镍钴滤饼洗涤:如何开展有效的压滤机试验

2026年9月29日,巴厘岛。印度尼西亚投资与下游产业部在 ICMMS Indonesia 2026 峰会上启动了下游产业发展路线图第二阶段,涵盖28种战略性大宗商品,预计到2040年需投资6,181亿美元,推动产业从冶炼和精炼进一步延伸至电动汽车电池、储能及高附加值制造领域。下游产业投资已在加速落地:仅2026年上半年,投资额就达到300.1万亿印尼盾,占全国投资总额的29.7%。在加工技术专题讨论中,高压酸浸(HPAL)的经济性和硫酸供应是争论的焦点。而这些讨论最终都落到两个指标上:产品质量和金属回收率。

洗涤试验能否产生经济价值,关键就在于金属回收。一项试验即使纸面结果合格,仍可能造成镍损失。问题主要出在两方面:一部分镍仍溶解在滤饼残留液中,随滤饼带出;另一部分则因洗涤水在滤饼内形成短路流动,未能有效置换前方母液而未被回收。如果只记录滤液澄清度和最终滤饼含水率,这两类损失都不会体现在试验记录中。

滤饼状态与液相衡算具有可比性,洗涤试验才有效

从工艺目标出发,而不是只看某个出口样品

第一次试验前就应明确目标。镍钴生产流程本身已有量化要求:滤饼中允许残留多少可溶性杂质、必须回收多少溶解态金属,以及下道工序提出了哪些限制。应将这些要求逐项写清。“滤饼洗干净”并不是可执行的试验目标,也无法作为验收依据。

随后,完整收集所有物料,并分别存放。母液单独收集,每一段洗涤液分别收集,最终滤饼也单独留存。称量湿滤饼,测定含水率,并对每股液流中工厂关注的溶解组分进行分析。

把损失量算出来,问题就直观了。100吨湿滤饼中若含有12吨残留液,液相镍浓度为3 g/L,则随滤饼带出压滤机的溶解态镍约为36 kg。若置换出其中70%的残留液,可回收约25 kg镍;置换率只有40%时,则仅能回收约14 kg。每100吨滤饼相差11 kg镍,而这部分差异完全取决于洗涤阶段。

某股液流如果没有收集,其中的金属就没有计入衡算。即使滤饼分析结果很好,被置换出来的镍也可能进入了一股无人取样的洗涤液。这种情况并不少见:滤饼反复取样,液相却完全没有分析。

调整运行参数时,应保持进料条件稳定:同一批物料、相同固含量、相同药剂条件、相同温度,以及相同过滤终点。如果每次试验都更换进料条件,比较的就不再是操作周期,而是进料本身。

将滤饼厚度纳入比较条件

洗涤水总会优先沿阻力较小的路径流动。如果滤饼中部厚、边缘薄,同一个滤室内就会同时出现快速通道和洗涤死区。快速通道附近的滤饼容易洗净,死区却仍保留母液。将样品混合后取平均值,试验结果可能显示“洗涤合格”,却掩盖了局部洗涤不足。

在我们的HDLY全自动立式压滤机中,滤布呈水平布置,滤饼在滤室内均匀形成,厚度最高可达45 mm。洗涤位于六阶段循环的中间,完整顺序为:过滤、一次压榨、洗涤、二次压榨、吹风干燥、卸料。洗涤液经与料浆共用的总管进入,穿过滤饼和滤布,再由排液管排出。

这一过程并非依靠喷淋管完成。滤饼自身决定了洗涤液如何分布,因此滤饼形态比单纯增加洗涤水量更重要。

因此,应测量滤饼厚度。在滤室内多个位置测量,并将结果与各段洗涤液数据对应记录。无论总洗水量看起来多么接近,边缘偏薄的滤饼都不能与厚度均匀的滤饼直接比较。

按六阶段循环划定试验范围

分别评价过滤、压榨和洗涤效果

各阶段应独立操作、独立记录,因为它们承担不同任务。过滤阶段形成滤饼;一次压榨在洗涤水进入前排出部分残留液;洗涤阶段置换剩余液相中的一部分;二次压榨和吹风干燥则决定最终含水率。如果只用最终含水率评价整个周期,就无法判断各阶段分别发挥了什么作用。

