碱液净化系统中压滤机的除铁工艺研究_卢丹翀.pdf

碱液净化系统中压滤机的除铁工艺研究卢丹翀1，2（1.宝钢工程技术集团有限公司，上海200940；2.上海务宝机电科技有限公司，上海200940）摘要：为增强带钢碱洗工艺中的碱液净化效果，实验使用厢式压滤机对碱液进行净化，其效果要优于斜板、磁滤和微滤。讨论了不同透气量滤布对净化效率、滤出液的杂质含量、杂质的粒径分布影响，对压滤时间、滤饼质量、卸泥周期进行计算，可作为工艺使用的指导。关键词：碱液净化；厢式压滤机；滤布；滤出液中图分类号：X758文献标识码：A文章编号：1672-1152（2023）05-0037-030引言带钢碱洗工艺通常使用碱喷洗、碱刷洗、电解碱洗、热水刷洗、热水漂洗和热风干燥等工艺1-2，对带钢表面杂质如轧制油、平整液、金属粉尘和氧化皮颗粒等进行清洗3。随着碱洗液使用次数的增加，杂质的浓度达到一定程度时，会生成沉淀与悬浮物，将影响碱洗的效果甚至堵塞循环管道。为降低碱液排污频率，增强碱洗效果，需要改善碱洗液的清洁程度，目前国内外钢厂多使用斜板、微滤、磁滤、超滤等设备净化碱液。由于碱液具有不透光性、铁磁性、沉降性等诸多性质，而且成分复杂，导致碱液净化设备往往不能单独使用。斜板需要沉降 3 h以上，净化效率仅为 80%；微滤在使用过程中“膜污染”逐渐加重，微小颗粒吸附、沉积在膜孔内部，使分离特性降低或不可逆，膜再生工艺复杂;磁滤仅对铁磁性物质具有吸附作用，对灰分和油分的去除效果有限；超滤主要用于去除碱液中的油脂。本文根据碱液所具有的颗粒性、黏性和絮凝性，研究了厢式压滤机配合不同透气量的滤布的净化效果。对碱液进行膜过滤，同时压榨泥饼降低含水率，一次去除了油脂、灰分和铁粉颗粒，实现了碱液的净化与回流再利用。1实验1.1实验设备介绍1.1.1厢式压滤机压滤机配合扬程 50 m 的气动隔膜泵恒压进液，出液方式为明流出液，滤板尺寸 400 mm400 mm，按照 0.38 m0.38 m0.03 m 计算 5 个滤室的容积为0.022 m3，压紧方式为手动千斤顶。1.1.2丙纶滤布滤布的材质分为涤纶、维纶、丙纶、棉纶等，编织也分单丝、复丝、长纤、短纤等。由于材质和编织方法的不同，其强度、伸长率、通气性、厚度、耐酸碱度物理化学性能也均不同。考虑到高温碱液的腐蚀性以及泥饼卸除的难易程度，实验选择单丝丙纶滤布的四种型号验证其对碱液的净化效果，参数见表 1。1.1.3工作原理工作前将滤布套在滤板上，然后使用千斤顶压紧滤板。启动气动隔膜泵，碱液通过滤板上的通道进入滤室，在泵的压力作用下，清液透过滤布流经滤板汇集到出液口。滤饼倍截留在滤室中，直至滤饼充满滤室，滤出液流量下降，停止气动隔膜泵，松开紧压板，卸除滤饼。用高压水枪冲洗滤布，进入下一个工作循环。1.2测试方法使用烘箱和电子天平测试污泥的含水率和碱液中的杂质含量，使用紫外-可见光分光光度计测试滤出液中微量的杂质含量，使用激光粒度分析仪测试滤出液中杂质的粒度分布，使用国标 HJ6372018 水质石油类和动植物油类的测定红外分光光度法 测试碱液污泥中油脂的量。其中，滤出液中微量杂质的测试方法如下：紫外-可见光分光光度计对碱液做透光率的全波长扫描，用碱液的透光率与空白水样的透光率做差，可得特征峰波长为 410 nm、530 nm 和 610 nm。选择强度最大的波长 410 nm 对碱液的杂质含量进行测试。实验用的碱液污泥，杂质含量（质量浓度，下同）为 600g/L，将其稀释为 0.05g/L、0.1g/L、0.2g/L、0.5g/L、1.0 g/L，使用 410 nm 波长标定曲线以确定待测碱液中杂质含量，有效范围 01 g/L。1.3分析与讨论1.3.1碱液取样及压滤效果对碱洗工艺段的碱液进行取样，使用烘箱 105，烘干碱液并称重，测得循环体系中的碱液杂质含量约收稿日期：2022-11-20作者简介：卢丹翀（1986），女，浙江东阳人，本科，工程师，从事钢厂流体设计工作。