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立式压滤机在钒酸铵精制中的生产实践
作者:管理员    发布于:2016-03-14 14:08:15    文字:【】【】【

  1前言9415,熔点1926°C.钒被称为‘’现代工业的味精“,随着工业的发展,钒产品被广泛应用在冶金、化工、原子能、航空和新兴的钒电池等领域。目前用量大的是冶金行业,多以钒铁合金、氮化钒的形式加入到钢中。

  钒酸铵是提钒过程中的种重要的中间产品,沉钒后所得钒酸铵精制效果的好坏直接影响到能耗及终成品的质量。体现钒酸铵精制效果的指标有钒酸铵水分、杂质含量和洗水量的消耗。钒酸铵含水量的高低直接影响到成品加工工序的能耗指标;钒酸铵杂质钾钠及硫含量偏高,直接影响到钒铁冶炼过程和钒铁质量。随着钒产品微利时代的到来和清洁生产的要求逐渐严格,如何有效降低钒酸铵中-),男,工程师,2003年毕业于西南民族大学化学工程与工艺专业,现在河北钢铁集团承钢公司钒制品厂从事技水分及杂质钾钠含量,减少洗水消耗,已经成为个亟待解决的问题。

  2生产现状及设备情况钒制品厂二化厂区,原生产工艺采用反应釜沉淀―静置―分层―水洗―静置―过滤生产方式,生产效率低,劳动强度大。过滤系统采用外滤式转鼓真空过滤机,精制出的钒酸铵水分、钾钠较高,生产周期长,消耗洗水量大。

  2.1外滤式转鼓真空过滤机结构承钢钒制品厂某厂区钒酸铵过滤采用传统的外滤式转鼓真空过滤机进行过滤,该机主要由筒体、主轴承、矿浆槽、传动装置、搅拌器、分配头、刮刀和绕线机构等组成。分配头内部有几个位置在同圆周上并且互相隔开的空腔,形成几个工作区,见。

  真空过滤机的有效工作区域包括过滤区、滤饼脱水区、卸料区和滤布清洗区,另外几个区为了把有效工作区域隔开。

  河北冶金2.2工作原理过滤机工作时,筒体在矿浆槽内旋转,处于筒体下部位置的过滤室经过管子、喉管与分配头的过滤区接通,室内为负压,滤液透过滤布进入过滤室,被真空泵抽离机体外,滤布表面形成滤饼;当过滤室旋转到脱离液面位置以后,过滤室与分配头脱水区接通,滤饼水分进一步降低;当该过滤室转到与分配头卸料区接通时,鼓风机使压缩空气经分配头、喉管吹入过滤室,使该过滤室由负压变正压,使脱水后的滤饼与滤布脱离,用刮板刮下排出机体外;过滤室继续旋转至滤布清洗区时,继续向过滤室鼓风,清洗滤布,恢复其透气性;清洗完毕后该过滤室继续旋转,又进入过滤区,开始下一次循环。

  2.3存在问题使用外滤式转鼓真空过滤机精制钒酸铵所得滤饼水分为40~45.由于其以真空作为脱水动力,保持过滤室和分配头的密封性,使其具有较高真空度十分重要,故分配头需经常润滑、检查和修研。

  滤布使用寿命短,般每20d更换一次,以免降低真空度和避免大量矿砂进入过滤室造成过滤机各部分磨损。该过滤机附属设备多,由于滤布破漏等致使其寿命缩短。月检修时间40h/台,台耗备件4. 5万元/年。承钢钒制品厂某厂区2010、2011年采用外滤式转鼓真空过滤机精制钒酸铵成分见表1.表1采用转鼓式真空过滤机所得钒酸铵成分指标由表1可知,钒酸铵水分高,钾钠等杂质也随之残留在钒酸铵内,终造成成品杂质含量较高,2011年承钢二化厂区采用转鼓式真空过滤机精制的钒酸铵所生产片剂五氧化二钒不合格品中90为钾钠超标所致。采用反应釜内水洗静置分离方式,生产周期长,洗水量大。洗水量大增加了废水处理的成本;钒酸铵水分高造成干燥时间长,能耗增加,设备工作效率低。选用转鼓真空过滤机必须进行时时操作,没有远程控制及自动控制,经常出现喷料现象,操作人员劳动强度高,操作难度大,环境恶劣。鉴于转鼓真空过滤机在生产中存在的诸多不足,需要选择种新型的钒酸铵精制工艺设备取代转鼓真空过滤机,达到提高产品质量、降低能耗、提高自动化水平、降低职工劳动强度的目的。

