outlined

隔膜壓濾機(jī)在國(guó)內(nèi)進(jìn)行工業(yè)實(shí)驗(yàn)的情況。 20世紀(jì)90年代以前，在硫酸法鈦白粉工業(yè) 生產(chǎn)中，水解后的偏鈦酸漿料進(jìn)行過(guò)濾和水洗 (簡(jiǎn)稱為“一次水洗”)，漂白后漿料的過(guò)濾和水 洗(簡(jiǎn)稱為“二次水洗”)，包膜后的TiQ過(guò)濾 和洗滌(簡(jiǎn)稱為“三次水洗”)等全部使用葉濾 機(jī)。鹽處理后進(jìn)轉(zhuǎn)窯前脫水(簡(jiǎn)稱“窯前脫水”) 使用真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)。葉濾機(jī)應(yīng)用于過(guò)濾和水 洗，存在著占地面積大、水耗量大；掛片槽、水 洗槽、打漿槽為大面積敞口式設(shè)備，產(chǎn)品易受大 氣中的風(fēng)沙、粉塵和有害物質(zhì)的污染，操作過(guò)程 繁雜、環(huán)境差等缺點(diǎn)，一直是困擾鈦白工業(yè)發(fā)展 的主要問(wèn)題之一。 英國(guó)TiOxide集團(tuán)公司1992年曾在馬來(lái)西 亞家權(quán)州HTM公司建成投產(chǎn)一座50kt／a大型硫 酸法鈦白粉廠，其中一洗、二洗、三洗和窯前 脫水等摒棄了傳統(tǒng)的葉濾機(jī)和真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)， 采用德國(guó)連恩舍(I艘r)公司生產(chǎn)的隔膜壓濾 機(jī)，取得了良好的效果。美國(guó)杜邦 (DupOnt)公司、芬蘭凱米拉(Kemira)、美國(guó) NI。公司和克朗諾斯(KronoS)、德國(guó)薩其賓 (Sachtleben)、拜耳(Bayer)等公司將隔膜壓濾 機(jī)應(yīng)用于鈦白生產(chǎn)。

隔膜壓濾機(jī)在鈦白生產(chǎn)中的應(yīng)用，引起國(guó)內(nèi)鈦白行業(yè)的關(guān)注。各廠反應(yīng)不一，有的廠采用引進(jìn)國(guó)外壓濾機(jī)的技術(shù)和裝置；有的廠探討國(guó)產(chǎn)化 的可行性，做國(guó)產(chǎn)隔膜壓濾機(jī)的實(shí)驗(yàn)；有的廠由 外商提供隔膜壓濾機(jī)做工業(yè)實(shí)驗(yàn)。 本文著重介紹國(guó)產(chǎn)隔膜壓濾機(jī)和德國(guó)連恩舍 2國(guó)產(chǎn)隔膜壓濾機(jī)

實(shí)驗(yàn)裝置

國(guó)內(nèi)某壓濾機(jī)廠生產(chǎn)的800mm×800mm濾 板，為三片二腔室，腔室厚度為3．0cnl和 2．5mm，進(jìn)料用螺桿泵，水洗用隔膜泵，空氣壓 干用氣瓶?jī)?nèi)的氣體，實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)在壓濾機(jī)廠，水溫 16℃。 2．2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)物料4種，由國(guó)內(nèi)某鈦白粉廠運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以下：

(1)鹽處理后的偏鈦酸進(jìn)轉(zhuǎn)窯前的脫水實(shí) 驗(yàn)。

(2)水解后的偏鈦酸漿料壓濾和水洗實(shí)驗(yàn)。

(3)漂洗處理后，鈦液漿料壓濾和水洗實(shí) 驗(yàn)。

(4)表面處理后漿料的壓濾和洗滌實(shí)驗(yàn)。

結(jié)果

(1)鹽處理后的偏鈦酸脫水實(shí)驗(yàn)，壓濾時(shí)間 為15min，壓干5min，壓濾壓力保持在0．25～ 0．3御a為宜，當(dāng)壓力達(dá)到O．6腳a時(shí)，濾液f昆 濁，發(fā)生穿濾現(xiàn)象。壓濾后濾餅含固量43％， 含水量57％。

