板框過濾機的選型,鈦白工業(yè)固液分離設(shè)備的應(yīng)用及進展.doc

2009年09月30日0前言 白度是鈦白粉最重要的質(zhì)量指標(biāo)之一。影響鈦白粉白度的因素是復(fù)雜的。在鈦白粉的實際生產(chǎn)中，具有實際意義的是二氧化鈦中的雜質(zhì)含量和粒徑與粒徑分布。因此，為了提高二氧化鈦的白度，應(yīng)盡可能地減少雜質(zhì)含量。鈦液中的不溶性雜質(zhì)在沉降及精濾過程中除去?？扇苄噪s質(zhì)在偏鈦酸水洗過程中除去。 我國目前及今后較長的一段時間內(nèi)仍以硫酸法生產(chǎn)鈦白為主。在這一生產(chǎn)過程中，三廢的排放量較大，鈦白行業(yè)的環(huán)境治理問題變得更加突出，嚴重制約了行業(yè)的發(fā)展。治污的費用越來越高。采用先進的生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)工藝，最大限度的減少廢物的排放量，又不使產(chǎn)品的質(zhì)量降低，成為各企業(yè)追求的目標(biāo)，也是我國鈦白行業(yè)能夠發(fā)展壯大的必由之路。應(yīng)用過濾設(shè)備對二氧化鈦進行過濾與水洗，實現(xiàn)二氧化鈦同其他雜質(zhì)的分離，過濾設(shè)備的發(fā)展進步為鈦白行業(yè)的節(jié)能減排提供了保障。 1 過濾設(shè)備的分類 工業(yè)上用于過濾操作的設(shè)備種類很多，按操作方式不同可分為間歇式和連續(xù)式兩類；按照過濾推動力的不同可分為重力過濾、加壓過濾、真空過濾和離心過濾；按照過濾介質(zhì)的不同可分為粒狀介質(zhì)過濾、織物介質(zhì)過濾和微空管過濾。 鈦白工業(yè)通常應(yīng)用的過濾設(shè)備有以下幾種： 離心機； 圓盤過濾機； 真空轉(zhuǎn)鼓過濾機； 真空葉濾機； 板框式壓濾機； 管式過濾機。 2 過濾的基本原理 在壓力差的作用下，懸浮液中的液體透過過濾介質(zhì)，固體顆粒被介質(zhì)截留，從而實現(xiàn)固液分離。完整的過濾操作過程為過濾、洗滌、抽干及卸料四個階段。 過濾設(shè)備的生產(chǎn)能力通常用單位面積上單位時間內(nèi)積聚的濾餅量表示。過濾面積一定時生產(chǎn)能力取決于過濾速度。達西提出的過濾方程為： u=dVAdt=KP(?L) u-液體通過過濾層的平均線速度，ms V-時間t內(nèi)累積的濾液體積，m3 A-過濾面積，m2 t-過濾時間，s K-濾層的滲透性系數(shù)，m2 P-跨過濾層的壓強降，Pa ?-濾液的粘度，Pas L-濾層的厚度，m 由上式看出，在一定物料下，過濾速度與過濾壓力成正比，即過濾壓力大，過濾速度快。 雖然過濾的基本原理是一樣的，但不同的過濾設(shè)備具有各自不同的特點，根據(jù)各自不同的特點，應(yīng)用于不同的過濾過程。過濾機的選型主要根據(jù)濾漿的過濾特性、濾漿的特性及生產(chǎn)規(guī)模等因素綜合考慮。 下面簡要介紹一下幾種過濾設(shè)備在鈦白生產(chǎn)中的應(yīng)用及其進展。 3 不同類型的過濾設(shè)備的工作特點及在鈦白生產(chǎn)中的應(yīng)用與進展 鈦白生產(chǎn)中的過濾過程分為三部分：A)鈦液的分離凈化；B)水解偏鈦酸的過濾水洗；C)后處理物料的過濾水洗。 