錸金屬回收系統固液分離工藝設備的優化改進

徐元博，符新科，孫 瑋，陸 陽

（金堆城鉬業股份有限公司，陜西渭南714101）

在錸金屬回收系統中，粗高錸酸銨溶液含錸量高、雜質多且粒度細，并且常溫下溶液一般處于過飽和狀態。粗高錸酸銨溶液過濾過程中溫度降低將會導致結晶體出現，不利于固液分離。經了解，目前行業內粗高錸酸銨主要過濾方式集中在傳統的死端過濾、濾餅過濾等方式，均不適用于粗高錸酸銨過飽和溶液的固液分離過濾[1-2]。部分企業在傳統過濾方式的基礎上提出改良方案，采用高溫負壓熱濾的方式，固液分離效率有所提高，但仍無法滿足粗高錸酸銨溶液的固液徹底分離[3]。金堆城鉬業股份有限公司（以下簡稱金鉬股份）針對粗高錸酸銨溶液的特點，開發了強制循環錯流過濾方式處理粗高錸酸銨溶液中的雜質，并實現工業化生產。

1 常規過濾方式優缺點

1.1 濾布常壓過濾

濾布常壓過濾方式設備簡單、操作簡便，一般設置過濾槽，采用過濾精度為0.075～0.150 mm（100～200目）的濾布。濾布常壓過濾完全依靠靜置自流過濾，耗時長、過濾精度低，且溶液過濾過程中易結晶堵塞濾布，造成過濾困難，濾布頻繁清洗，錸金屬回收率降低。

1.2 濾袋負壓抽濾

濾袋負壓抽濾方式采用特制濾袋，過濾精度一般為 13～23 μm（600～1 000 目），設置負壓罐及抽濾槽，負壓抽濾一般能達到-70～-90 kPa。對高錸酸銨溶液溶解時加熱，過濾過程保持常溫，目前大多數企業高錸酸銨固液分離采用此方法。該方法存在缺點為：過濾精度不夠高，分離不夠徹底，過濾過程中易發生結晶堵塞，固體雜質易在抽濾的過程中附著在濾袋上，降低了過濾效率。

1.3 機械板框壓濾

機械板框壓濾的方式采用小型板框壓濾機作為主要過濾設備，過濾過程保持常溫，優點是壓榨壓力大，板框濾布選型精度接近13 μm（1 000目），過濾精度較高。缺點是過濾后液仍有雜質透濾，過濾過程結晶易堵塞濾布；另外，由于一般粗高錸酸銨溶液固含量不高，濾餅不易形成，過濾效果不夠穩定。

2 原有過濾工藝存在問題

金鉬股份鉬爐料產品部錸回收生產線冷凍結晶生產出粗高錸酸銨產品，其中固體雜質的質量分數一般在40%～50%，現場需對粗高錸酸銨進行升溫溶解重過濾，以去除溶液中固體雜質，過濾后對高濃清液低溫結晶，制得高錸酸銨成品。

金鉬股份原采用常規的濾袋負壓抽濾工藝，在原有工藝中，粗高錸酸銨80 ℃進行重溶后，發現其中所含雜質成分復雜，較難進行除雜。除雜不徹底導致后續冷凍結晶溶液雜質含量高，需要多次循環蒸發分離才能達到合格產品標準。濾袋負壓抽濾操作過程中溶液易降溫結晶堵塞濾布，且過濾精度受選材影響僅能達到13 μm（1 000目）。過濾后溶液雜質含量較高，給后續提純造成較大負擔，并且造成錸金屬的不必要浪費。

3 新型過濾工藝

經對粗高錸酸銨物化性質分析，結合現場工藝，金鉬股份開發一種新型過濾工藝，并提出過濾設備需滿足以下條件：①必須保證溶液升溫過濾，分離過程實現恒溫；②采用加壓過濾方式，且過濾膜不易堵塞；③過濾精度需比原有13 μm（1 000目）有提高。

金鉬股份開發的新型過濾工藝基于強制循環錯流過濾原理[4]，采用在高溫的前提條件下進行壓力過濾，過濾精度可以由常規過濾的微米級上升為納米級。由于設置有循環壓力泵，過濾在壓力條件下進行，過濾的效率得到進一步提升。