(2)漂白后鈦液壓濾和水洗實(shí)驗(yàn)，進(jìn)料時(shí)間 為22min，壓干5min，水洗120min，卸料 20min，共計(jì)約3h，洗滌后濾餅中Fe++含量約 65ppm，用水量比葉濾機(jī)要多10％。

(3)表面處理后漿料的壓濾和洗滌實(shí)驗(yàn)，進(jìn) 料22min，水洗30min，壓干7min，卸料20min， 共計(jì)79min。壓濾、洗滌壓力為0．3MPa，經(jīng)洗 滌后的濾餅符合工藝指標(biāo)要求，用水量?jī)H為葉濾 機(jī)洗滌水用量的35．6％。

初步結(jié)論

國(guó)產(chǎn)filter press可成功地替代原有真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)和壓濾機(jī)，進(jìn)行窯前脫水和三洗。窯前脫水和 干燥前脫水，因?yàn)V餅含固量比真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī) 高，含水量較低，有利于提高轉(zhuǎn)窯和鈦白干燥設(shè) 備的生產(chǎn)能力和降低能量的消耗，效果較好。 但對(duì)于一洗和二洗，洗滌結(jié)果經(jīng)分析Fe++ 指標(biāo)不理想，水洗時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，用水量較大，距工 業(yè)應(yīng)用的要求還有一段距離，如隔膜壓濾板、工藝流程和操作方法以及自動(dòng)控制等方面還有待改進(jìn)。

實(shí)驗(yàn)裝置

diaphragm filter press，內(nèi)有壓濾板 1000mm×1000mm，6個(gè)腔室，以一洗為例，采 用中心洗、預(yù)壓榨、角洗、角吹氣、卸料等過(guò) 程。壓濾機(jī)安裝在國(guó)內(nèi)某鈦白粉生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，用現(xiàn) 場(chǎng)的物料，水洗用熱水，壓榨吹氣用壓縮空氣。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

水解后偏鈦酸的壓濾和水洗實(shí)驗(yàn)(即“一次 水洗”)。

結(jié)果

水解后偏鈦酸的壓濾和水洗實(shí)驗(yàn)，進(jìn)料 18min，中心水洗20min，預(yù)壓干5min，角洗 llmin，中心吹氣和角吹氣約6min，共計(jì) 60min。進(jìn)料壓力為0．38MPa，水洗壓力為 0．4MPa，經(jīng)幾次實(shí)驗(yàn)，濾餅測(cè)定平均Fe++的含 量為153ppm，濾餅含固量為50％～55％，每噸干鈦白粉水洗用水量17～19t。

初步結(jié)論

一洗物料是鈦白粉生產(chǎn)較難洗滌的物料。針對(duì)一洗來(lái)說(shuō)，隔膜壓濾機(jī)在國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果是好的，由于現(xiàn)場(chǎng)條件所限未能進(jìn)行二洗、 三洗和窯前脫水三項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，但可以相信壓濾機(jī)對(duì)于上述3個(gè)生產(chǎn)過(guò)程都不會(huì)有問(wèn)題。

隔膜壓濾機(jī)應(yīng)用的技術(shù)特點(diǎn)

節(jié)約水洗用水

因水解后偏鈦酸漿料進(jìn)隔膜壓濾機(jī)，壓濾機(jī) 內(nèi)濾餅固含量比用葉濾機(jī)濾餅固含量高，加上壓 濾機(jī)在壓力0．35～0．45MPa下洗滌，比用葉濾 機(jī)在真空抽吸的效率高，故洗滌用水量少，據(jù)國(guó)外某公司的報(bào)告，折算噸干鈦白粉用水量為 12．5m3，我國(guó)一洗用壓濾機(jī)，各廠統(tǒng)計(jì)不太完 善，在20～40m3，故節(jié)約用水量很明顯。據(jù)介 紹，二次水洗、三次水洗連恩舍隔膜壓濾機(jī)用水 量分別為5．5m3／t干品和2．5m3／t千品，比葉濾機(jī) 用水量要小得多。

