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超细氢氧化铝浆液高效浓缩设备的应用
来源： 发布日期：2019-05-27 14:10:08 作者：
摘 要 ：本文阐述了一种新型浓缩设备在超细氢氧化铝生产过程中的成功应用。介绍了该种设备通过低压力、高流速渗透原理，将悬浮浆液固体浓度提高一倍以上，解决了无法通过沉降、离心工艺浓缩悬浮液的问题。同时介绍了如何科学使用、维护、再生陶瓷膜过滤机设备，提高洗涤工序洗涤能力服务。
超细氢氧化铝粉体（下文简称 ：超细氢铝）是目前世界上用量最大的无机阻燃剂之一，它具有阻燃、消烟、填充三大功能。中铝山东分公司化学品厂生产的超细氢铝平均粒径为0.8μm~5μm之间 ,目前产量在 2.5万吨 /年。随着超细氢铝的市场需求量不断上升，山东分公司新建设的一条 2万吨生产线，生产线采用自动化程度高、连续化生产的陶瓷膜过滤机设备，浓缩浆液提高固含，从而达到提高洗涤设备产量的目的。
1 浓缩设备优缺点对比
超细氢铝，粒度极细，随着浆液固含的提高，粘度成倍增加，是生产中最为头痛的问题。为达到提高浆液固体含量的目的，山东分公司进行了大量测试，包括 ：添加絮凝剂加速沉降，通过沉降方式浓缩 ；通过高速离心机离心作用，达到固液两项分离的方式 ；通过布袋式叶滤机过滤浆液，达到固液分离的方式 ；利用膜技术，通过渗透原理，过滤清液，提高浆液固体含量的方式等等。
2 陶瓷膜过滤机结构、工作原理、工作流程
（1）结构。性能指标。支撑体结构 ：20 通道多孔氧化铝陶瓷芯，氧化铝含量大于 95%。外形尺寸 ：膜管外径φ**mm，通道内径 φ*mm，管长 ****mm。膜材质 ：氧化锆、氧化铝。膜孔径 ：***nm。爆破压力 ：*.*MPa。最大工作压力 ：小于 *.*MPa。pH 适用范围 ：0~14。膜管烧结温度 ：大于 ****℃。抗氧化剂性能 ：优。抗溶剂性能 ：优。
（2）工作原理。陶瓷膜过滤器核心组件——陶瓷膜管，是利用 ATH烧结过程中失水出现孔隙的原理而制造的多孔陶瓷芯，主要成分为氧化铝，产生的纳米级膜孔径，是高效的过滤介质，稀浆液在高速通过滤芯时，在低压力的作用下，液体通过孔径渗透至外壁，达到固液分离的目的。物料持续
循环，直到达到要求固含指标为止。
（3）工作流程简介。陶瓷膜过滤机，在超细氢氧化铝生产中起到提高料浆固含的作用。我公司投用该设备后，对设备加以改进，使其更适合超细氢氧化铝生产的需求。将反吹系统、反洗系统简化，提高了设备可操作性。目前主要工作方式 ：在正常浓缩过程中自动定时关闭渗透液阀门，可以提高每条膜管的 20 通道内浆液流速，起到高速冲洗通道的作用，避免堵塞；每浓缩一槽（或多槽）浆液后，进入置换模式，设备自动关闭原料槽处理阀门，切换至热水槽阀门，用热水将管道、设备内浆液置换完毕，浆液回到原料槽，渗透液回到外送流程 ；设备使用 45-50 天后，利用 20%~25% 碱液高温碱煮膜管，将部分堵塞的通道再生。设备经过改进后，提高设备可操作性，更能适合我厂的物料特性。采用热水置换方法，可有效保护和延长膜管寿命 ；使用碱液碱煮再生膜管，可以使膜管快速恢复渗透量，提高设备效率。
3 工艺条件及指标
3.1 工艺条件
该设备需要较高的操作精度，因此需要操作工具有一定的理论知识和操作技能。由于设备首次应用在超细氢铝行业，制定一个较为合理的工艺条件，十分重要。
（1）进设备物料流量控制在 150~250m3/h。
（2）设备进料口压力 <0.4mpa。
（3）原料槽料浆温度 >50℃。
（4）渗透液流量 >20m3/h。
