[发明专利]一种膜分离浓缩分离洗涤矿浆的工艺及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种陶瓷膜浓缩分离洗涤矿浆的工艺，具体地说涉及一种采用终端式陶瓷膜过滤设备浓缩分离洗涤矿浆的工艺，属于湿法冶金领域。

背景技术

湿法冶金过程中，矿浆加酸碱药剂浸出后，需进行浸出液和矿渣之间的固液分离，以便得到含有价金属离子的浸出液，进行下一道工序深加工。这种矿浆有以下几个特点：1、矿浆中固含量比较大，达到10～15%。固含物除了未发生浸出反应的矿渣外，还含有较多的由浸出反应生成的悬浮物固体。这种悬浮物固体一方面增加了矿浆的密度和粘度，阻碍了矿渣的沉降；另一方面悬浮物的多孔疏松性也吸附了一定量的有价金属离子，造成了浸出液中离子含量的降低。2、矿浆中的固体颗粒较小，沉降困难。由于浸出速度的需要和浸出率的提高，需要浸出时将矿石颗粒磨得很小，因此矿浆中的颗粒往往在1～100um左右。这种小颗粒的固体在富含悬浮物的矿浆中难以快速沉降，因此造成了目前进行矿浆分离的浓密机体积很大，占地面积庞大，以适应生成的需要。3、矿浆中含有大量的酸碱浸出剂和水。如果矿浆分离不彻底，不仅造成了大量浸出剂和有价金属离子的浪费，而且造成排出的矿渣中含有大量的浸出剂和重金属离子，造成环境污染。

目前湿法冶金工艺中对于浸出后的矿浆浓缩分离和洗涤大多采用浓密机（CN103086548A）。浓密机的原理是利用重力沉降的作用让矿渣自然沉降到浓密机底部，形成浓浆与上部浸出液进行固液分离。由于如上所述的矿浆的颗粒微小和悬浮物较多的原因，造成了单纯利用重力沉降比较困难，从而浓密机的体积做的很大，占地面积也随之增大。近年来为了加快沉降速度，提高处理量，往往采用加絮凝剂的方法（CN1621158A）。絮凝剂的加入是提高了沉降速度，但也给下面的净化、电解等工序带来麻烦。因为在澄清后的浸出液中或多或少地溶解了部分的絮凝剂，造成了浸出液中杂质含量的增加，影响了以下工序的生产和最终产品的纯度。

CN104263927A公开了采用隔膜式压滤机分离矿浆中矿渣的方法，此种方法虽然打破了传统的浓密机沉降工艺，但因为其采用的隔膜压滤机的固有的特点而使得这种方法难以大规模使用。这种压滤机的缺点是：压滤机的的压滤精度使得出水澄清度降低，而且较细的颗粒和悬浮物容易堵塞和堵死滤布孔径。同时这种有机材质的隔膜长期在酸碱浸泡下工作会发生容易磨损，造成压滤机使用效率降低，隔膜更换频繁。

综上所述，传统的矿浆浓缩分离和洗涤工艺往往采用浓密机浓缩的工艺。虽然它具有处理量大、处理成本低等优点。但因为矿浆本身的特点决定了采用浓密机进行浓缩分离矿浆需要庞大的设备体积以及巨大的占地面积，而对矿浆进行洗涤需要的浓密机级数往往更多；并且有时为了提高沉降速率，还往往添加絮凝剂。这样不仅大大地增加了设备的占地面积，而且使得矿浆的固液分离工艺变得越发复杂。且浓缩出来的上清液也不够澄清，沉降下来的矿渣含水量高，夹带的有价金属离子的量增大。

发明内容

而基于孔径筛分机理的陶瓷膜是属于高精度级别的过滤，对于悬浮物乃至矿渣的去除具有其独特的能力，它不受矿浆本身的特点限制，不需要添加絮凝剂，过滤精度高，占地面积小，能够连续化、自动化运行生产，因而是一个理想的分离手段。而且陶瓷膜的机械强度高、耐酸碱化学性能好等优点又使得它能够被用于苛刻的环境体系中。

本专利技术利用膜分离的筛分机理，通过选择合适孔径的膜及膜组件形式，对矿浆进行浓缩分离和洗涤。过程中，首先对矿浆进行粗过滤，除掉大的颗粒，避免对分离膜的撞击而产生损伤。然后利用外膜式的分离膜元件，采用微错流或负压抽滤工艺以及气体正压压榨工艺将矿浆浓缩到40～50%乃至70%的浓度。最大限度地回收了浸出液量。最后加入洗涤水，在通入空气的情况下，进行充分地搅拌洗涤，再过滤，从而将矿浆中的有价金属离子充分洗涤出来。这样通过过程中对同一种膜采用各种膜过滤方式的切换，达到最大量的分离矿浆中的浸出液的目的，从而提高了浸出液中有价金属离子的回收率。降低了浓缩矿浆中的金属离子含量，具有很高的经济价值和环保意义。

更具体地说：

本发明的一个方面，提出了一种膜分离浓缩分离洗涤矿浆的工艺，包括如下步骤：

第1步：将湿法冶金中的浸出矿浆送入膜过滤器中进行过滤，所述的膜过滤器中安装有膜组件，其中至少有一支膜元件，膜元件的内部设置渗透液通道，浸出矿浆从膜元件的外部经过过滤后进入渗透液通道，使浸出矿浆被过滤、浓缩，在渗透液通道中得到滤过液；

第2步：在膜元件的截留侧加入气压，使矿浆被进一步地浓缩；