提高洗滌質(zhì)量

一次水洗，葉濾機(jī)一般可洗到Fe++< 500ppm，壓濾機(jī)一次水洗后，濾餅的Fe++< 200ppm，甚至可達(dá)Fe++<100ppm，有利于提 高洗滌質(zhì)量，減少漂白工序的負(fù)荷。 4．3用電分析 以15kt～20kt／a鈦?zhàn)苑凵a(chǎn)裝置為例，窯 前脫水、一洗、二洗、三洗用真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)一 葉濾機(jī)與隔膜壓濾機(jī)的用電量進(jìn)行綜合比較如 下：

(1)窯前脫水用真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)2臺(tái)(1 開(kāi)1備) 主電機(jī)7．5KW，攪拌電機(jī)5．5KW， (7．5+5．5)×2=26kW

(2)干燥前脫水用真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)1臺(tái)， 主電機(jī)5．5KW，攪拌電機(jī)5．5l涮， (5．5+5．5)×2=22KW

(3)一、二、三洗真空泵2臺(tái)， 2×110=220KW

(4)窯前脫水和干燥脫水用真空泵 3臺(tái)， 3×110=330KW

(5)3臺(tái)橋式吊車 橋吊30kw，行車 15kW，3×(30+15)=135kW上述幾項(xiàng)總裝機(jī)容量26+22+220+330+ 135=733kW。 運(yùn)轉(zhuǎn)用電量計(jì)算以310d／a計(jì)，則 (13+11+220+220十3×45×0．5)×24× 310=395．4萬(wàn)kWh／a

diaphragm filter press

(1)隔膜壓濾機(jī)本身用電 一洗壓濾機(jī)2臺(tái)6．87×2=13．74KW 二洗壓濾機(jī)2臺(tái)6．87×2=13．74kW 三洗壓濾機(jī)2臺(tái)3×2=6kW 窯前脫水壓濾機(jī)1臺(tái)3kw

(2)其他泵類用電量計(jì)算 一洗進(jìn)料泵2臺(tái)45×2=90kw． 一洗水洗泵2臺(tái)37×2=74kW 二洗進(jìn)料泵2臺(tái)45×2=90kW 二洗水洗泵2臺(tái)30×2=60kw 窯前進(jìn)料泵1臺(tái)55×1=55l河 三洗進(jìn)料泵2臺(tái)45×2=90kW 三洗水洗泵2臺(tái)30×2=60l河 高壓洗濾布泵1臺(tái)100KW 空壓機(jī)1臺(tái)65kW 上述總裝機(jī)容量為720．48kW