每次阶段切换都应记录时间。取样容器也应分开:过滤阶段滤液、洗涤滤液和压榨排液分别收集,不得混合。这样做看似繁琐,但一旦结果出现争议,其价值就会显现。例如,某份液样中的金属浓度较高时,必须能够判断这些金属究竟由洗涤置换出来,还是由压榨排出。混合取样无法回答这一问题。

试验方案中还应列明产品资料中的两项参数:最高压力1.6 MPa,滤饼含水率可降至10%或以下。这些只是设备参数及性能指标,并不能直接代表具体物料的试验结果。即使操作压力相同,红土镍矿高压酸浸渣与硫化矿精矿形成的滤饼结构和洗涤曲线也不相同。实际进料能达到什么水平,正是试验需要确定的内容。

围绕工厂实际决策设置对比方案

选择两到三个洗涤液用量,围绕工厂实际面临的取舍开展试验。增加洗涤水通常可以置换出更多残留液,但也会稀释含回收金属的液流,增加下游液体处理负荷。在前述示例中,将置换率由70%提高至85%左右,每100吨滤饼约可多回收5 kg镍,代价则是下道工序需要处理更多洗涤水。有些工厂愿意接受这一交换,有些则无法承受额外的液量。无论哪种情况,试验都应揭示:在特定进料、滤饼厚度和滤布条件下,继续增加洗涤液时,收益从哪里开始明显递减。

采购范围也应遵循相同逻辑。六阶段循环包含洗涤,四阶段循环则不包含洗涤。四阶段方案对应的是另一种工艺任务,后续再比较设备布置也无法弥补这一差异。在供应商开始设计之前,就应在询价文件中明确写出所需的操作顺序。

新宏大立式压滤机可自动完成整个循环,并配备自诊断及报警功能。各阶段的切换由程序控制,不会因现场操作人员不同而随意变化。

滤布选型会改变试验表现

综合考虑透气率、过滤精度和化学适应性

滤布堵塞通常并非突然发生,而是使每个班次的周期逐渐延长。过滤时间慢慢增加,一次压榨开始时滤饼更湿,洗涤数据也随之波动,但试验记录却可能把原因归结为洗涤参数。滤布选择是否合适,决定了试验能否真实反映洗涤效果。

首先考虑化学适应性。在酸性湿法冶金工况下,滤布材质应优先于订单上的其他参数确定。我们提供聚丙烯(PP)、聚酯和尼龙滤布。复丝聚丙烯滤布的耐酸、耐碱性能均评为“优”。聚酯适用于强酸及弱碱环境;若用于高温强碱液流,则可能因材质不匹配而受损。第一次试验前,就应根据实际液相组成和温度确定滤布。选型错误后,后续数据反映的可能只是滤布持续劣化的过程。

随后,结合实际粒度分布选择过滤精度和透气率。我们的立式压滤机滤布系列覆盖5~50 μm的过滤精度,以及5~300 L/(m²·s)的透气率。之所以提供较宽的范围,是因为不同工况的要求不同。V11P05HC 为复丝聚丙烯滤布,过滤精度5 μm,透气率5 L/(m²·s),适用于需要严格截留细渣的工况。V11S010HC 的透气率提高至10 L/(m²·s)。聚酯滤布 V12S025H 的过滤精度为20 μm,透气率为25 L/(m²·s),适用于允许较粗截留粒径的强酸工况。

同一台压滤机,配用这三种滤布,试验表现就可能明显不同。

含有一定比例小于10 μm颗粒的细粒高压酸浸渣,与结晶沉淀物的滤布堵塞机理并不相同。第一天看似充足的透气能力,到第三周可能已下降一半。新宏大已公布完整的滤布系列及其工况数据,适用设备中包括立式压滤机。