  3改进措施承钢钒制品厂宫后区建设时采用全自动立式压滤机,高压水挤压隔膜的方式进行固液分离,利用高温洗水洗涤一次挤压过的钒酸铵,经过高压洗水二次洗涤,再经过空压风吹干,后产出钒酸铵。

  3.1全自动立式压滤机结构3.2工作过程钒液在反应釜反应结束后,立即打入浓密池中进行料浆固液分离,钒酸铵料浆浓缩后打入全自动立式压滤机中进行精制。全自动立式压滤机为远程控制,画面设置各阶段参数,满足精制的钒酸铵达到佳效果,压滤机工作步骤分为6步。

  进料过滤。当压滤板框闭合后,钒酸铵料浆在过滤室进行过滤,滤液经过滤管排出,同时滤饼在滤布上形成。

  挤压。高压水注入各压滤板框组橡胶隔膜上面的容腔内,隔膜对滤饼进行挤压,使其进步脱水。

  洗涤。洗涤液进入各压滤板框组过滤室,托起下沉的橡胶隔膜并将其上面容腔内的水排出,同时洗涤滤饼的滤液通过滤布从洗料管排出。

  二次挤压。滤饼经洗涤后,在过滤室内仍有洗涤液残留,需要再次挤压,以排出残余的洗涤液,减少滤饼所含水分。

  吹干。压缩空气进入压滤板框组过滤室,托起橡胶隔膜并将其上面容腔的水排出。同时压缩空气穿过滤饼,吹出的水由过滤室内排出。

  卸滤饼。在上述过程完成后,压滤机的各个板框自动打开,滤布上的滤饼从压滤机的两端卸出。

  4操作参数的确定2010年1月份开始宫后新区生产趋于稳定,首先将合格后的沉钒料浆直接打入浓密机,进行料浆浓密,浓密后的料浆进入APV料浆罐,开始进入全自动立式压滤机,进行精制。

  4.1试验确定操作参数2010年开始对全自动立式压滤机每一个工作阶段进行试验研究,摸索出一套适合钒酸铵过滤精制的操作参数,本次试验选用1立式压滤机作为试验设备。

  固定其他阶段参数设置,对进料过滤参数进行试验,见表2.表2进料过滤试验数据进料时长/s料层厚度/cm板框密闭情况备注完全密闭生产能力低,板框受力大完全密闭生产能力低,板框受力大完全密闭料层合理,洗涤顺畅完全密闭料层合理,洗涤顺畅密闭效果不好进料时间过长,料层过厚影响洗涤效果由表2可以发现,进料时间低于600s,料层厚度过薄,生产能力低,板框受力大,损害设备;进料时间在600~1300s时,料层合理,后期洗涤顺畅,成品杂质含量低;当进料时间超过1300s时,料层过厚洗涤效果不好,且当料层到一定厚度无法再增长,进料时间过长,设备生产能力下降。

  固定其他阶段设置,对一次挤压时间进行更改,试验数据见表3.表3―次挤压试验数据一次挤压时间/s备注300以上挤压时间过长,钒酸铵挤压过实,影响洗涤效果,且使生产能力下降同上利于水洗料层形成50以下料浆过于稀薄,大量水中的有害杂质残留在料浆中,造成洗涤水增多由表3可知,次挤压时间过长,影响洗涤效果,且生产能力下降;挤压时间过短,液体中有害杂质残留在钒酸铵中,造成钒酸铵杂质含量高,且洗水量增大,因此一次挤压时间控制在50~100s为宜。

