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超細氫氧化鋁漿液高效濃縮設備的應用
來源： 發布日期：2019-05-27 14:10:08 作者：
摘 要 ：本文闡述了一種新型濃縮設備在超細氫氧化鋁生產過程中的成功應用。介紹了該種設備通過低壓力、高流速滲透原理，將懸浮漿液固體濃度提高一倍以上，解決了無法通過沉降、離心工藝濃縮懸浮液的問題。同時介紹了如何科學使用、維護、再生陶瓷膜過濾機設備，提高洗滌工序洗滌能力服務。
超細氫氧化鋁粉體（下文簡稱 ：超細氫鋁）是目前世界上用量最大的無機阻燃劑之一，它具有阻燃、消煙、填充三大功能。中鋁山東分公司化學品廠生產的超細氫鋁平均粒徑為0.8μm~5μm之間 ,目前產量在 2.5萬噸 /年。隨著超細氫鋁的市場需求量不斷上升，山東分公司新建設的一條 2萬噸生產線，生產線采用自動化程度高、連續化生產的陶瓷膜過濾機設備，濃縮漿液提高固含，從而達到提高洗滌設備產量的目的。
1 濃縮設備優缺點對比
超細氫鋁，粒度極細，隨著漿液固含的提高，粘度成倍增加，是生產中最為頭痛的問題。為達到提高漿液固體含量的目的，山東分公司進行了大量測試，包括 ：添加絮凝劑加速沉降，通過沉降方式濃縮 ；通過高速離心機離心作用，達到固液兩項分離的方式 ；通過布袋式葉濾機過濾漿液，達到固液分離的方式 ；利用膜技術，通過滲透原理，過濾清液，提高漿液固體含量的方式等等。
2 陶瓷膜過濾機結構、工作原理、工作流程
（1）結構。性能指標。支撐體結構 ：20 通道多孔氧化鋁陶瓷芯，氧化鋁含量大于 95%。外形尺寸 ：膜管外徑φ**mm，通道內徑 φ*mm，管長 ****mm。膜材質 ：氧化鋯、氧化鋁。膜孔徑 ：***nm。爆破壓力 ：*.*MPa。最大工作壓力 ：小于 *.*MPa。pH 適用范圍 ：0~14。膜管燒結溫度 ：大于 ****℃?？寡趸瘎┬阅?：優?？谷軇┬阅?：優。
（2）工作原理。陶瓷膜過濾器核心組件——陶瓷膜管，是利用 ATH燒結過程中失水出現孔隙的原理而制造的多孔陶瓷芯，主要成分為氧化鋁，產生的納米級膜孔徑，是高效的過濾介質，稀漿液在高速通過濾芯時，在低壓力的作用下，液體通過孔徑滲透至外壁，達到固液分離的目的。物料持續
循環，直到達到要求固含指標為止。
（3）工作流程簡介。陶瓷膜過濾機，在超細氫氧化鋁生產中起到提高料漿固含的作用。我公司投用該設備后，對設備加以改進，使其更適合超細氫氧化鋁生產的需求。將反吹系統、反洗系統簡化，提高了設備可操作性。目前主要工作方式 ：在正常濃縮過程中自動定時關閉滲透液閥門，可以提高每條膜管的 20 通道內漿液流速，起到高速沖洗通道的作用，避免堵塞；每濃縮一槽（或多槽）漿液后，進入置換模式，設備自動關閉原料槽處理閥門，切換至熱水槽閥門，用熱水將管道、設備內漿液置換完畢，漿液回到原料槽，滲透液回到外送流程 ；設備使用 45-50 天后，利用 20%~25% 堿液高溫堿煮膜管，將部分堵塞的通道再生。設備經過改進后，提高設備可操作性，更能適合我廠的物料特性。采用熱水置換方法，可有效保護和延長膜管壽命 ；使用堿液堿煮再生膜管，可以使膜管快速恢復滲透量，提高設備效率。
3 工藝條件及指標
3.1 工藝條件
該設備需要較高的操作精度，因此需要操作工具有一定的理論知識和操作技能。由于設備首次應用在超細氫鋁行業，制定一個較為合理的工藝條件，十分重要。
（1）進設備物料流量控制在 150~250m3/h。
（2）設備進料口壓力 <0.4mpa。
（3）原料槽料漿溫度 >50℃。
（4）滲透液流量 >20m3/h。
（5）循環泵頻率：以設備運轉時不震動為最大控制頻率。