保持各次试验的滤布状态一致

一块新滤布与一块已经积累三个循环沉积物的滤布,不能视为状态相同的试验条件。

新宏大的滤布在运行过程中依次接受双面清洗,使每个循环开始时的状态尽可能接近初始状态。我们的工厂采用德国织机。织物经热定型保持尺寸稳定,再通过幅宽方向压力均匀的轧光处理,以改善卸饼性能并保持过滤精度稳定。滤布出厂前需通过六项检验:单位面积质量、厚度、密度、过滤精度、撕裂强力和透气率。2023年,我们还参与了厢式及板框式压滤机用机织滤布行业标准的修订工作。

每次试验前,都应记录滤布型号和使用状态。如果一组试验中卸饼表现或过滤时间逐渐变化,应单独记录这一趋势,不能将其误计为洗涤效果的变化。

印度尼西亚镍钴项目的应用经验能说明什么

当地装机案例可提供设备应用参考

新宏大立式压滤机已应用于印度尼西亚镍钴湿法冶金项目。其中一组项目配有13台设备,过滤面积规格为180 m²和168 m²;另有5台168 m²设备。同系列设备也应用于其他地区和物料:刚果铜矿项目采用2台144 m²设备,贵州磷石膏项目采用8台168 m²设备,巴布亚新几内亚镍钴项目采用180 m²设备。

这些案例能为项目团队提供实际参考,例如经过现场验证的设备布置,以及已有相关设备维护经验的人员。但应用案例不能代替最终技术条件的确定。新的进料必须通过自身试验获得性能数据。

将试验证据转化为采购技术要求

应将试验依据完整带入询价文件,包括进料组成与固含量、杂质或可溶性金属限值、各股滤液的收集方式、需要保持的滤饼厚度、含水率测定方法,以及所需的循环阶段。这样,供应商针对的是同一工艺任务,报价和技术响应才具有可比性。

此时,无需再依赖那个人人都会引用、却往往没有统一定义的“洗涤效率”指标。

结论

洗涤试验相当于正式装置投运前的一次小规模工艺运行。它要求进料一致、滤布一致,并对取样和计时保持同样严格的管理。如果试验控制松散,所得数据反映的只是试验本身的偏差,而实际采购会将这一偏差带入全规模装置,并承担相应成本。如果按本文方法开展试验,结果就能从试验台可靠地转入询价文件,成为供应商必须逐项回应的技术要求。

当进料具备试验条件时,新宏大可围绕实际物料设计此类试验。请将料浆数据和滤饼目标发送至 sales@chinanhd.com,包括进料组成、固含量以及需要达到的可溶性金属限值。我们将据此提出洗涤循环和滤布方案,并通过试验验证。

常见问题

Q1:为什么洗涤时要关注45 mm的滤饼厚度?

因为滤饼本身就是洗涤液的流动通道。厚度均匀,意味着洗涤液在各处需要通过的距离大致相同。薄弱部位容易形成短路,较厚部位则容易残留母液,平均取样可能掩盖这种差异。应在滤室内多个位置测量,不能只测中部。

Q2:1.6 MPa的额定压力能决定洗涤效果吗?

不能。1.6 MPa是设备的压力上限,并不代表洗涤效果。进料性质、滤饼结构、滤布和洗涤参数共同决定洗涤曲线。即使压力完全相同,硫化矿精矿与红土镍矿浸出渣的洗涤表现也可能明显不同。

Q3:所有新宏大滤布都能用于镍钴料浆吗?

不能。产品目录中的5 μm聚丙烯滤布与20 μm聚酯滤布,在酸性镍钴料浆中承担的作用并不相同。应根据颗粒粒度确定过滤精度,根据液相化学性质确定材质,最后通过试验确认适用性。