  固定其他阶段设置,对洗涤时间进行更改,试验数据见表4.表4洗涤时间试验数据洗涤时间/s备注300以下洗水过少,无法将K2O +Na2O及其他有害杂质洗出洗水适中,成品合格800以上洗水消耗量过大,成本上升分析表4试验数据发现,洗涤时间越长效果越好,但当洗涤时间达到800s,钒酸铵中有害杂质基本无法再洗出,造成能耗的浪费。此外在生产中发现洗水温度在80~90°C,效果佳,温度过低,不仅增加洗水量,而且洗涤效果差;温度过高,加速设备的老化,因此洗涤水温度80~90°C,时间为300~800s为宜。

  固定其他阶段设置,对二次挤压时间进行更改,试验数据见表5.表6吹干时间数据表5二次挤压试验数据二次挤压时间/s水分/备注100以下挤压时间过短,钒酸铵中水分未挤压完毕500以上无法再降低钒酸铵中水分吹干时间/s水分/备注70以下空压风未将钒酸铵表面水分充分吹出效果较好150以上钒酸铵表面水分吹出后,钒酸铵被吹出,造成漂浮钒酸铵颗粒,对人造成伤害卸料时间由表5可知,二次挤压时间越长,钒酸铵水分越低,但是当挤压时长超过500s后,钒酸铵中水分趋于恒定,因此二次挤压时间宜控制在300固定其他阶段设置,吹干时间进行更改,试验数据见表6.分析表6试验数据发现,吹干时间过长,钒酸铵颗粒易漂浮,对人体造成伤害。吹干时间低于70s,钒酸铵含水量仍很大,吹干时间在70 ~150s时,钒酸铵含水量适中,且不会造成钒酸铵颗粒吹出漂浮在空气中。

  根据现场实际情况及时将料排出,并充分洗涤滤布,保证其通透性。如果时间过短,滤布表面有残留的钒酸铵,会造成滤布过滤能力下降,压滤机产能降低;卸料时间过长,又浪费能源,故应根据生产现场钒酸铵及滤布情况将卸料时间控制在100~500s之间。

  4.2设置压滤机各阶段操作参数通过分阶段试验,对压滤机各阶段参数进行设置,见表7.表7全自动立式压滤机各阶段参数操作步骤时间设置/s进料根据料浆浓度调整进料时间,保证形成薄厚适中的料层,料层过薄或过厚造成板框受力,时间过长过短都会造成生产能力下降一次挤压洗涤一次挤压时间过长,料层过于板结不利于水洗,时间过短水分太高洗水增多洗水温度过高,橡胶隔膜易老化,增加备件成本;洗水温度低需增加水量才能将杂质洗掉,将增加水处理运行成本;洗涤时间长消耗新水量增加,成本增加二次挤压吹干卸滤饼尽量保证足够长挤压时间,降低钒酸铵水分,降低干燥时能源消耗。

  尽量保证足够长时间,降低钒酸铵水分,降低干燥时能源消耗;时间过长将钒酸铵吹出,造成成品浪费和污染现场环境根据卸料情况及时调整4.3改进效果将2011年7月份转鼓真空过滤机与立式压滤机过滤钒酸铵数据进行对比,见表8.表8两种过滤工艺生产钒酸铵指标分析过滤设备钒酸铵成分/工艺指标水分新水消耗生产周期(min/t钒)转鼓真空过滤机立式压滤机指标变化全自动立式压滤机内部增加水洗程序取代了反应釜内加水洗涤,降低了吨钒生产周期,产能提高41.6;钒酸铵水洗工序由反应釜改为在立式压滤机中进行,节约用水59,减少了废水处理成本;高压水挤压钒酸铵取代真空抽滤,有效降低钒酸铵水分46,为后续钒酸铵干燥节约能源。

  5结语全自动立式压滤机直接在显示屏上设置各阶段参数,远程操控,自动运行,降低了劳动强度,现场操作环境好。精制钒酸铵水洗工序由反应釜改为在立式压滤机进行,降低了新水消耗,减少了污水处理成本,精简了工艺流程,缩短了生产周期,提高了工序产能。使用高压水挤压钒酸铵,空压风吹干表面水分,快速有效降低了钒酸铵水分,减少干燥能源消耗,提高成品质量。

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