（6）滲透關閉時間間隔 30 ～ 60min/ 次。
3.2 操作要求及工藝改進
設備在運行當中，發現部分提高設備利用率、提高設備使用壽命的方法，并加以改進，提高了設備性能和簡化操作。
（1）將原來的反吹風系統去除。原因 ：反吹風系統造成設備震動，瞬間壓升大，已損壞備件 ；去除后優點 ：不影響設備正常使用，減少壓升對設備造成的影響。
（2）濃縮液出口氣動閥門更換成電動閥門。原因 ：氣動閥門不穩定，容易突然關閉，造成設備內迅速壓升 ；更換后優點 ：電動閥門無論斷電、短路均保持原來狀態，不會造成設備內部壓力迅速升高。
（3）酸洗流程改為堿煮。原因 ：酸洗效果不好，也會腐蝕設備及管道 ；改變后優點 ：堿煮流程不損壞設備，堿煮時物料流動速度快，更易清通，再生率高。
（4）物料進設備前增加細過濾網。原因 ：物料中含有細小的顆粒，容易堵塞通道 ；增加篩網優點 ：將大于 4mm 的顆粒過濾掉，避免堵塞管道，提高設備使用壽命。經過上述改進，設備運轉率、設備（膜管）使用壽命提高了 50%，大大降低的設備的維護費用。
4 效益計算
4.1 經濟效益
動盤洗滌未經過濃縮的料漿與濃縮后的料漿，其效率差異較大。見表 1，移動盤洗滌過程中各項指標對比。從對比表看，未經過濃縮的漿液洗滌時效率低、能耗高，產能估計低 20%~30% 左右（相對經過濃縮的漿液）。不經過濃縮直接洗滌料漿，將會導致生產線產能不足，滿足不了烘干設備需求。
4.2 社會效益
陶瓷膜過濾機設備投用后，效果顯著，驗證了無機膜技術成功應用于冶金行業的可行性。該設備具有自動化程度高一鍵操作、高固含漿液保持流動性不堵塞設備、設備運行安全系數高、各項指標均達到生產線設計要求，相比其他類型的濃縮工藝或設備，具有突出的優點。
5 結語
陶瓷膜過濾機在超細氫氧化鋁生產中應用十分成功，能解決具有特殊性質的漿液，如 ：高堿度、極細顆粒、高固含量等問題。設備在長時間應用過程中尋找到了科學的膜管再生工藝、較為合理的維護保養方法，令該設備發揮了超長作用。
超細氫氧化鋁粉體（下文簡稱 ：超細氫鋁）是目前世界上用量最大的無機阻燃劑之一，它具有阻燃、消煙、填充三大功能。中鋁山東分公司化學品廠生產的超細氫鋁平均粒徑為0.8μm~5μm之間 ,目前產量在 2.5萬噸 /年。隨著超細氫鋁的市場需求量不斷上升，山東分公司新建設的一條 2萬噸生產線，生產線采用自動化程度高、連續化生產的陶瓷膜過濾機設備，濃縮漿液提高固含，從而達到提高洗滌設備產量的目的。
1 濃縮設備優缺點對比
超細氫鋁，粒度極細，隨著漿液固含的提高，粘度成倍增加，是生產中最為頭痛的問題。為達到提高漿液固體含量的目的，山東分公司進行了大量測試，包括 ：添加絮凝劑加速沉降，通過沉降方式濃縮 ；通過高速離心機離心作用，達到固液兩項分離的方式 ；通過布袋式葉濾機過濾漿液，達到固液分離的方式 ；利用膜技術，通過滲透原理，過濾清液，提高漿液固體含量的方式等等。
2 陶瓷膜過濾機結構、工作原理、工作流程
（1）結構。性能指標。支撐體結構 ：20 通道多孔氧化鋁陶瓷芯，氧化鋁含量大于 95%。外形尺寸 ：膜管外徑φ**mm，通道內徑 φ*mm，管長 ****mm。膜材質 ：氧化鋯、氧化鋁。膜孔徑 ：***nm。爆破壓力 ：*.*MPa。最大工作壓力 ：小于 *.*MPa。pH 適用范圍 ：0~14。膜管燒結溫度 ：大于 ****℃?？寡趸瘎┬阅?：優?？谷軇┬阅?：優。
（2）工作原理。陶瓷膜過濾器核心組件——陶瓷膜管，是利用 ATH燒結過程中失水出現孔隙的原理而制造的多孔陶瓷芯，主要成分為氧化鋁，產生的納米級膜孔徑，是高效的過濾介質，稀漿液在高速通過濾芯時，在低壓力的作用下，液體通過孔徑滲透至外壁，達到固液分離的目的。物料持續