总第 208 期2023 年第 5 期山西冶金Shanxi MetallurgyTotal 208No.5，2023DOI:10.16525/14-1167/tf.2023.05.014表 1丙纶滤布规格型号透气量/（L m-2 s-1）目数孔径/m1 000A9.833 00051 000B21.491 60010750A42.0080018700A117.9050030试（实）验研究山西冶金E-mail:第 46 卷1009080706050403020100通过率/%粒径/m20181614121086420粒度范围的颗粒在所测样品中的占比/%0.010.11101001 00010 0001009080706050403020100通过率/%粒径/m109876543210粒度范围的颗粒在所测样品中的占比/%0.010.11101001 00010 0001009080706050403020100通过率/%1101001 00010 000粒径/m50454035302520151050粒度范围的颗粒在所测样品中的占比/%3-5700A图 3各滤出液的粒度分布对比3-1湿污泥3-21000A3-31000B3-4750A1009080706050403020100通过率/%0.010.11101001 00010 000粒径/m20181614121086420粒度范围的颗粒在所测样品中的占比/%1009080706050403020100通过率/%0.010.11101001 00010 000粒径/m20181614121086420粒度范围的颗粒在所测样品中的占比/%为 15 g/L，湿污泥的杂质质量浓度约为 600 g/L。杂质中油脂的量包括矿物质油 540 mg/L、动植物油 820 mg/L，污泥中油脂比例占总杂质的 21.6%。图 1-1 由左至右分别为碱液污泥、微滤后的碱液和水，图 1-2 由左至右分别为压滤后每隔 1 h 取样的对比效果。使用杂质含量为 600 g/L 的湿污泥作为厢式压滤机进样物料，分别实验了四种滤布的净化效果，气动隔膜泵恒压进液，滤出液流量逐渐减小，四种滤布的连续出液时间分别为 5 h、4 h、3 h、2 h，随着滤布透气量的增加，滤出液流量增大，压滤时间缩短，碱液透明度已经明显改善。1.3.2滤出液的测试与分析使用紫外-可见光分光光度计测试滤出液的透光率，并计算的杂质含量如图 2 所示。以磁滤净化碱液后铁粉含量（质量浓度）200500 mg/L 的标准，1000A、1000B、750A 的滤出液均可以满足现场的生产要求。如图 2 所示，滤出液随着压滤时间的延长，其杂质含量先增加后降低，700A 的压滤时间过短仅显示了曲线下降的后半段。各滤布的净化效果：750A1000B1000A700A，透气量过大或过小对净化效果均有不利影响，以 750A 压滤效果最佳。由于厢式压滤机是从滤板中部进液，受重力影响污泥首先沉积在滤室底部。顶部的碱液仍为牛顿流体，而底部的污泥则为宾汉流体甚至固体，按照数值模拟与仿真的结果，在恒压进料的条件下，底部污泥受压较小，液体压力主要集中于滤室顶部的碱液涡流9。在滤饼未充满滤室的某一时间内，滤室顶部滤布过滤面的压强随着滤布透气量的减小而增加。因为滤板的表面设有凸圆柱点构成的流水槽，滤布因挤压变形和本身拉伸强度的影响而发生孔径变化，导致压滤初期以滤布为主要过滤介质的滤出液中杂质含量随着压强的增大而逐渐增多。当滤饼充满滤室后，因污泥致密性的增加，碱液在滤室中的流速增加而形成湍流10，此时的主要过滤介质则为泥饼，且随着压滤时间的延长，滤出液中的杂质含量逐渐减少，流量也相应降低。使用激光粒度分析仪测试滤出液的粒度分布，如图 3 所示。图 3 中曲线为粒径通过率，柱状图为粒度分布，图中曲线对应数据如下页表 2 所示。根据图 3 和表 2 可知，碱液污泥的粒径已经超过120 m。