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過濾助劑在平盤過濾機過濾氫氧化鋁中的應(yīng)用

李慶元

（廣西華銀鋁業(yè)有限公司，廣西德保533700）

[摘要]氫氧化鋁通常通過過濾的方法進(jìn)行脫水，降低氫氧化鋁中水分含量可以降低生產(chǎn)成本，實現(xiàn)節(jié)能降耗。本文主要闡述了過濾助劑在過濾氫氧化鋁中的應(yīng)用，通過在平盤過濾機生產(chǎn)中添加過濾助劑，可以提高設(shè)備產(chǎn)能，降低產(chǎn)品水份，實現(xiàn)低投入，高產(chǎn)出。

[關(guān)鍵詞]氫氧化鋁  過濾助劑  應(yīng)用

    工業(yè)用氫氧化鋁用途比較廣泛，大部分的氫氧化鋁用于生產(chǎn)氧化鋁作為電解鋁錠的原料，同時，它還作為各種鋁化物原料、塑料、橡膠等易燃材料的阻燃添加劑；人造大理石填料、造紙、表面色料、涂料、牙膏基材、氟化鹽、人造瑪瑙、建筑材料的速凝填充劑；模塑材料填充、橡塑材料的填充等。工業(yè)用氫氧化鋁被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和加工中。

    在氫氧化鋁生產(chǎn)工藝過程中，分解出來的氫氧化鋁通常通過平盤過濾機過濾的方法進(jìn)行洗滌、脫水。但過濾后的氫氧化鋁依然包含5%-8%左右的水分，此部分水分在后續(xù)的焙燒工序中將消耗大量的熱量。因此,降低氫氧化鋁的附水，對提高平盤過濾機的產(chǎn)能，降低能源消耗，有著重大的現(xiàn)實意義。

    常見的強化過濾的方法有兩種：物理機械方法和物理化學(xué)方法。物理機械方法主要通過增加過濾系統(tǒng)的壓差、增加過濾系統(tǒng)的能量、通過過濾系統(tǒng)及物料的溫度來達(dá)到降低水分的目的。而物理化學(xué)方法則主要通過添加化學(xué)過濾助劑來達(dá)到降低水分的目的，該方法的優(yōu)點在于可以不改變現(xiàn)有工藝流程和設(shè)備，實現(xiàn)強化脫水的目的。

1過濾助劑在過濾過程中的作用及機理

    使用平盤過濾機過濾的氫氧化鋁是白色膠狀物資，不溶于水，有強烈的吸附性，具有兩性——既能與酸反應(yīng)，又能與強堿反應(yīng)，但與弱堿不發(fā)生反應(yīng)，無毒。過濾助劑通過添加在用于洗滌氫氧化鋁的洗水中，通過與洗水混合，作用于氫氧化鋁的表面，達(dá)到降低氫氧化鋁附著水分的目的。

1.1過濾助劑在過濾過程中的作用

1.1.1 改善產(chǎn)品質(zhì)量。平盤過濾機過濾后產(chǎn)品氫氧化鋁附水降低，可降低下一工序能源消耗。

    1.1.2在平盤過濾機過濾氫氧化鋁的過程中，添加過濾助劑后，可減低氫氧化鋁過濾原液中的氫氧化鋁固形物與過濾濾布的表面接觸，從而避免了過濾濾布空隙出現(xiàn)的堵塞現(xiàn)象，降低氫氧化鋁固形物與過濾濾布表面的過濾阻力，使這樣可延長過濾濾布的使用周期和使用壽命，降低平盤過濾機濾布、濾網(wǎng)，壓條等的消耗。

    1.1.3使用過濾助劑后，在平盤過濾機的濾網(wǎng)上部的氫氧化鋁濾層由簡單薄層過濾變?yōu)楹駥舆^濾，提高了平盤過濾機運行時間的單位產(chǎn)量，同時得到高質(zhì)量的濾液。

   1.1.4因洗滌用的洗水中增加過濾助劑，使形成的氫氧化鋁濾餅疏松，可加大濾液通道，降低了過濾阻力，增加平盤過濾機過濾過程中濾液流速。這樣就可以降低平盤過濾機系統(tǒng)的真空泵負(fù)荷，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