循環，直到達到要求固含指標為止。
（3）工作流程簡介。陶瓷膜過濾機，在超細氫氧化鋁生產中起到提高料漿固含的作用。我公司投用該設備后，對設備加以改進，使其更適合超細氫氧化鋁生產的需求。將反吹系統、反洗系統簡化，提高了設備可操作性。目前主要工作方式 ：在正常濃縮過程中自動定時關閉滲透液閥門，可以提高每條膜管的 20 通道內漿液流速，起到高速沖洗通道的作用，避免堵塞；每濃縮一槽（或多槽）漿液后，進入置換模式，設備自動關閉原料槽處理閥門，切換至熱水槽閥門，用熱水將管道、設備內漿液置換完畢，漿液回到原料槽，滲透液回到外送流程 ；設備使用 45-50 天后，利用 20%~25% 堿液高溫堿煮膜管，將部分堵塞的通道再生。設備經過改進后，提高設備可操作性，更能適合我廠的物料特性。采用熱水置換方法，可有效保護和延長膜管壽命 ；使用堿液堿煮再生膜管，可以使膜管快速恢復滲透量，提高設備效率。
3 工藝條件及指標
3.1 工藝條件
該設備需要較高的操作精度，因此需要操作工具有一定的理論知識和操作技能。由于設備首次應用在超細氫鋁行業，制定一個較為合理的工藝條件，十分重要。
（1）進設備物料流量控制在 150~250m3/h。
（2）設備進料口壓力 <0.4mpa。
（3）原料槽料漿溫度 >50℃。
（4）滲透液流量 >20m3/h。
（5）循環泵頻率：以設備運轉時不震動為最大控制頻率。
（6）滲透關閉時間間隔 30 ～ 60min/ 次。
3.2 操作要求及工藝改進
設備在運行當中，發現部分提高設備利用率、提高設備使用壽命的方法，并加以改進，提高了設備性能和簡化操作。
（1）將原來的反吹風系統去除。原因 ：反吹風系統造成設備震動，瞬間壓升大，已損壞備件 ；去除后優點 ：不影響設備正常使用，減少壓升對設備造成的影響。
（2）濃縮液出口氣動閥門更換成電動閥門。原因 ：氣動閥門不穩定，容易突然關閉，造成設備內迅速壓升 ；更換后優點 ：電動閥門無論斷電、短路均保持原來狀態，不會造成設備內部壓力迅速升高。
（3）酸洗流程改為堿煮。原因 ：酸洗效果不好，也會腐蝕設備及管道 ；改變后優點 ：堿煮流程不損壞設備，堿煮時物料流動速度快，更易清通，再生率高。
（4）物料進設備前增加細過濾網。原因 ：物料中含有細小的顆粒，容易堵塞通道 ；增加篩網優點 ：將大于 4mm 的顆粒過濾掉，避免堵塞管道，提高設備使用壽命。經過上述改進，設備運轉率、設備（膜管）使用壽命提高了 50%，大大降低的設備的維護費用。
4 效益計算
4.1 經濟效益
動盤洗滌未經過濃縮的料漿與濃縮后的料漿，其效率差異較大。見表 1，移動盤洗滌過程中各項指標對比。從對比表看，未經過濃縮的漿液洗滌時效率低、能耗高，產能估計低 20%~30% 左右（相對經過濃縮的漿液）。不經過濃縮直接洗滌料漿，將會導致生產線產能不足，滿足不了烘干設備需求。
4.2 社會效益
陶瓷膜過濾機設備投用后，效果顯著，驗證了無機膜技術成功應用于冶金行業的可行性。該設備具有自動化程度高一鍵操作、高固含漿液保持流動性不堵塞設備、設備運行安全系數高、各項指標均達到生產線設計要求，相比其他類型的濃縮工藝或設備，具有突出的優點。
5 結語
陶瓷膜過濾機在超細氫氧化鋁生產中應用十分成功，能解決具有特殊性質的漿液，如 ：高堿度、極細顆粒、高固含量等問題。設備在長時間應用過程中尋找到了科學的膜管再生工藝、較為合理的維護保養方法，令該設備發揮了超長作用。
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