冶金转炉污泥脱水设备试验研究

引言

冶金企业转炉炼钢污泥是指转炉烟气洗涤污水经过沉淀、浓缩处理后得到的浓度大于30%的浓缩污泥，全国每年这种污泥大约有300万t,约合100万t的干污泥。干污泥中铁的品位在60%~65%之间.是很好的烧结和炼钢原料，污泥具有含铁量高.烧结性能好，易成块，所含的氧化钙还可降低烧结过程中石灰需要量，含二氧化硅低等优点.是非常宝贵的铁金属资源匚因此，对转炉炼钢污泥进行脱水,使除尘洗涤水澄清循环使用，回收污泥中的铁资源，具有节省水资源和铁资源，防治环境污染的重要意义。

目前，大量的转炉污泥多采用CN型内滤式转鼓真空过滤机作为污泥的脱水设备，虽具有能连续自动操作的优点，但过滤效果差,生产能力仅为50〜100kg/(m²-hk滤饼的含水率高达40%以上，运输不便且污染环境，更为重要的是铁资源无法回收利用，白白造成损失和流失；能耗大，噪声高;设备笨重,附属设备多;滤布易跑偏、堵塞且更换困难。为解决污泥脱水的难题，国内近几年来进行了带式压滤机用于转炉污泥的脱水工艺研究。该机虽具有能耗低、可以连续工作的优点.但由于受滤带强度的限制,其在高压区的最高压力仅为3〜4MPa,使得脱水后的污泥的滤饼水分仍在30%以上，满足不了后续工序的需要，铁资源仍无法回收。且需要加入较多的高分子絮凝剂。但目前絮凝剂的价格较高.造成了脱水费用增高。该机的滤带冲洗装置、排水装置和卸料装置尚需进一步加以改进，国产滤带的强度较低，使用寿命短，滤带易跑偏，都需进一步研究解决。

由于马钢二钢厂的转炉污泥已严重影响了周围的环境，铁资源也未得到回收利用，为此，马钢公司安环处委托马鞍山矿山研究院进行二钢厂转炉污泥脱水回收的研究。但现有的自动压滤机和带压榨结构的脱水设备已不能满足冶金转炉污泥脱水的需要，因此，必须进行新型强化压密脱水的高效污泥脱水设备的开发，以解决冶金转炉污泥的脱水何题。

1新型自动压滤机的开发

1.1新型滤框的设计

传统的压滤机滤框，其结构是在腹板两侧制造出凸岀的条状支承，相对的凹下部位，成为滤液通道。当滤框厚度尺寸一定时，要加大条状支承高度，这必须减薄腹板的厚度，直接影响了滤框的强度，而条状支承高度小了，则滤液通道变浅,又会影响滤液的通畅。因此,这种结构当滤框变形量大时，就会陷入滤液的通道内，堵塞通道,直接影响了过滤脱水效率。这种滤框的条状支承面积与滤液通道面积几乎相等，由于工作时滤布与条状支承面紧贴,滤饼两侧形成不了压力差，滤液就流不出去，因此，起过滤

脱水作用的只有滤液通道部分，可见其有效过滤面积仅为滤框面积的一半。此时，要增加过滤速率就必须增加滤液通道的宽度，但相应地滤布的变形量增大，滤布陷入滤液通道加深，使滤液流动不畅。另外，传统的压滤机滤板，明流结构的滤液排岀的通道较小,而暗流结构的滤液排出通道长而细，直接影响了滤液的排出，降低了滤饼两侧的压力差，这一问题在过滤浓度较低的物料时更为严重。