1.2過濾助劑在過濾過程中的機理

    過濾助劑是由親水的極性基團和疏水的非極性基團兩部分組成的化合物。過濾助劑在洗水中被加入，混合過濾助劑后的洗水在洗滌系統(tǒng)中用于氫氧化鋁的洗滌，與氫氧化鋁及濾液進(jìn)行充分接觸，過濾助劑的基團一方面通過降低濾液的表面張力，從而降低氫氧化鋁濾餅孔隙毛細(xì)壓力和驅(qū)動濾餅殘留水分；另一方面降低了水分在氫氧化鋁顆粒表面吸附，減少氫氧化鋁顆粒固體表面自由能和增大氫氧化鋁顆粒固體表面接觸角，從而導(dǎo)致氫氧化鋁濾餅表面疏水作用。

2過濾助劑在某廠平盤過濾機過濾氫氧化鋁的應(yīng)用

2.1平盤過濾機目前的狀況

    隨著生產(chǎn)的不斷深入，企業(yè)對平盤過濾機的產(chǎn)能、產(chǎn)品的質(zhì)量及設(shè)備的運轉(zhuǎn)率有更高的要求。在生產(chǎn)過程中為增加平盤過濾機的產(chǎn)能和提高設(shè)備運轉(zhuǎn)率，通過對平盤過濾機系統(tǒng)優(yōu)化改造科研攻關(guān)，已經(jīng)從平盤過濾機系統(tǒng)的流程分布，設(shè)備配置，工藝指標(biāo)等涉及到系統(tǒng)產(chǎn)能的方方面面進(jìn)行了調(diào)整。如果僅僅從進(jìn)行設(shè)備和工藝改造來提高設(shè)備運轉(zhuǎn)率或臺時產(chǎn)量，其調(diào)節(jié)余地已經(jīng)很小。

    同時在生產(chǎn)中，平盤過濾機進(jìn)料的性能是時刻變化的，當(dāng)上一工序分解產(chǎn)品粒度細(xì)化時，氫氧化鋁濾餅的過濾、洗滌、干燥性能都顯具降低，致使平盤過濾機系統(tǒng)的產(chǎn)能降到設(shè)計產(chǎn)能以下。同時造成過濾后的氫氧化鋁含水率高，會使后續(xù)工序消耗了大量的能源。

要提高平盤過濾機的產(chǎn)能，降低過濾氫氧化鋁產(chǎn)品含水率，就必須從強化過濾方法的方面著手。因此在過濾時添加過濾助劑來提高平盤過濾機的產(chǎn)能是目前的最好選擇。

    平盤過濾機基本參數(shù)如下：

    過濾面積：62m²/臺

    設(shè)計進(jìn)料流量：115m³/臺.h

    設(shè)計產(chǎn)能：92t/臺.h

    設(shè)計產(chǎn)品附水：小于10％

2.2  過濾助劑的應(yīng)用

    過濾助劑是一種表面活性物質(zhì)，能改善被過濾物料的表面性能，降低物料和水的表面親和力，同時又不引起生產(chǎn)成本的明顯上升，不影響最終產(chǎn)品化學(xué)品質(zhì)，添加劑本身不在流程中富集，在國外氧化鋁廠已經(jīng)有成功的使用。

    添加方法是：將過濾助劑加入到系統(tǒng)的洗水中，添加量為65g/t.氫氧化鋁。

    2.2.1過濾助劑添加流程

將過濾助劑注入到平盤過濾機洗水泵的進(jìn)口（如圖所示），通過洗水泵將其在洗水中混合均勻，添加量由添加流程中的計量泵控制，計量泵在投用前已經(jīng)進(jìn)行了標(biāo)定。

▲  生產(chǎn)中過濾助劑添加流程

 2.2.2試驗情況說明

在過濾助劑應(yīng)用在平盤過濾機生產(chǎn)前，為觀察添加過濾助劑前后平盤過濾機生產(chǎn)產(chǎn)能及產(chǎn)品附水的變化情況， 在相同的兩臺平盤過濾機系統(tǒng)上分別進(jìn)行添加試驗，每次試驗持續(xù)一個濾布周期。進(jìn)行試驗時，平盤過濾機系統(tǒng)產(chǎn)能按100％－135％調(diào)節(jié)，同時平盤過濾機系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝參數(shù)和操作方法維持不變。