（5）循环泵频率：以设备运转时不震动为最大控制频率。
（6）渗透关闭时间间隔 30 ～ 60min/ 次。
3.2 操作要求及工艺改进
设备在运行当中，发现部分提高设备利用率、提高设备使用寿命的方法，并加以改进，提高了设备性能和简化操作。
（1）将原来的反吹风系统去除。原因 ：反吹风系统造成设备震动，瞬间压升大，已损坏备件 ；去除后优点 ：不影响设备正常使用，减少压升对设备造成的影响。
（2）浓缩液出口气动阀门更换成电动阀门。原因 ：气动阀门不稳定，容易突然关闭，造成设备内迅速压升 ；更换后优点 ：电动阀门无论断电、短路均保持原来状态，不会造成设备内部压力迅速升高。
（3）酸洗流程改为碱煮。原因 ：酸洗效果不好，也会腐蚀设备及管道 ；改变后优点 ：碱煮流程不损坏设备，碱煮时物料流动速度快，更易清通，再生率高。
（4）物料进设备前增加细过滤网。原因 ：物料中含有细小的颗粒，容易堵塞通道 ；增加筛网优点 ：将大于 4mm 的颗粒过滤掉，避免堵塞管道，提高设备使用寿命。经过上述改进，设备运转率、设备（膜管）使用寿命提高了 50%，大大降低的设备的维护费用。
4 效益计算
4.1 经济效益
动盘洗涤未经过浓缩的料浆与浓缩后的料浆，其效率差异较大。见表 1，移动盘洗涤过程中各项指标对比。从对比表看，未经过浓缩的浆液洗涤时效率低、能耗高，产能估计低 20%~30% 左右（相对经过浓缩的浆液）。不经过浓缩直接洗涤料浆，将会导致生产线产能不足，满足不了烘干设备需求。
4.2 社会效益
陶瓷膜过滤机设备投用后，效果显著，验证了无机膜技术成功应用于冶金行业的可行性。该设备具有自动化程度高一键操作、高固含浆液保持流动性不堵塞设备、设备运行安全系数高、各项指标均达到生产线设计要求，相比其他类型的浓缩工艺或设备，具有突出的优点。
5 结语
陶瓷膜过滤机在超细氢氧化铝生产中应用十分成功，能解决具有特殊性质的浆液，如 ：高碱度、极细颗粒、高固含量等问题。设备在长时间应用过程中寻找到了科学的膜管再生工艺、较为合理的维护保养方法，令该设备发挥了超长作用。
超细氢氧化铝粉体（下文简称 ：超细氢铝）是目前世界上用量最大的无机阻燃剂之一，它具有阻燃、消烟、填充三大功能。中铝山东分公司化学品厂生产的超细氢铝平均粒径为0.8μm~5μm之间 ,目前产量在 2.5万吨 /年。随着超细氢铝的市场需求量不断上升，山东分公司新建设的一条 2万吨生产线，生产线采用自动化程度高、连续化生产的陶瓷膜过滤机设备，浓缩浆液提高固含，从而达到提高洗涤设备产量的目的。
1 浓缩设备优缺点对比
超细氢铝，粒度极细，随着浆液固含的提高，粘度成倍增加，是生产中最为头痛的问题。为达到提高浆液固体含量的目的，山东分公司进行了大量测试，包括 ：添加絮凝剂加速沉降，通过沉降方式浓缩 ；通过高速离心机离心作用，达到固液两项分离的方式 ；通过布袋式叶滤机过滤浆液，达到固液分离的方式 ；利用膜技术，通过渗透原理，过滤清液，提高浆液固体含量的方式等等。
2 陶瓷膜过滤机结构、工作原理、工作流程
（1）结构。性能指标。支撑体结构 ：20 通道多孔氧化铝陶瓷芯，氧化铝含量大于 95%。外形尺寸 ：膜管外径φ**mm，通道内径 φ*mm，管长 ****mm。膜材质 ：氧化锆、氧化铝。膜孔径 ：***nm。爆破压力 ：*.*MPa。最大工作压力 ：小于 *.*MPa。pH 适用范围 ：0~14。膜管烧结温度 ：大于 ****℃。抗氧化剂性能 ：优。抗溶剂性能 ：优。
