn)品二價(jià)錳含量及其洗滌率指標進(jìn)行分析，與原有工藝的二價(jià)錳的洗滌率相對比，從而得到現場(chǎng)實(shí)際的數據，作為新型一體化工藝的理論數據，從而判斷新型壓濾洗滌一體化技術(shù)及設備的應用處理效果，為企業(yè)降本增效提供更優(yōu)的技術(shù)升級方案和工藝設備支持，實(shí)現企業(yè)的資源化利用和達到環(huán)保要求，真正提高企業(yè)經(jīng)濟效益。

2.3  試驗物料及試驗設備參數簡(jiǎn)介

本次試驗主要工是工藝流程技術(shù)及其設備性能的研究，因此沒(méi)有相關(guān)的藥劑及流程選別試驗。

試驗樣品為壓濾車(chē)間內的實(shí)際生產(chǎn)的電解錳渣物料，由現場(chǎng)負責采集。礦漿溫度 32-38°C；

干礦比重3.04；物料濃度18%；礦物主要組成見(jiàn)表1：

表1                            主要礦物的化學(xué)組成   

試驗采用的設備是CJWA-5/4/30型高能壓濾機的工業(yè)實(shí)驗模擬機。該機型自身即具備高效過(guò)濾性能，并根據本次試驗得技術(shù)要求，在設備整體結構上做了技術(shù)升級，使其兼備高效洗滌和過(guò)濾功能，從而能滿(mǎn)足工藝試驗技術(shù)要求。

主要試驗設施參數：濾板過(guò)濾面尺寸500×500；濾餅數量4塊；濾室深度30mm；采用渣漿泵給料；壓榨、吹干介質(zhì)共用為壓縮空氣；攪拌槽規格φ800×1200；儲氣罐容積2m3；洗滌水為生產(chǎn)用清水（采用電加熱器加熱至所需溫度）。

2.4  試驗主要方案及步驟

本次工藝試驗研究，主要是進(jìn)行碳酸錳礦粉浸出液的產(chǎn)品脫水試驗，試驗將進(jìn)行新技術(shù)的多級洗滌工藝試驗、洗滌效率指標對比試驗，通過(guò)洗滌率的參數對比確定工藝指標，檢驗新設備使用效果及性能參數，最終提出合理可靠的脫水洗滌工藝和設備數據指標，并判定新型一體化洗滌技術(shù)及其相關(guān)設備的性能。

a. 多級洗滌試驗

用具備新技術(shù)的設備對現場(chǎng)浸出液進(jìn)行常規壓濾及洗滌壓濾，并根據壓濾濾液出水情況及渣漿泵壓力情況對給料時(shí)間、壓榨風(fēng)干時(shí)間，洗滌時(shí)間等參數進(jìn)行設定和調整。試驗主要是在設備內部對濾餅進(jìn)行多次洗滌、循環(huán)，直到整個(gè)系統達到平衡。

試驗原料取自現場(chǎng)礦漿高位礦漿桶，原漿溫度在30-38℃左右，為保證較高的洗滌效率，進(jìn)料時(shí)間首次設定35分鐘，進(jìn)料原則是沒(méi)有壓濾水排出，濾餅厚度約3cm。試驗一級洗滌水用水量約45L，當洗滌水中Mn²+>25g/l時(shí)，即可達到試驗要求。試驗首先加入15L的清水進(jìn)行第一次洗滌，洗滌液收集后再加入15L清水進(jìn)行第二次洗滌、第三次洗滌，洗滌液循環(huán)使用，直至到達試驗數據的要求。一級洗滌結束后在進(jìn)行二級洗滌試驗，程序和第一級試驗步驟一樣。每一級洗滌時(shí)間在20分鐘左右，把45L的水洗完。從第一組試驗Mn²⁺的數值達到要求后，再在每一組試驗之后用15L的自來(lái)水洗滌，再洗滌三次Mn²⁺的數值又可達到試驗要求，這樣保證試驗過(guò)程中加入的水和出來(lái)的水達到水平衡，從而達到污水零排放的要求。其中，洗滌效率試驗是本次試驗成功的關(guān)鍵，用洗滌水將原漿中的游離錳和硫酸銨洗出98%，能實(shí)現錳渣無(wú)害化處理。試驗中主要需要控制的參數包括進(jìn)料時(shí)間、新加水量、洗滌時(shí)間、洗滌效率。

本次試驗將對每一組洗滌水（按水溫35℃左右）和直接壓濾水進(jìn)行取樣分析，檢測最終物料的Mn²⁺、硫酸銨、水分、全錳。

試驗流程圖見(jiàn)圖1；數據分析見(jiàn)圖 2；圖3所示。根據圖中數據可知，一級水在經(jīng)過(guò)9次洗滌后Mn²⁺的值為29.13g/l達到試驗要求（Mn²⁺的值>28g/l），二級水在10次洗滌后Mn²⁺的值為29.25g/l后達到試驗要求（Mn²⁺的值>28g/l）。

b. 滌效率試驗

碳酸錳礦粉浸出液通過(guò)泵將浸出液從壓濾攪拌槽泵入實(shí)驗機攪拌槽進(jìn)行過(guò)濾及洗滌流程試驗。最后采用高錳酸鉀滴定法測定濾液及洗滌液中二價(jià)錳含量。通過(guò)測定浸出液和經(jīng)過(guò)過(guò)濾洗滌之后的洗滌液中二價(jià)錳的含量，計算新工藝條件下的洗滌率，進(jìn)而對原有工藝條件下的洗滌率進(jìn)行對比，以此判定新工藝流程的洗滌質(zhì)量。

