鹵水鈣法除硫及加壓精濾機過濾的試驗研究

包溫姬

(青海鹽湖工業股份有限公司，青海 格爾木 816000)

1 鹵水過濾工藝狀況及試驗目的

原設計工藝是用氯化鋇直接除硫酸根，按試車時原料中硫酸根以3 500 mg/kg來計算，氯化鋇的消耗量將會超出1萬t/a，與原設計5 802 t/a相比增加很多，氯化鋇的價格在2 800元/t～3 200元/t,從而生產成本也會大大增加，而且氯化鋇是劇毒物質，在使用過程中對操作人員的危害很大。

鹵水精制原工藝是加氯化鋇反應后的物料直接經陶瓷膜過濾器過濾，在2016年試車過程中發現由于原料雜質含量過大，造成陶瓷膜過濾器堵塞頻繁，且由于陶瓷過濾器清洗劑采用了專利產品，造成生產成本增加。

針對以上問題，實驗采用鈣法除硫酸根和鋇法除硫酸根相結合的工藝，減少氯化鋇用量，節約成本；再者用增加加壓精濾機過濾的方法，減少陶瓷膜過濾器清洗頻率，降低陶瓷膜過濾器的清洗成本。

2 試驗依據

2015年底至2016年中經過大量實驗證明，鹵水中的硫酸根可先用氯化鈣溶液除去至250 mg/kg；

加壓精濾機設備在青海鹽湖鋰業公司有類似鹵水精制的工業應用實例。

3 試驗目的及要求

4 關于加壓精濾機

4.1 加壓精濾機組成

精濾機、 布袋若干條 、高位槽 、氣動閥門、過濾元件、壓力變送器 、流量計、電控系統等。

4.2 試驗機性能參數

過濾面積7 m2;設計產能0.2 m3/m2·h～0.4 m3/m2·h；濾后粒度≤30 mg/L；濾布壽命≥180 d；最大工作壓力0.39 MPa；最小工作壓力0.03 MPa；設計壓力0.43 MPa；主機尺寸Φ1 026×3 090，容積為1.45 m3。

4.3 實驗工作流程

全自動加壓精濾機工作過程全部采用自動控制，每一循環包括(開機前應保證泵、電機及所有氣動閥門均處于關閉狀態)。

(1)初次進料階段。適用于初次使用或排空料后再次重新開機。開啟粗液泵，打開進料閥和回流閥，粗液進入加壓精濾機內。

(2)濾布掛泥階段。此時透過濾布的濾液為渾濁液，返回粗液池。當渾濁液變清后，關閉回流閥，進入正常過濾階段。

(3)正常過濾階段。此時僅進料閥開啟，粗液中浮游物被隔離在濾布表面形成濾餅，濾后精液經外部組管排放到高于加壓精濾機頂的高位槽中，由此進入精液槽。該階段可根據生產需要和物料情況綜合考慮，多以過濾末期流量降至初期流量的50%～60%為基準。過濾即將結束時，控制系統發出指令提前降低粗液泵轉速，減少對進料閥沖擊。

(4)卸壓反沖排泥。關閉進料閥同時打開卸壓閥，加壓精濾機內降至常壓。隨后打開排泥閥排出上一循環沉降濃縮于筒體錐底的濾餅。此時高位槽內以隔板蓄能的精液自上而下反向流動，新鮮濾餅被精液反沖后脫落于懸浮液中，向筒體錐底部沉積(初次使用或排空料后重新開機時，第一個循環應關閉手動排泥閥，待第二個循環開始后再打開)。

(5)液面調整及循環。關閉排泥閥，開啟溢流閥，重新調整液位，調整完畢后關閉溢流閥，打開進料閥和回流閥，在加壓精濾濾機頂部，重新建立氣墊，從第2階段開始重新進入下一輪循環。

5 試驗過程及控制要求

5.1 用氯化鈣除硫酸根試驗

(2)氯化鈣溶液的配制。在氯化鋇配制槽中進行配制。增加泵1臺，DN50閥門1個，軟管等；從氯化鋇配制的排盡口連接至飽和槽。

加水15 m3(液位3.9 m)，加氯化鈣3 000 kg；取樣分析氯化鈣含量。

5.2 加壓精濾機試驗

(1)開啟加壓精濾機進行過濾。

(2)測過濾周期掛泥時間，進料結束時間。

(3)連續過濾72 h，記錄每個周期掛泥時的流量、壓力，掛泥后10 min、20 min、30 min、40 min等時的流量、壓力。

(4)每8 h內選一個周期進行取樣分析SS。原料，掛泥時的濾液，進料結束時的濾液，反沖時的濾渣。

(5)處理計算(平均法)。

6 試驗數據記錄

6.1 化鹽后的分析結果

表1 化鹽后分析結果Tab.1 Analysis results of after dissolution of salt

6.2 加氯化鈣反應后的分析結果

表2為加氯化鈣反應后的分析結果。

表2 加氯化鈣反應后的分析結果Tab.2 Aanlysis results after reaction with CaCl2

6.3 用加壓精濾機過濾的記錄

(1)表3為2011-05-23的操作記錄，由于記錄較多，只取一天的記錄作為代表。

表3 2017-05-23的操作記錄Tab.3 Operation record of May 3, 2017

注：實驗溫度60 ℃～65 ℃，密度130，固含量0.09%；泵頻率30 Hz，流量10 m3/h

(2)表4為未加氯化鈣的過濾分析，原料與濾液取連續3 d的樣品。

表4 未加氯化鈣的過濾分析結果Tab.4 Filtration analysis results without adding CaCl2

(3)加氯化鈣后的過濾分析見表5。

表5 加氯化鈣后過濾分析結果Tab.5 Filtration analysis results after adding CaCl2

7 試驗結果與分析

(1)用氯化鈣除硫酸根結果分析。在飽和槽中配好氯化鎂溶液，加入氯化鈣溶液完全反應后鹵水中氯化鈣濃度保持在0.5%～1.5%，從試驗數據可以看出硫酸根可以降到500 mg/kg以下。

(2)加壓精濾機過濾效果。從原料與濾液的分析結果可以看出，不論是加氯化鈣反應后的鹵水，還是未加氯化鈣的鹵水，過濾后的清液SS都小于0.01%，完全滿足過濾的工藝要求。

8 結論

實驗用氯化鈣代替氯化鋇除硫酸根，處理后的鹵水中硫酸根含量小于500 mg/kg，達到了實驗目的；過濾后清液固含量遠遠小于400 mg/L,另外末期流量基本沒有變化，加壓精濾機在小型工業化實驗中應用效果明顯，說明此設備自清洗能力很好，完全符合實驗要求，并能達到實驗目的。

金屬鎂廠將采用鈣法除硫和鋇法除硫相結合的工藝，對鹵水法電解金屬鎂的工藝原料進行凈化，此工藝改造及加壓精濾機過濾設備的應用實驗已在該廠得到了工業級應用，此方法大大節約了原料凈化的生產成本，節約成本800萬/a左右。