31 應(yīng)用于鈦液的分離凈化的過濾設(shè)備 3.11 離心機 主要用于鈦液中硫酸亞鐵的分離，又分為三足式離心機、錐蘭式離心機和臥式活塞式離心機。三足式離心機為問歇操作，勞動強度大。錐蘭式離心機和臥式活塞式離心機為連續(xù)操作，自動化程度高，硫酸亞鐵含水量小，洗滌水少，產(chǎn)出硫酸亞鐵純度高，二氧化鈦的流失少。缺點是要求懸浮液的濃度高，濾網(wǎng)的耐腐蝕性差，尤其是含硫高的鈦礦影響更大，需經(jīng)常更換濾網(wǎng)。其生產(chǎn)能力小，適用于小規(guī)模生產(chǎn)。國內(nèi)有的企業(yè)用進口的臥螺式刮刀離心機分離能力大，自動化程度高，適合于大規(guī)模生產(chǎn)。 3.1.2 水平圓盤式過濾機 主要用于鈦液中硫酸亞鐵的分離。是連續(xù)真空過濾設(shè)備。過濾、洗滌、抽干連續(xù)運行，獲得較好的洗滌效果。生產(chǎn)能力大，運行平穩(wěn)，易損件少。缺點是硫酸亞鐵含水量高。 3.1.3 板框壓濾機 板框壓濾機是一種間歇式操作設(shè)備，由多塊濾板排列而成，又分為廂式板框壓濾機和隔膜板框壓濾機。流出液方式為明流與暗流兩種。黑鈦液的泥渣分離和控制過濾主要用廂式板框過濾機，一般為明流，便于檢查濾布是否破損及過濾質(zhì)量。 32 應(yīng)用于水解偏鈦酸的過濾水洗設(shè)備 水解偏鈦酸的過濾水洗在鈦白生產(chǎn)中占有重要位置。水解偏鈦酸是具有粒狀結(jié)構(gòu)的凝膠，粘度較大，水解偏鈦酸的粒徑分布及雜質(zhì)含量是影響水洗質(zhì)量的內(nèi)部因素。過濾設(shè)備的正確應(yīng)用是影響水洗質(zhì)量的外部因素。 3.2.1 真空葉濾機 這是我國眾多鈦白企業(yè)長期應(yīng)用的水洗設(shè)備。主要用于水解偏鈦酸的過濾水洗及鹽處理漿料的脫水。葉片為長方形，每組有10到30塊葉片，每片套有耐酸濾布。在負壓的作用下，濾液穿過濾布通過葉片中的真空管抽入倒液罐中。 利用葉濾機進行水洗方式有兩種，分為高位水洗和低位水洗。高位水洗即水洗槽與倒液槽位差在10 m以上，濾液在重力作用下進入倒液槽。真空穩(wěn)定，氣流暢通，水洗速度快。國外應(yīng)用葉濾機進行水洗的企業(yè)大多采用高位水洗。低位水洗為水洗槽與倒液系統(tǒng)在同一水平面上，這樣布置影響了濾液 的連續(xù)排除，造成真空損失及不穩(wěn)定，延長了水洗時間，增大了用水量，這是國內(nèi)許多企業(yè)水洗時間長、水的單耗高的原因之一。 3.2.2 真空轉(zhuǎn)鼓過濾機 真空轉(zhuǎn)鼓過濾機將過濾、洗滌、吹干、卸料等操作在轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)鼓中完成，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)能力大。缺點是濾餅的含水量大，洗滌不徹底。目前鈦白行業(yè)主要用于鹽處理漿料的脫水。國外有用于偏鈦酸水洗的報道。 3.2.3 隔膜板框壓濾機 隔膜板框壓濾機是近幾年來鈦白行業(yè)應(yīng)用的過濾水洗設(shè)備。