（2）工作原理。陶瓷膜过滤器核心组件——陶瓷膜管，是利用 ATH烧结过程中失水出现孔隙的原理而制造的多孔陶瓷芯，主要成分为氧化铝，产生的纳米级膜孔径，是高效的过滤介质，稀浆液在高速通过滤芯时，在低压力的作用下，液体通过孔径渗透至外壁，达到固液分离的目的。物料持续
循环，直到达到要求固含指标为止。
（3）工作流程简介。陶瓷膜过滤机，在超细氢氧化铝生产中起到提高料浆固含的作用。我公司投用该设备后，对设备加以改进，使其更适合超细氢氧化铝生产的需求。将反吹系统、反洗系统简化，提高了设备可操作性。目前主要工作方式 ：在正常浓缩过程中自动定时关闭渗透液阀门，可以提高每条膜管的 20 通道内浆液流速，起到高速冲洗通道的作用，避免堵塞；每浓缩一槽（或多槽）浆液后，进入置换模式，设备自动关闭原料槽处理阀门，切换至热水槽阀门，用热水将管道、设备内浆液置换完毕，浆液回到原料槽，渗透液回到外送流程 ；设备使用 45-50 天后，利用 20%~25% 碱液高温碱煮膜管，将部分堵塞的通道再生。设备经过改进后，提高设备可操作性，更能适合我厂的物料特性。采用热水置换方法，可有效保护和延长膜管寿命 ；使用碱液碱煮再生膜管，可以使膜管快速恢复渗透量，提高设备效率。
3 工艺条件及指标
3.1 工艺条件
该设备需要较高的操作精度，因此需要操作工具有一定的理论知识和操作技能。由于设备首次应用在超细氢铝行业，制定一个较为合理的工艺条件，十分重要。
（1）进设备物料流量控制在 150~250m3/h。
（2）设备进料口压力 <0.4mpa。
（3）原料槽料浆温度 >50℃。
（4）渗透液流量 >20m3/h。
（5）循环泵频率：以设备运转时不震动为最大控制频率。
（6）渗透关闭时间间隔 30 ～ 60min/ 次。
3.2 操作要求及工艺改进
设备在运行当中，发现部分提高设备利用率、提高设备使用寿命的方法，并加以改进，提高了设备性能和简化操作。
（1）将原来的反吹风系统去除。原因 ：反吹风系统造成设备震动，瞬间压升大，已损坏备件 ；去除后优点 ：不影响设备正常使用，减少压升对设备造成的影响。
（2）浓缩液出口气动阀门更换成电动阀门。原因 ：气动阀门不稳定，容易突然关闭，造成设备内迅速压升 ；更换后优点 ：电动阀门无论断电、短路均保持原来状态，不会造成设备内部压力迅速升高。
（3）酸洗流程改为碱煮。原因 ：酸洗效果不好，也会腐蚀设备及管道 ；改变后优点 ：碱煮流程不损坏设备，碱煮时物料流动速度快，更易清通，再生率高。
（4）物料进设备前增加细过滤网。原因 ：物料中含有细小的颗粒，容易堵塞通道 ；增加筛网优点 ：将大于 4mm 的颗粒过滤掉，避免堵塞管道，提高设备使用寿命。经过上述改进，设备运转率、设备（膜管）使用寿命提高了 50%，大大降低的设备的维护费用。
4 效益计算
4.1 经济效益
动盘洗涤未经过浓缩的料浆与浓缩后的料浆，其效率差异较大。见表 1，移动盘洗涤过程中各项指标对比。从对比表看，未经过浓缩的浆液洗涤时效率低、能耗高，产能估计低 20%~30% 左右（相对经过浓缩的浆液）。不经过浓缩直接洗涤料浆，将会导致生产线产能不足，满足不了烘干设备需求。
4.2 社会效益
陶瓷膜过滤机设备投用后，效果显著，验证了无机膜技术成功应用于冶金行业的可行性。该设备具有自动化程度高一键操作、高固含浆液保持流动性不堵塞设备、设备运行安全系数高、各项指标均达到生产线设计要求，相比其他类型的浓缩工艺或设备，具有突出的优点。
5 结语
陶瓷膜过滤机在超细氢氧化铝生产中应用十分成功，能解决具有特殊性质的浆液，如 ：高碱度、极细颗粒、高固含量等问题。设备在长时间应用过程中寻找到了科学的膜管再生工艺、较为合理的维护保养方法，令该设备发挥了超长作用。
