Опыт решения проблемы фильтрования и промывки неструктурированных осадков гидрометаллургической переработки полиметаллического шлама

Цель – выбор конструкции фильтра и режима промывки осадка гидрометаллургической переработки полиметаллического шлама для минимизации объема промывных вод и получения качественного осадка – прекурсора железооксидного пигмента. Изучение химического состава объекта исследований – пульпы после солянокислой обработки полиметаллического шлама – проводилось методами атомно-абсорбционной спектрофотометрии, рентгенофлуоресцентной спектрометрии, а гранулометрического состава – методом лазерной дифракции. В результате изучения химического состава установлено, что в жидкой фазе содержится, г/дм3 : MgCl2 90,5–105,6; AlCl3 35,8–37,6; NiCl2 8,1–9,0; FeCl3 24,5–27,1; CrCl3 5,9–6,5; MnCl2 2,1–2,4; HCl 6,5–7,7. Твердые частицы, содержащиеся в пульпе, представлены двумя выраженными группами частиц со следующими размерами: от 0,1 до 1 мкм и от 1 до 120 мкм. Установлено, что разделение пульпы с использованием модели камерно-мембранного фильтр-пресса с вертикальным расположением плит позволяет минимизировать объем промывных вод до Т:Ж=1:1, возвратить захваченный осадком маточный раствор в технологический цикл и получить качественный промытый осадок с минимальным содержанием остаточных солей (0,5% масс.). Оптимальная температура пульпы, поступающей на фильтрование, соответствует 80°С, температура воды для промывки – 60º С. Установлено, что лимитирующей стадией процесса разделения пульпы является промывка осадка, которая осуществима методом вытеснения при условии использования подкисленной воды с рН 1,5. Определено, что следует использовать фильтровальные салфетки, изготовленные из 100% полипропилена, с удельным весом ткани 540 г/м2 ± 10%, воздухопроницаемостью при 200 Па 6 л/дм2 в минуту ± 30% и максимальной рабочей температурой не менее 90º С. Таким образом, выполнен расчет удельной производительности фильтр-пресса и выбрана стандартная машина с вертикальным расположением плит и поверхностью фильтрования 500 м2 для разделения пульпы после гидрометаллургической переработки 8000 т/год влажного полиметаллического шлама.

1. Devisilov V., Sharay E., Myagkov I. Filtering of high solids concentration media using complex powerful to the flow // Safety in Technosphere. 2020. Vol. 9. Iss. 2. P. 49–53. https://doi.org/10.12737/1998-071X-2021-9-2-49-53. EDN: CDTGBA.

2. Соковнин О.М., Загоскина Н.В., Загоскин С.Н. Исследование процесса объемного фильтрования суспензии золовых частиц // Теоретические основы химической технологии. 2015. Т. 49. № 5. С. 595. https://doi.org/10.7868/s0040357115040156. EDN: UGESXD.

3. Балмаев Б.Г., Киров С.С., Иванов М.А., Пак В.И. Моделирование процесса фильтрования алюминийсодержащей солянокислой пульпы // Цветные металлы. 2017. № 10. С. 63–68. https://doi.org/10.17580/tsm.2017.10.07. EDN: ZXAMSL.

4. Толкачев В.А., Майников Д.В., Пасхин Н.П., Мешков Е.Ю. Исследование процессов сгущения и фильтрования пульпы «желтого кека» (полиураната аммония), образующегося на предприятиях подземного выщелачивания урана // Цветные металлы. 2023. № 1. С. 16–20. https://doi.org/10.17580/tsm.2023.01.02.

5. Дзюбо В.В. Влияние характеристик фильтрующих материалов на технологические параметры процесса фильтрования при водоподготовке // Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. 2019. Т. 134. № 2. С. 44–50. EDN: YVCRJJ.

6. Дзюбо В.В. Технологические параметры фильтрования природных вод в режиме нестационарных скоростей // Экология и промышленность России. 2007. № 11. С. 16–18. EDN: JWMHFT.

7. Таран Ю.А., Козлов А.В. Математическое описание процесса фильтрования с закупориванием пор фильтровальной перегородки // Математические методы в технике и технологиях. 2020. Т. 2. С. 99–102. EDN: WDIREE.

8. Ульрих Е.В., Баркова А.С. Параметры флокуляции сточных вод с последующим фильтрованием на пресс-фильтрах // Известия КГТУ. 2022. № 66. С. 53–64. https://doi.org/10.46845/1997-3071-2022-66-53-64. EDN: IPERXG.

9. Ajao V., Bruning H., Rijnaarts H., Temmink H. Natural flocculants from fresh and saline wastewater: comparative properties and flocculation performances // Chemical Engineering Journal. 2018. Vol. 349. P. 622–632. https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.05.123.

10. Гонтарж Э.А. Эффективное решение задачи фильтрования в процессе разделения промышленных суспензий // Металлург. 2010. № 11. С. 27–28. EDN: NCHHNH.

11. Орешкина М.В. К вопросу фильтрования суспензии в динамическом фильтре-прессе // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева. 2019. № 1. С. 129–133. EDN: ZTOVLV.

12. Loan M., Newman O.M.G., Cooper R.M.G., Farrow J.B., Parkinson G.M. Defining the paragoethite process for iron removal in zinc hydrometallurgy // Hydrometallurgy. 2006. Vol. 81. Iss. 2. P. 104–129. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2005.11.002.

13. Неизвестных Н.Н., Богданов А.В., Мячин А.В., Федотов К.В. Исследование процессов сгущения пульп руд золото-серебрянных месторождений «Биркачан» и «Цоколь» // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2013. № 6. С. 147–151. EDN: QCRBZD.

14. Владимиров А.С., Катышев С.Ф., Теслюк Л.М. Совершенствование процесса промывки аморфного диоксида кремния, полученного при солянокислотном выщелачивании серпентинита // Химическая технология. 2015. Т. 16. № 3. С. 139–141. EDN: TKVKJP.

15. Hedin R. Recovery of marketable iron oxide from mine drainage in the USA // Journal of Land Contamination and Reclamation. 2003. Vol. 11. Iss. 3. Р. 93–97. https://doi.org/10.2462/09670513.802.

16. Майников Д.В., Toлкачев В.А., Смирнов К.М. Применение колонных аппаратов с пульсационным перемешиванием для классификации, выделения и промывки песков в гидрометаллургии // Химическая технология. 2018. Т. 19. № 2. С. 88–92. EDN: YOKBEE.

17. Мохирева Н.Л., Миролюбов В.Р., Низов В.А. Комплексное использование отхода производства оксида магния с получением модифицированного железооксидного пигмента и никелевого концентрата // Химическая технология. 2020. Т. 21. № 4. С. 156–162. https://doi.org/10.31044/1684-5811-2020-21-4-156-162. EDN: GXCQJT.

18. Мохирева Н.Л., Миролюбов В.Р., Низов В.А. Перспективы применения пигментов, полученных из железосодержащих шламов, в составе строительных и лакокрасочных композиций // Экология и промышленность России. 2020. Т. 24. № 5. С. 14–20. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2020-5-14-20. EDN: WMOIKQ.

19. Фрейдлина Р.Г., Пастухова Т.Я., Сабуров Л.Н., Овчинникова Н.Б., Дудина М.В. Очистка хлормагниевых растворов от примесей нейтрализацией и фильтрованием // Цветная металлургия. 2006. № 9. С. 23–25.

20. Жужиков В.А. Фильтрование: теория и практика разделения суспензий. М.: Химия, 1971. 440 с.