▲  沒有添加過濾助劑的平盤過濾機濾餅狀況

添加過濾助劑后，平盤過濾機盤面狀況變化大，生產(chǎn)中通過測量及分析表明，平盤過濾機過濾效果更佳，濾液在氫氧化鋁濾餅上停留時間短，濾餅厚。

▲  添加過濾助劑后的平盤過濾機濾餅狀況

2.2.3試驗數(shù)據(jù)

   a、1＃平盤試驗數(shù)據(jù)（如下表）

    從表中1#平盤過濾機數(shù)據(jù)可以看出：加入添加過濾助劑后，產(chǎn)量提高8.4%，濾餅附水平均降低至2.33％。1#平盤過濾機添加過濾助劑后產(chǎn)能提高，氫氧化鋁附水降低。

    b、2＃平盤試驗數(shù)據(jù)（如下表）

    從表中2#平盤過濾機數(shù)據(jù)可以看出：加入添加過濾助劑后，產(chǎn)量提高15.5%，濾餅附水平均降低至2.32％。#平盤過濾機添加過濾助劑后產(chǎn)能提高，氫氧化鋁附水降低。

2.2.4生產(chǎn)注意事項

     a、 平盤過濾機用于氫氧化鋁洗滌的洗水溫度對過濾助劑溶解影響很大。為了保證快的溶解速度，洗水溫度應(yīng)控制在80～95℃之間。

     b、 在氣溫下降到10℃以下時，可利用加溫裝置對過濾助劑進(jìn)行加溫并進(jìn)行適當(dāng)攪拌，確保過濾助劑擁有流動性不變。

     c、 在洗水進(jìn)入平盤過濾機系統(tǒng)進(jìn)行洗滌氫氧化鋁之前，讓洗水與過濾助劑充分混合，是保證良好過濾效果和降低過濾助劑用量的有效途徑。

2.2.5過濾助劑在其它行業(yè)的應(yīng)用

    過濾助劑除了在平盤過濾機洗滌氫氧化鋁得到成功應(yīng)用外，同時在國內(nèi)諸多行業(yè)進(jìn)行了應(yīng)用研究。例如：在礦物浮選廠精礦脫水作業(yè)中,為了獲得一定的脫水效果,減少糟礦的濾餅水分,要添加過濾助劑劑,這是國外內(nèi)近年來的一個發(fā)展發(fā)展；在超細(xì)粒浮洗精煤脫水過濾中,研究結(jié)果表明,過濾助劑能改善超細(xì)粒浮選精煤的脫水效果,在技術(shù)和經(jīng)濟上是可行的。

    3  結(jié)論

  3.1 生產(chǎn)實踐表明，平盤過濾機通過添加過濾助劑，能夠使過濾氫氧化鋁產(chǎn)能提高10%左右，產(chǎn)能的提高帶來了單位原材物料消耗下降和單位能耗降低，給生產(chǎn)企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益。  

  3.2 過濾的氫氧化鋁大部分用于焙燒成冶金級氧化鋁，焙燒過程需要使用燃料加熱脫出氫氧化鋁的水分。附水降低，將減少能源消耗。生產(chǎn)實踐表明，氫氧化鋁附水每降低1%，一座年產(chǎn)200萬噸氧化鋁的工廠每年將節(jié)約250噸標(biāo)煤，因此，通過添加過濾助劑降低氫氧化鋁附水，企業(yè)生產(chǎn)達(dá)到了節(jié)能降耗的目的，經(jīng)濟效益顯著。

  3.3 在添加助濾助劑過程中，平盤過濾機的生產(chǎn)保持連續(xù)穩(wěn)定運行，管道閥門及相關(guān)槽罐未發(fā)生堵塞現(xiàn)象，添加過濾助劑沒有對平盤過濾機生產(chǎn)流程造成影響。

[作者簡介]李慶元（1973-），廣西華銀鋁業(yè)有限公司氧化鋁廠焙燒車間主任，本科。廣西德保533700。