王功強

(銅陵有色設計研究院, 安徽 銅陵 244000)

導流式連續(xù)卸料離心機在銅電解凈液系統(tǒng)中的應用

王功強

(銅陵有色設計研究院, 安徽 銅陵 244000)

介紹了導流式連續(xù)卸料離心機的結構、工作原理與特點，敘述了其在銅電解凈液系統(tǒng)粗硫酸銅過濾分離中的應用。與傳統(tǒng)過濾機相比，導流式連續(xù)卸料離心機不僅能高效快速分離出硫酸銅，減少硫酸銅含水量，而且能夠實現密閉、連續(xù)作業(yè)，消除現場酸霧的危害，具有良好的經濟效益和環(huán)境效益。

導流式連續(xù)卸料離心機； 粗硫酸銅； 結晶； 過濾； 銅電解凈液

1 概述

近年來，銅的市場需求不斷增大，與此同時，生產銅的原料銅精礦供求緊張，低雜質高品位的銅精礦越來越少，各大冶煉廠將購進的低品位高雜質銅精礦摻雜到進口銅精礦一起入爐冶煉，導致電解液的成分發(fā)生變化，雜質在其中不斷積累，而硫酸濃度則逐漸降低。要保證電解出合格的陰極銅，必須根據陽極板的雜質成分，結合電解液雜質極限濃度，抽取一定量的電解液進行凈化[1]。

銅冶煉廠生產粗硫酸銅一般采用真空蒸發(fā)—水冷結晶—過濾分離工藝，工藝流程見圖1。

圖1 粗硫酸銅生產工藝流程圖

該工藝中過濾工序采用的過濾分離設備一般有三種類型[2]：

(1)三足式離心過濾機。該類過濾機為上部卸料和下部卸料兩種。上部卸料基本是人工操作，勞動強度大；下部卸料不用人工出料，但操作不當時易震動，而且溶液易從離心機卸料口漏入料中，所以下部卸料不宜用于精硫酸銅分離。三足上卸式離心機分離出的硫酸銅其物理性能基本能夠滿足國家標準要求，為國內大多數工廠所采用。

(2)立式螺旋自動卸料離心機。該機優(yōu)點是生產能力大，產品含水低。由于連續(xù)自動卸料，便于實現連續(xù)化、自動化生產。缺點是設備易損壞，維修困難，對硫酸銅晶粒有破壞，目前國內只有個別廠家使用。

(3)立式溢料型離心機。該機生產能力大，能連續(xù)自動進、卸料，勞動強度小，但產品含水較高。

近年來，隨著我國銅冶煉廠環(huán)保、自動化水平的不斷提高，以上三種離心設備逐漸被淘汰，目前只有一些小型工廠還在使用，國內主要大型冶煉廠普遍采用的是帶式離心過濾機。雖然帶式離心過濾機在生產規(guī)模和連續(xù)性作業(yè)方面均有較大改善，但仍存在設備體積大、廠房土建成本較高、能耗高、濾布損耗大，需要配套真空設備、水洗設備、酸霧收集處理系統(tǒng)等一系列問題。

新型過濾設備導流式連續(xù)卸料離心機，與傳統(tǒng)帶式過濾機相比，不僅能高效快速分離出硫酸銅結晶，減少硫酸銅含水量，而且能夠實現密閉、連續(xù)作業(yè)，消除現場酸霧的危害，具有良好的經濟效益和環(huán)境效益。

2 導流式連續(xù)卸料離心機的工作原理

2.1 工作原理

導流式連續(xù)卸料離心機是從國外引進的一種離心過濾設備，其主要由筒體、轉鼓、軸承固定座、減速機、電機、轉動裝置、刮料裝置，濾網等構成。物料由上部進入離心機，分料器連續(xù)不斷地把物料填入導流通道內，在離心力的作用下，物料沿導流通道向下流動，在流動過程中，液體透過濾網進入集液倉，固體物料則順導流通道被排入下部的固體收集倉。利用離心力和重力，導流式離心機同時完成離心過濾和離心卸料，導流通道的角度可以根據具體條件進行調整，通過改變通道的長度，控制物料在導流通道內的停留時間，將固體料的含濕量控制到最佳值。導流式連續(xù)卸料離心機原理圖見圖2。

圖2 導流式連續(xù)卸料離心機原理圖

導流式連續(xù)卸料離心機的主要技術參數見表1。

表1 導流式連續(xù)卸料離心機技術參數表

2.2 特點

導流式連續(xù)卸料離心機具有如下特點：

(1)節(jié)約人力，降低工人的操作強度，可以實現一人多機操作。

(2)連續(xù)作業(yè)。實現連續(xù)進料、連續(xù)卸料，使整個生產工藝具有連續(xù)性，提高了設備的使用率，從而提高生產能力。

(3)設備故障點少，無需經常維修和更換部件。

(4)易損件濾網、三角帶少且更換容易。

(5)運行平穩(wěn)，噪音低，減少了對操作工人身體的傷害。

(6)設備基礎簡單，無需復雜的基礎。

(7)針對有粘性的物料，可在卸料倉加裝自動旋轉式刮刀。

(8)采用變頻啟動，面板顯示電流、電壓、轉速，聲光報警。

(9)可以快速開車和停機，可變頻調速，適應不同進料條件(如：濃度、流量、顆粒尺寸等)。

3 導流式連續(xù)卸料離心機與帶式真空過濾機對比

下面以陰極銅生產規(guī)模20萬t/a、電解凈液系統(tǒng)產粗硫酸銅8 500 t/a的銅冶煉廠為例，分別對采用導流式連續(xù)卸料離心機和帶式真空過濾機時設備性能、工藝配置、投資及運行成本進行比較。