(3)隔膜壓濾機(jī)的操作及運(yùn)行分析 隔膜壓濾機(jī)操作以一洗為例，有進(jìn)料過(guò)濾、 中心水洗、預(yù)壓榨、去壓榨、打開(kāi)壓濾機(jī)、關(guān)閉 壓濾機(jī)等過(guò)程，另外還有正常維修、洗濾布等， 總時(shí)間約84min。二次水洗總時(shí)間約85min。三 洗總時(shí)間為66～86min，窯前脫水每個(gè)周期總時(shí) 間為21．5min，上述4種壓濾機(jī)的電耗分別計(jì)算 如下： 一次水洗壓濾和水洗用電量： 2×45×26％×81％+2×37×74％×81％= 63．31kW 式中，一次水洗的壓濾和水洗占總時(shí)間的81％。 其中，壓濾占?jí)簽V和水洗時(shí)間的26％，水洗占 壓濾和水洗時(shí)間的74％。 二次水洗壓濾和水洗用電量： 2×45×13％×81．7％+2×30×87％× 81．7％=52．21kW 式中，二次水洗的壓濾和水洗占總量時(shí)間的 81．7％。其中，壓濾占?jí)簽V和水洗時(shí)間的13％； 水洗占?jí)簽V和水洗時(shí)間的87％。 三次水洗壓濾和水洗用電量： 2×45×25％×78％+2×30×75％×78％= 52．65kW 式中，三次水洗的壓濾和水洗占總時(shí)間的78％。 其中：壓濾占?jí)簽V和水洗時(shí)間的25％；水洗占 壓濾和水洗時(shí)間的75％ 窯前脫水用電量： 55×21％=11．55KW 式中，窯前脫水壓濾占總時(shí)間的21％。 上述四項(xiàng)用電量為：179．72KW 179．72kW×24×310=133．7萬(wàn)m／a 空壓機(jī)用電量，運(yùn)行率67％ 65kW×24×O．67×310=32．4萬(wàn)kWh／a 高壓水洗用電量，一天運(yùn)行5．5h 100kW×5．5×310=17．05萬(wàn)kWh 一洗、二洗、三洗、窯前脫水壓濾機(jī)機(jī)體用 電負(fù)荷： 13．74+13．74+3+6=36．48kW 用電量36．48×24+310=27．14萬(wàn)l(Wh／a 上述四項(xiàng)共計(jì)用電量為 133．7+32．4+17．05+27．14=210．25萬(wàn) kWh／a 隔膜壓濾機(jī)比葉濾機(jī)一真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)用于 一洗、二洗、三洗和窯前脫水節(jié)省電量為： 395．4—210．35=185．15萬(wàn)kWh／a 若每度電按0．4元計(jì)，每年節(jié)省電費(fèi)為： 185．15×0．4=74．06萬(wàn)元 4．4減少能耗，提高產(chǎn)品質(zhì)量 原葉濾機(jī)操作過(guò)程有掛片、洗滌、打漿等過(guò) 程，采用掛片槽、水洗槽、打漿槽，這些槽均為 大面積敞口式，大氣中的風(fēng)沙、粉塵及其氣相中 的有害物質(zhì)都會(huì)影響鈦白粉的質(zhì)量。在冬季由于 這些槽的散熱面積大，需要增加加熱熱水所用蒸 汽量，且葉濾機(jī)大，廠房環(huán)境溫度高，濕度大， 操作環(huán)境差。 改為隔膜壓濾機(jī)后，應(yīng)用于一洗、二洗、三 洗工藝中，壓濾機(jī)為全封閉操作，不受大氣風(fēng)沙 粉塵的影響，可提高產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)省加熱水的蒸 汽用量，也改善操作環(huán)境。壓濾機(jī)全系統(tǒng)使用PLC控制或D(篤控制，自動(dòng)化水平高，可降低 30％～40％，第三種配置組合技術(shù)穩(wěn)妥，投資相 勞動(dòng)強(qiáng)度，減少操作工人數(shù)。 對(duì)較省。 4·5節(jié)省占地面積 5結(jié)語(yǔ) 以15kt／a鈦白粉裝置為例，隔膜壓濾機(jī)比 葉濾機(jī)可節(jié)省建筑面積40％，約540m2。

投資

上述三種配置組合總體造價(jià)要高于配置國(guó)產(chǎn) 鈦白工業(yè)生產(chǎn)中，曾在窯前脫水、一洗、二 洗使用過(guò)技術(shù)落后的壓濾機(jī)，后來(lái)窯前壓濾機(jī)被真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)取代，一洗、二洗的壓濾機(jī)被葉 濾機(jī)取代。后來(lái)壓濾機(jī)通過(guò)自身的改進(jìn)，開(kāi)發(fā)出 隔膜壓濾機(jī)，加上計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的應(yīng)用，改變 了濾板流體分布的狀態(tài)，提高了洗滌效果，節(jié)省 洗滌水量，縮短洗滌周期，節(jié)約占地面積，改變 操作環(huán)境，自動(dòng)化水平高及濾餅固含量高等。