原有脫水工藝和新脫水、洗滌工藝在壓濾、洗滌質(zhì)量上不僅存在差別，在單位浸出液的處理能力上也存在差別，試驗通過(guò)對同樣數量的浸出液進(jìn)行處理，以處理后的濾餅的密度作為共同目標，通過(guò)測定新工藝的用電量和功耗，進(jìn)而對新舊兩種工藝的處理能力進(jìn)行對比。

3 試驗結果分析及結論

本次試驗是對過(guò)濾的礦樣進(jìn)行試驗，并對每一組洗滌水和直接壓濾水進(jìn)行取樣分析，試驗的目標是將濾餅密度過(guò)濾至統一的密度，在達到這同一標準的情況下，檢測設備在各個(gè)過(guò)程中需要的參數和時(shí)間，通過(guò)過(guò)濾、洗滌工藝和之前只有過(guò)濾工藝的流程進(jìn)行對比，進(jìn)而得到兩個(gè)工藝流程的工藝參數差別。其次，對兩個(gè)流程的處理效率進(jìn)行對比，測定壓濾液和尾渣中的二價(jià)錳的含量，通過(guò)壓濾液和尾渣中的二價(jià)錳的含量的對比，計算洗滌率。試驗數據及試驗工藝參數見(jiàn)表2

表2        壓濾洗滌試驗數據分析表

通過(guò)試驗結果表中看出：新工藝其洗滌效果比較穩定，平均洗滌率高達94.44%；根據圖表數據可知，在經(jīng)過(guò)洗滌后，濾液中Mn²⁺的值為25.12g/l～29.12g/l，本次試驗已完成了既定的目標要求。通過(guò)試驗結果分析，得出了以下結論：

a. 通過(guò)對濾洗滌參數及最終二價(jià)錳的化驗分析結果，可以看出該浸出液屬于易過(guò)濾易洗滌物料，通過(guò)實(shí)施新工藝路線(xiàn)洗滌率能到到符合要求的高指標，也精簡(jiǎn)了工藝流程，降低了能耗指標。

b. 根據洗滌前濾餅中二價(jià)錳含量等于壓濾濾液中二價(jià)錳含量，我們按此進(jìn)行洗滌率計算，試驗的洗滌率平均值為94.22%（按洗滌水量為0.7-0.85倍濾餅重量）。在工業(yè)生產(chǎn)中，洗滌率可以保證在90%以上。

c. 根據試驗數據可知，經(jīng)過(guò)洗滌后的溶液游離錳含量能達到25g/l以上，可滿(mǎn)足現場(chǎng)試驗要求，因此，工藝流程及洗滌、過(guò)濾設備下一步將可用于生產(chǎn)。

d. 新工藝充分利用了物料性質(zhì)，新設備由于采用了全自動(dòng)控制系統，并應用了新介質(zhì)和特殊設計結構構的濾板，在內部又注入了和高壓空氣，使其造兼備高效、節能的壓濾技術(shù)，既能將碳酸錳礦粉中的二價(jià)錳充分洗滌出來(lái)，更提高了脫水率指標，新工藝流程最終錳渣含水在16%左右比原工藝指標提高了6個(gè)百分點(diǎn)，可大大節約尾渣下一步的對外運輸成本。

4  小結

綜上可知，本次試驗采用的新工藝及其相關(guān)設施，在原有同等生產(chǎn)條件下，將壓濾、洗滌流程進(jìn)行了一體化集成，取代了兩段或多段聯(lián)合洗滌脫水工藝，使得脫水流程更加精簡(jiǎn)、效率更高、設備臺數更少。經(jīng)過(guò)對比原工藝和新工藝兩種情況下的壓濾洗滌效果，可以看出，新工藝不但工藝環(huán)節少、自動(dòng)化水平高，在主要技術(shù)指標平均洗滌率和脫水率上，比原工藝條件下的生產(chǎn)實(shí)際平均指標均有大幅度提升，洗滌效率這一關(guān)鍵指標數據的提高說(shuō)明新工藝試驗效果良好。此外，通過(guò)原工藝流程和壓濾洗滌一體化工藝的對比，在設備成本增加不多的情況下，壓濾洗滌工藝能回收更多的錳，并降低廢渣錳含量，并能將之前無(wú)法排放、利用的廢渣變成可利用能外排的有用物質(zhì)，提升了有價(jià)資源的回收，產(chǎn)生的社會(huì )、經(jīng)濟效益利益極為明顯。

1.蘭州有色冶金設計院有限公司  ； 2. 成都長(cháng)杰科技有限公司

主要作者簡(jiǎn)介：劉誼兵（1969-），男，上海市人 ，高級工程師， 主要從事有色、黑色礦山設計、咨詢(xún)及相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)研究

參 考 文 獻

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