既要增加滤框的有效过滤面积,又要保证滤液及时排出以保持压力差，本文所设计的新型滤框能满足这一要求。所设计的滤框为最常用的中心进料式，滤布的支承面釆用无腹板的中空肋条，肋条的厚度为6mm,肋条的上下端（与滤布接触部分）倒半径为2mm的圆弧.肋条间距为6mm作为滤液通道。这样，在12mm的长度范围内与滤布支承部分仅为2mm,从而使有效过滤面积增加到滤框的80%以上。滤布与肋条的圆弧型接触.避免了传统滤框的条状支承平面所造成的挤压作用。又由于无中间腹板.即使滤布变形大，也不可能堵塞滤液通道，保持着滤液始终与滤布和滤板成垂直方向流动。为保证滤液及时排岀，在滤框底部设计了长方形孔排液.其孔的长度与滤框底部的长度基本相当，宽度为滤框底部宽度的60%,从而.滤液畅通无阻.极大降低滤液流道的静水压力和动水压力。

新型压滤机滤框的设计特点保证滤液畅通无阻，全方位的明流结构使滤液流道的静水压力和动水压力降到最低，保证了较大的工作压差和有效过滤面积。

1.2最佳滤饼厚度的确定

根据脱水理论分析，滤室厚度是影响过滤指标最重要的指标，又由于转炉污泥本身的自重比较大，为此，新型自动压滤机在小型试验的基础上设计了滤室厚度在20〜30mm范围之间的五种不同厚度的滤室。

1.3新型过滤介质的确定

滤布与滤併之间粘结力的含义是指滤饼颗粒与滤布之粘结力或滤饼表面颗粒之间的粘结力，定义滤饼脱落前两侧之粘结力各为G和C2•且G大于C₂,故粘结力小的这一侧先脱开。但脱开后粘结力较大这一侧之粘结力不再是G,因为其粘结力是颗粒间之点接触，一旦发生松动不可能再恢复原状的粘结力，而变为：

Cj=Ci—kC-2  式中用为松动系数。

残留在滤布上之滤饼的脱落力主要是自重，根据受力平衡,当自重力大于粘结力时，滤饼能顺利脱落。当滤室固定、滤饼水分较小时，其自重力越大,滤饼与滤布之间的粘结力头越小;而滤布表面光滑时，则其粘结力更小,可以说滤布表面的光捐程度是影响滤饼脱落的最主要的因素。采用新型单复丝滤布，其经线是化纤单丝，纬线是化纤复丝。这种滤布具有较优良的防堵塞性能，又因表面光捐可以保证较髙的卸饼率。这种单复丝滤布在脱水的生产实践中,都取得了较高的产率、卸饼率、较低的滤饼水分和很低的滤液浓度，因此，本试验采用的过滤介质是新型单复丝滤布。

从以上分析结果可以看出，马钢二钢厂炼钢污泥的铁含量较高，是可以充分回收的铁资源，但物料的细颗粒占的比重大，-10fim含量高达45%以上,且含有较高的SiQ和CaO,因而是非常难滤的物料。

2.3试验结果及分析

最佳的滤室厚度试验。在给矿浓度为30%左右，成饼过滤压力6MPa,成饼过滤时间为3niin、压力压密时间4min,压力压密的压力为0.8MPa,卸料和合拢滤框等辅助时间为1nun的条件下.试验结果见表4。

滤室编号	滤併厚度	作业循环周期	过滤系数	滤併水分
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

压力压密时间与滤饼水分的试验。在给矿浓度为30%左右,成饼过滤压力0,6MPa,成饼过滤时间为3min,压力压密压力为0、8MPa,卸料和合拢滤框等辅助时间为1min的条件下，不同压力压密时间下的试验结果见表5。所测量的是滤室厚度为26mm的滤饼可见,新型压滤机的指标远比真空过滤机优越,解决了冶金转炉污泥的脱水难题。

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马钢二钢厂炼钢汚泥处理工艺流程

根据前述试验结果，笔者提出了马钢二钢厂炼钢污泥处理工艺流程的简要方案。

马钢二钢厂炼钢污泥已建有回收设施,但由于物料细而粘，污泥的过滤问题一直未得到妥善解决,大量的洗涤净化的污水、污泥仍依靠自身沉降，再人工挖取进行自然风干。该处理工艺占土地面积大,环境污染严重。由于污泥中含铁量为55%~65%。

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