30%透过率时，1000A 滤布滤出液的杂质粒径图 1碱液对比效果1-1压滤前的碱液1-2压滤后的碱液图 2杂质含量变化曲线1.41.21.00.80.60.40.20.0夹杂质量浓度/（g L-1）0123456压滤时间/h700A1000A1000B750A382023 年第 5 期Practice and Research on Adding Desulphurization Ash to Slag Powder AdmixtureSu Wenxing,Zhang Shaojun,Du Qiang（Lianyungang Xingxin Iron&Steel Co.,Ltd.,Lianyungang Jiangsu 222500）Abstract:Desulfurization ash,as a by-product of desulfurization in steel plants,can have an impact on the environment if not handledproperly.In view of this,combined with the production process of slag micropowder and based on the chloride ion content of desulfurizationash,experimental research was conducted on adding desulfurization ash to the slag micropowder admixture.The results showed that addingdesulfurization ash in a scientific and appropriate amount to slag micropowder can effectively solve environmental pollution problems,greatlyimprove the overall performance of slag micropowder,and create good economic benefits for the company.Key words:desulfurization ash;chloride ion;slag powder;practical research（上接第 16 页）为 2.51m、1000B 滤布滤出液的杂质粒径为 3.81 m、750A 滤布滤出液的杂质粒径为 9.59 m、700A 滤布滤出液的杂质粒径为 14.60 m，说明滤布孔径越大，滤出液粒径越大。但滤布的孔径越小，压滤阻力越大，容易造成滤板边部漏液影响净化效果，如 1000B 滤出液杂质粒度分布异常。考虑碱液净化的效率及效果，5 kg/cm2进液条件下，丙纶 750A 滤布实验效果最优。1.3.3泥饼卸除与应用分析单个滤室的泥饼质量约 7 kg，含水率约 35%，远低于碱洗工艺段污泥 90%的含水率，含水率的降低不仅增加了碱液的回流量，更有利于现场的污泥处理。带钢碱洗工艺段中，以幅宽 1 250 mm、机速180 m/min、入口带钢铁粉携带量 300 mg/m2、出口带钢铁粉携带量 50 mg/m2计算，碱液清洗铁粉的效率为6.75 kg/h，每周约有 1 t 的铁粉需要净化。由于油脂占杂质量的 21.6%，碱液清洗带钢表面杂质的效率应为8.61 kg/h。现场循环槽中碱液的杂质质量浓度约为15 g/L，如使用丙纶滤布 750A，最小卸料周期约为 5 d。以 5 个滤室计算压滤效率为 11.67 kg/h，可以满足带钢碱洗工艺段碱液的净化需求，因卸料和清洗滤布需要人工操作，建议并联两套厢式压滤机在现场轮换使用。3结论1）使用厢式压滤机对带钢碱洗工艺段的碱液进行压滤，可净化碱液中的铁粉、灰分、油脂等杂质，滤出液可回流至碱洗槽循环利用。2）随着压滤时间的延长，滤出液中的杂质含量先增加后降低。使用丙纶 750