3.1 工藝配置

傳統(tǒng)粗硫酸銅工序廠房一般采用三層混凝土布置。廠房屋面高度21 m，水冷結晶槽配置在第三層(約11.5 m)，水冷結晶槽下方二層平面(約5 m)配置帶式真空過濾機，帶式過濾機通過漏斗卸料到一層粗硫酸鎳打包堆存區(qū)。帶式過濾機抽真空設備一般為水環(huán)式真空泵，配置在一層平面，帶式過濾機進出料區(qū)域設置吸風罩，酸霧通過風機送入酸霧吸收塔處理后達標排放。由于帶式過濾機外形尺寸較大，物料處理能力為2～4 t/h的設備長度達12 m，廠房配置至少需要3個6 m標準跨度，增加了廠房投資。除此之外，考慮到帶式過濾機大型部件檢修吊裝，還需考慮配置吊裝設備。

與帶式過濾機相比，導流式連續(xù)卸料離心機配置較為簡單，只需一個6 m標準跨度廠房即可，水冷結晶槽配置在第三層(約11.5 m)，導流式連續(xù)卸料離心機配置在二樓5 m平臺，物料通過漏斗卸至一層粗硫酸鎳打包堆存區(qū)即可。由于是全封閉結構，沒有酸霧外排，無需吸風罩，也無需抽真空設備及配套的酸霧吸收裝置。除此之外，由于設備最大單體部件較小，所以也無需配置吊裝設備。整機全部由電氣驅動，濾網無需清洗，也無需壓縮空氣，無濾布沖洗水。導流式連續(xù)卸料離心機與帶式真空過濾機工藝配置比較見表2。

表2 兩種過濾機工藝配置對比

3.2 設備性能

導流式連續(xù)卸料離心機與帶式真空過濾機主要性能比較見表3。

對比可知：導流式連續(xù)卸料離心機較帶式真空過濾機具有產品水分低、占地面積小、安裝方便、耗電少、設備維護簡單等優(yōu)勢。

表3 兩種過濾機主要性能對比

3.3 投資及運行成本

導流式連續(xù)卸料離心機與帶式真空過濾機投資及運行成本比較見表4。

從表4可以看出，采用導流式連續(xù)卸料離心機比采用帶式真空過濾機設備及安裝投資節(jié)省57.5萬元，土建費用節(jié)省144萬元；運行費用方面，可節(jié)電73.7萬kWh/a，節(jié)水3.9萬t/a，節(jié)省人員3人。按照電費0.7元/kWh、水費2元/t、人員10萬元/(a·人)計，在不考慮設備折舊的情況下，僅水、電、人工三項一年可節(jié)省成本89.39萬元。

4 生產運行

從實際生產運行情況看，采用導流式連續(xù)卸料離心機分離出的粗硫酸銅顆粒均勻，無粘結、不成塊，分離效果好，設備運行平穩(wěn)，現場環(huán)境友好，無酸霧、飛濺現象，可以遠程控制，做到無人監(jiān)守。

由于導流式連續(xù)卸料離心機濾網孔徑約為0.1mm，比帶式過濾機濾布孔徑大，會有約5%以下的固態(tài)硫酸銅進入過濾后液，導致硫酸銅直收率下降。在銅電解過程中，為了維持電解液中銅離子穩(wěn)定，必須重溶一部分硫酸銅補充到電解液中，所以，固態(tài)硫酸銅進入過濾后液對電解工序并無影響。

表4 投資及運行成本對比 萬元

5 結語

在銅電解凈液粗硫酸銅過濾分離工藝中，采用導流式連續(xù)卸料離心機替代傳統(tǒng)的帶式真空過濾機，可以節(jié)省土建及設備投資，降低生產運行成本，簡化工藝流程，具有很好的經濟效益。除此之外，全密封的作業(yè)方式，可以消除酸霧對人員的傷害，減少對設備的腐蝕，具有良好的環(huán)境效益，值得推廣使用。

[1] 徐媛卿，吳曉光.銅電解凈液系統(tǒng)硫酸銅脫銅工藝改進[J].銅業(yè)工程，2011(6)：48-49.

[2] 楊漢光，楊杰，等. 重有色金屬冶煉設計手冊(銅鎳卷)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1995：323-324.

Applicationofdiversion-typecontinuousdischargingcentrifugeinsolutionpurificationsystemofcopperelectrolysis

WANG Gong-qiang

This paper introduces the structure, working principle and characteristics of the diversion-type continuous discharge centrifuge, and summarizes its application in the filtration and separation of the crude copper sulfate in solution purification system of copper electrolysis. Compared with the traditional filter, diversion-type continuous discharge centrifuge can not only effectively separate copper sulfate solids and reduce the water content in copper sulfate, but also can achieve closed and continuous operation, and eliminate the hazards of acid mist, so this centrifuge has good economic, social and environmental benefits.

diversion-type continuous discharging centrifuge; crude copper sulfate; crystallization; filtration; solution purification system of copper electrolysis

TF811

B

1672-6103(2017)05-0023-03

王功強(1982—)，男，湖北大冶人，工程師，主要從事有色冶金設計與研究工作。

2016-10-17