3.1 新型過濾工藝流程

粗高錸酸銨溶液新型過濾工藝流程見圖1[5]。

圖1 粗高錸酸銨溶液新型過濾工藝流程

在原料罐內進行粗料溶解，開啟加熱裝置并觀測溫度計，待溫度達到85 ℃左右停止溶料。檢查后端膜閥門開啟狀態，依次打開進液閥、回流閥及回流調節閥，確保溶液循環回路正常后開啟循環泵，物料經過膜進行循環過濾。同時開啟清液回流閥、手動回流閥，觀測有清液流入清液罐。清液排出采用手動閥門控制，濃液排出采用手動閥門控制。當膜內壓力超過0.6 MPa時，控制閥開啟百分比超過80%時，設備自動停機，操作人員開始對濃液殘渣進行清理，完成固液分離過濾。

系統運行過程中，膜內壓力、清液流量、溶液流速均與循環泵聯鎖，運行參數超過合理范圍系統報警停機。

3.2 過濾設備改進

經過現場優化，金鉬股份采用強制循環錯流過濾方式回收錸酸銨，對過濾設備優化改進主要有以下幾方面：

1）溶液過濾過程持續加熱，解決了溫度降低導致的結晶堵塞問題。

2）溶液采用錯流過濾的形式，采用獨特的壓力調節技術，保證膜系統的長期穩定運行。

3）過濾膜芯選用耐高溫抗腐蝕的二氧化鈦為載體，設備材質均選用不銹鋼316L，保證了膜系統長周期的可靠運行[6]。

4）濾膜過濾精度最高可達到1 nm，濾膜可更換及拆卸清洗。

5）采用聯鎖自控系統，當過濾罐液位過低、膜堵塞壓力過高、溶液溫度過低時系統將發出報警信號，聯鎖的循環泵將自動跳停。

4 試驗驗證

金鉬股份鉬爐料產品部首先在實驗室摸索強制循環錯流過濾系統最優工藝參數，先后對溶液加熱溫度、過濾流量與壓力、過濾精度等進行對比試驗，試驗數據見表1～3。

表1 溶液加熱溫度試驗數據

由表1可見：加熱溫度從70至85 ℃時，隨溫度升高結晶減少，過濾速率加快，從85 ℃升到90℃過濾后結晶高錸酸銨純度提升已經不明顯，因此操作溫度優選85 ℃。

由表2可見：過濾壓力在0.3 MPa，出液量達到3.7～4.5 m3/h，流速較為適中，因此過濾壓力優選不低于 0.3 MPa。

表2 過濾流量與壓力試驗數據

由表3可見：用精度1 nm的過濾膜過濾后結晶高錸酸銨純度雖然最高，但過濾膜易堵塞、綜合效率低，因此過濾精度優選10 nm[2]。

表3 高錸酸銨過濾精度試驗數據

5 生產實踐

金鉬股份現場生產出的粗高錸酸銨產品，在100 L溶解桶用純水溶解后，保持85 ℃恒定，開啟循環泵，選用過濾精度10 nm過濾膜進行過濾。溶液在循環泵強制循環及恒溫加熱下，過濾膜未發生堵塞現象，過濾后清液目視清澈，達到固液分離的效果。經初步估算，過濾效率提高至原有過濾裝置的3～5倍，過濾后清液雜質含量較以前明顯減少。一次冷凍結晶高錸酸銨質量分數達到96.3%以上，較原有循環三次冷凍結晶高錸酸銨質量分數95.6%以上效率和純度均有明顯提高。一次冷凍結晶率的提高也降低了多次重溶錸金屬的損失率，經濟效益顯著。由于裝置自動化聯鎖的投用，降低了人工操作強度，同時提高了操作的安全性。

6 結語

金鉬股份在錸回收系統粗高錸酸銨除雜過濾中采用強制循環錯流過濾工藝，將過濾精度由原來的微米級提升到納米級，采取升溫錯流過濾方式既能消除結晶、提高過濾效率，又能實現過濾壓力可控、工藝聯鎖自動控制。