由隔膜板與廂式板交叉間隔排列組成過濾系統(tǒng)。濾室是由隔膜板和廂式板及夾在濾板之間的濾布組成，過濾洗滌等操作均在濾室內(nèi)進行，減少了環(huán)境污染。操作過程一般為：壓緊濾板、進料過濾、預(yù)壓榨、中心洗和角洗、終壓榨、反吹角吹、回程拉板。隔膜板框壓濾機為正壓過濾水洗設(shè)備，因此，過濾、水洗時間短，省時節(jié)水，水洗效率高。生產(chǎn)一個周期為23 h，偏鈦酸的水洗單耗在25 m3之內(nèi)。缺點是濾布的再生較麻煩，拆卸繁瑣。所得濾餅硬，打漿費時。山東金虹太白化工有限公司進口的高懸梁隔膜壓濾機帶有高壓水洗設(shè)備，可對濾布進行水洗，延長了濾布的使用壽命，提高了工作效率。 隔膜板框壓濾機由于能在較高壓力下對物料進行壓榨，所得濾餅含水量少，所含游離水僅為45。因此，應(yīng)用于煅燒前鹽處理物料的脫水，將得到較好的節(jié)能效果。用真空轉(zhuǎn)鼓過濾機所得濾餅含水量為60，比隔膜板框壓濾機物料多含15的水份。按生產(chǎn)lt 鈦白粉計算，煅燒前物料： 隔膜板框壓濾機濾餅含水為l55一1=082(t) 真空轉(zhuǎn)鼓過濾機濾餅含水為l40一1=15(t) 蒸發(fā)1t 水需熱量Q： (1)1t水由20升溫至100需熱量Q1 Ql = cmt =4210J(Kg)1 000 Kg(100-20) = 3.36108 J (2)1t水由100液態(tài)變成氣態(tài)需熱量Q2(水的蒸發(fā)熱為2.26103 Jg) Q2 = 226103 Jg 106g = 2.26109 J Q = Ql + Q2 = 2.6109 J 蒸發(fā)真空轉(zhuǎn)鼓過濾機濾餅含水比蒸發(fā)隔膜板框壓濾機濾餅含水多用熱量： 26109 J(15-082) = 177109 J = 421105 Kcal 回轉(zhuǎn)窯煅燒如以天然氣為燃料，天然氣熱值為8500 Kcalm3，則每生產(chǎn)1 t鈦白粉利用真空轉(zhuǎn)鼓過濾機生產(chǎn)比用隔膜板框壓濾機生產(chǎn)多耗天燃氣： 42l105 Kcal8 500 Kcalm3 = 495 m3 按年產(chǎn)50 000 t鈦白粉計算，以現(xiàn)行天然氣價格2元m3，則增加生產(chǎn)成本： 249550 000=495106 (元) 隔膜板框壓濾機用于鹽處理漿料脫水的缺點是隨濾布使用時間的延長，鹽處理劑的成分波動大，影響煅燒效果。 3.2.4 管式過濾機 國內(nèi)鈦白生產(chǎn)應(yīng)用還沒有報道，南京鈦白從國外引進，目前還沒有投入生產(chǎn)(鈦白網(wǎng)報道)。據(jù)稱每噸鈦白可省水20 t。其正壓水洗，沒有死角。上料、水洗、吹干、卸料動態(tài)連續(xù)進行，濾布易于清洗，密閉生產(chǎn)，占地面積小。因此，有其它過濾設(shè)備不能比擬的優(yōu)點。 33后處理物料的過濾水洗 應(yīng)用于后處理物料的過濾水洗設(shè)備目前主要為真空葉濾機和隔膜板框壓濾機。因包膜后處理物料不具有膠體的特點，易于過濾水洗。同樣由于隔膜板框壓濾機壓榨物料較干，利于下一工序的脫水干燥，能夠達到節(jié)能的效果。 4 結(jié)語 鈦白生產(chǎn)過程中不同的物料選擇