introductory

冶金企業(yè)轉(zhuǎn)爐煉鋼污泥是指轉(zhuǎn)爐煙氣洗滌污水經(jīng)過(guò)沉淀、濃縮處理后得到的濃度大于30%的濃縮污泥，全國(guó)每年這種污泥大約有300萬(wàn)t,約合100萬(wàn)t的干污泥。干污泥中鐵的品位在60%~65%之間.是很好的燒結(jié)和煉鋼原料，污泥具有含鐵量高.燒結(jié)性能好，易成塊，所含的氧化鈣還可降低燒結(jié)過(guò)程中石灰需要量，含二氧化硅低等優(yōu)點(diǎn).是非常寶貴的鐵金屬資源匚因此，對(duì)轉(zhuǎn)爐煉鋼污泥進(jìn)行脫水,使除塵洗滌水澄清循環(huán)使用，回收污泥中的鐵資源，具有節(jié)省水資源和鐵資源，防治環(huán)境污染的重要意義。

目前，大量的轉(zhuǎn)爐污泥多采用CN型內(nèi)濾式轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)作為污泥的脫水設(shè)備，雖具有能連續(xù)自動(dòng)操作的優(yōu)點(diǎn)，但過(guò)濾效果差,生產(chǎn)能力僅為50?100kg/(m²-hk濾餅的含水率高達(dá)40%以上，運(yùn)輸不便且污染環(huán)境，更為重要的是鐵資源無(wú)法回收利用，白白造成損失和流失；能耗大，噪聲高;設(shè)備笨重,附屬設(shè)備多;濾布易跑偏、堵塞且更換困難。為解決污泥脫水的難題，國(guó)內(nèi)近幾年來(lái)進(jìn)行了帶式壓濾機(jī)用于轉(zhuǎn)爐污泥的脫水工藝研究。該機(jī)雖具有能耗低、可以連續(xù)工作的優(yōu)點(diǎn).但由于受濾帶強(qiáng)度的限制,其在高壓區(qū)的最高壓力僅為3?4MPa,使得脫水后的污泥的濾餅水分仍在30%以上，滿足不了后續(xù)工序的需要，鐵資源仍無(wú)法回收。且需要加入較多的高分子絮凝劑。但目前絮凝劑的價(jià)格較高.造成了脫水費(fèi)用增高。該機(jī)的濾帶沖洗裝置、排水裝置和卸料裝置尚需進(jìn)一步加以改進(jìn)，國(guó)產(chǎn)濾帶的強(qiáng)度較低，使用壽命短，濾帶易跑偏，都需進(jìn)一步研究解決。

由于馬鋼二鋼廠的轉(zhuǎn)爐污泥已嚴(yán)重影響了周?chē)沫h(huán)境，鐵資源也未得到回收利用，為此，馬鋼公司安環(huán)處委托馬鞍山礦山研究院進(jìn)行二鋼廠轉(zhuǎn)爐污泥脫水回收的研究。但現(xiàn)有的Automatic filter presses和帶壓榨結(jié)構(gòu)的脫水設(shè)備已不能滿足冶金轉(zhuǎn)爐污泥脫水的需要，因此，必須進(jìn)行新型強(qiáng)化壓密脫水的高效污泥脫水設(shè)備的開(kāi)發(fā)，以解決冶金轉(zhuǎn)爐污泥的脫水何題。

1新型自動(dòng)壓濾機(jī)的開(kāi)發(fā)

1.1新型濾框的設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的壓濾機(jī)濾框，其結(jié)構(gòu)是在腹板兩側(cè)制造出凸岀的條狀支承，相對(duì)的凹下部位，成為濾液通道。當(dāng)濾框厚度尺寸一定時(shí)，要加大條狀支承高度，這必須減薄腹板的厚度，直接影響了濾框的強(qiáng)度，而條狀支承高度小了，則濾液通道變淺,又會(huì)影響濾液的通暢。因此,這種結(jié)構(gòu)當(dāng)濾框變形量大時(shí)，就會(huì)陷入濾液的通道內(nèi)，堵塞通道,直接影響了過(guò)濾脫水效率。這種濾框的條狀支承面積與濾液通道面積幾乎相等，由于工作時(shí)濾布與條狀支承面緊貼,濾餅兩側(cè)形成不了壓力差，濾液就流不出去，因此，起過(guò)濾

脫水作用的只有濾液通道部分，可見(jiàn)其有效過(guò)濾面積僅為濾框面積的一半。此時(shí)，要增加過(guò)濾速率就必須增加濾液通道的寬度，但相應(yīng)地濾布的變形量增大，濾布陷入濾液通道加深，使濾液流動(dòng)不暢。另外，傳統(tǒng)的壓濾機(jī)濾板，明流結(jié)構(gòu)的濾液排岀的通道較小,而暗流結(jié)構(gòu)的濾液排出通道長(zhǎng)而細(xì)，直接影響了濾液的排出，降低了濾餅兩側(cè)的壓力差，這一問(wèn)題在過(guò)濾濃度較低的物料時(shí)更為嚴(yán)重。

既要增加濾框的有效過(guò)濾面積,又要保證濾液及時(shí)排出以保持壓力差，本文所設(shè)計(jì)的新型濾框能滿足這一要求。所設(shè)計(jì)的濾框?yàn)樽畛Ｓ玫闹行倪M(jìn)料式，濾布的支承面釆用無(wú)腹板的中空肋條，肋條的厚度為6mm,肋條的上下端（與濾布接觸部分）倒半徑為2mm的圓弧.肋條間距為6mm作為濾液通道。這樣，在12mm的長(zhǎng)度范圍內(nèi)與濾布支承部分僅為2mm,從而使有效過(guò)濾面積增加到濾框的80%以上。濾布與肋條的圓弧型接觸.避免了傳統(tǒng)濾框的條狀支承平面所造成的擠壓作用。又由于無(wú)中間腹板.即使濾布變形大，也不可能堵塞濾液通道，保持著濾液始終與濾布和濾板成垂直方向流動(dòng)。為保證濾液及時(shí)排岀，在濾框底部設(shè)計(jì)了長(zhǎng)方形孔排液.其孔的長(zhǎng)度與濾框底部的長(zhǎng)度基本相當(dāng)，寬度為濾框底部寬度的60%,從而.濾液暢通無(wú)阻.極大降低濾液流道的靜水壓力和動(dòng)水壓力。

新型壓濾機(jī)濾框的設(shè)計(jì)特點(diǎn)保證濾液暢通無(wú)阻，全方位的明流結(jié)構(gòu)使濾液流道的靜水壓力和動(dòng)水壓力降到最低，保證了較大的工作壓差和有效過(guò)濾面積。

1.2最佳濾餅厚度的確定

根據(jù)脫水理論分析，濾室厚度是影響過(guò)濾指標(biāo)最重要的指標(biāo)，又由于轉(zhuǎn)爐污泥本身的自重比較大，為此，新型自動(dòng)壓濾機(jī)在小型試驗(yàn)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了濾室厚度在20?30mm范圍之間的五種不同厚度的濾室。

1.3新型過(guò)濾介質(zhì)的確定

濾布與濾併之間粘結(jié)力的含義是指濾餅顆粒與濾布之粘結(jié)力或?yàn)V餅表面顆粒之間的粘結(jié)力，定義濾餅脫落前兩側(cè)之粘結(jié)力各為G和C2?且G大于C₂,故粘結(jié)力小的這一側(cè)先脫開(kāi)。但脫開(kāi)后粘結(jié)力較大這一側(cè)之粘結(jié)力不再是G,因?yàn)槠湔辰Y(jié)力是顆粒間之點(diǎn)接觸，一旦發(fā)生松動(dòng)不可能再恢復(fù)原狀的粘結(jié)力，而變?yōu)椋?/p>

Cj=Ci—kC-2? 式中用為松動(dòng)系數(shù)。

殘留在濾布上之濾餅的脫落力主要是自重，根據(jù)受力平衡,當(dāng)自重力大于粘結(jié)力時(shí)，濾餅?zāi)茼樌撀洹．?dāng)濾室固定、濾餅水分較小時(shí)，其自重力越大,濾餅與濾布之間的粘結(jié)力頭越小;而濾布表面光滑時(shí)，則其粘結(jié)力更小,可以說(shuō)濾布表面的光捐程度是影響濾餅脫落的最主要的因素。采用新型單復(fù)絲濾布，其經(jīng)線是化纖單絲，緯線是化纖復(fù)絲。這種濾布具有較優(yōu)良的防堵塞性能，又因表面光捐可以保證較髙的卸餅率。這種單復(fù)絲濾布在脫水的生產(chǎn)實(shí)踐中,都取得了較高的產(chǎn)率、卸餅率、較低的濾餅水分和很低的濾液濃度，因此，本試驗(yàn)采用的過(guò)濾介質(zhì)是新型單復(fù)絲濾布。

從以上分析結(jié)果可以看出，馬鋼二鋼廠煉鋼污泥的鐵含量較高，是可以充分回收的鐵資源，但物料的細(xì)顆粒占的比重大，-10fim含量高達(dá)45%以上,且含有較高的SiQ和CaO,因而是非常難濾的物料。

2.3試驗(yàn)結(jié)果及分析

最佳的濾室厚度試驗(yàn)。在給礦濃度為30%左右，成餅過(guò)濾壓力6MPa,成餅過(guò)濾時(shí)間為3niin、壓力壓密時(shí)間4min,壓力壓密的壓力為0.8MPa,卸料和合攏濾框等輔助時(shí)間為1nun的條件下.試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

濾室編號(hào)	濾併厚度	作業(yè)循環(huán)周期	過(guò)濾系數(shù)	濾併水分
1	30	8	170	25.4
2	28	8	161	24.4
3	26	8	152	23.4
4	24		140	22.8
5	22	8	130	22.1
6	2￡i	8	122	2

壓力壓密時(shí)間與濾餅水分的試驗(yàn)。在給礦濃度為30%左右,成餅過(guò)濾壓力0,6MPa,成餅過(guò)濾時(shí)間為3min,壓力壓密壓力為0、8MPa,卸料和合攏濾框等輔助時(shí)間為1min的條件下，不同壓力壓密時(shí)間下的試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。所測(cè)量的是濾室厚度為26mm的濾餅可見(jiàn),新型壓濾機(jī)的指標(biāo)遠(yuǎn)比真空過(guò)濾機(jī)優(yōu)越,解決了冶金轉(zhuǎn)爐污泥的脫水難題。

1	2	6	176	30.5
2	3	7	158	26.4
3	4	8	152	23.4
4	5	9	140	23,0
5	6	in	130	22.6

3馬鋼二鋼廠煉鋼汚泥處理工藝流程

根據(jù)前述試驗(yàn)結(jié)果，筆者提出了馬鋼二鋼廠煉鋼污泥處理工藝流程的簡(jiǎn)要方案。

馬鋼二鋼廠煉鋼污泥已建有回收設(shè)施,但由于物料細(xì)而粘，污泥的過(guò)濾問(wèn)題一直未得到妥善解決,大量的洗滌凈化的污水、污泥仍依靠自身沉降，再人工挖取進(jìn)行自然風(fēng)干。該處理工藝占土地面積大,環(huán)境污染嚴(yán)重。由于污泥中含鐵量為55%~65%。

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