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| 硅藻土助濾劑在硫酸法鈦白生產(chǎn)中的應用及要求 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-04-13 10:45:42 瀏覽次數： |
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1 鈦液助濾劑的作用及其要求
硅藻土助濾劑在硫酸法鈦白生產(chǎn)中主要應用在鈦液的過(guò)濾工序。鈦液過(guò)濾的主要目的是除去鈦液中所含的少量極細的懸浮固體顆粒雜質(zhì)和膠體顆粒雜質(zhì)，以滿(mǎn)足產(chǎn)品質(zhì)量的要求。鈦液過(guò)濾遵循過(guò)濾基本方程式，即過(guò)濾速率與過(guò)濾面積和過(guò)濾壓力成正比，與濾液黏度和濾餅厚度成反比。由于鈦液具有熱敏性，即溫度升高會(huì )降低鈦液的穩定性，因此不便于采取提高鈦液溫度、降低鈦液黏度的方法提高過(guò)濾速率，生產(chǎn)過(guò)程中一般都采取提高過(guò)濾壓力即加壓過(guò)濾的方法，且大多采用板框壓濾機或者廂式壓濾機。然而，一味地加大壓力，既會(huì )因細小的顆粒雜質(zhì)從布縫中擠出而降低濾液質(zhì)量，也會(huì )因濾布的孔眼或者濾餅的顆粒間隙變窄而使過(guò)濾速度變慢，甚至會(huì )因濾布孔眼或者濾餅顆粒間隙堵塞而使過(guò)濾過(guò)程終止。
科學(xué)合理地使用助濾劑，可以較好地解決鈦液過(guò)濾中所出現的上述問(wèn)題。因為助濾劑有助于形成較為疏松的濾餅，可以增加孔隙率，減少壓縮率，防止濾孔堵塞或者變窄，使濾液得以暢流。根據過(guò)濾的基本原理，結合鈦白生產(chǎn)的實(shí)際特點(diǎn) , 對鈦液過(guò)濾助劑的基本要求是：
( 1 )應是能夠形成多孔床層的細小顆粒，以使濾餅有良好的滲透性和較小的流動(dòng)阻力;
( 2) 應具有化學(xué)穩定性，不與鈦液 ( 含 H2SO4 20% ～ 30%) 發(fā)生化學(xué)反應，也不溶解于鈦液之中;
( 3 )顆粒質(zhì)地堅硬，在鈦液過(guò)濾操作的壓力范圍內(≤ 1.0MPa )具有不可壓縮性，以保持較高的空隙率;
( 4 )粒度分布均勻，在鈦液中具有較好的懸浮分散性;
( 5 )價(jià)廉易得，來(lái)源豐富，符合環(huán)境保護的要求。
傳統使用的助濾劑是木炭粉，由于燒制木炭粉要毀壞森林資源，破壞生態(tài)環(huán)境，不符合環(huán)境保護的要求，而我國的硅藻土資源十分豐富。硅藻土是由中新世紀時(shí)期 10 萬(wàn)年以前積存在海洋、湖泊中的單細胞硅藻微生物的殘骸，經(jīng)自然沉積作用逐漸演變形成的一種非金屬礦物。目前，世界上硅藻土總開(kāi)采量中的 60% 以上用于加工過(guò)濾材料，其中絕大部分用于制備硅藻土助濾劑。但是，我國在硅藻土資源的開(kāi)發(fā)和利用上，還相對滯后，尚未把資源優(yōu)勢變?yōu)榻?jīng)濟優(yōu)勢。我國硅藻土資源的 SiO2 含量較高，經(jīng)過(guò)酸洗、干燥后的燒成品硅藻土中 SiO2 含量可達 88% 以上，相對密度 2.1 ～ 2.5 ，耐酸性能好，便于在鈦液過(guò)濾中形成疏松、多孔、具有良好的吸附性能和抗壓性能的助濾層。
2 硅藻土在鈦液過(guò)濾中的應用
硅藻土助濾劑在鈦液過(guò)濾中的應用操作分兩步進(jìn)行：
2.1 預涂
預涂即在鈦液過(guò)濾操作之前，預先把硅藻土助濾劑涂于過(guò)濾介質(zhì)即濾布之上。將硅藻土在預涂罐中按一定比例 ( 一般為 1∶8 ～ 1∶10) 配成懸浮液，再將此懸浮液通過(guò)預涂泵打入充滿(mǎn)清水或者過(guò)濾液的壓濾機中，經(jīng)過(guò)反復循環(huán) ( 約 12 ～ 30min) 直至循環(huán)液清澈。
這樣便在過(guò)濾介質(zhì) ( 濾布 ) 上形成一層均勻分布的預涂層。配制懸浮液，一般采用清水，也可以采用較為澄清的鈦液。預涂用的硅藻土量，一般可取 800 ～1000g /m2 ，預涂最大流速不應超過(guò) 0.2m3 /(m2·h) 。預涂層是鈦液過(guò)濾的基礎濾床，其質(zhì)量好壞將直接關(guān)系到整個(gè)過(guò)濾周期的成功與否。
預涂時(shí)還應注意以下幾點(diǎn)：
(1) 預涂時(shí)的硅藻土用量，應以能形成 1 ～ 3mm 厚的過(guò)濾層為宜。以某廠(chǎng)經(jīng)驗為例，采用 80m 2 的板框壓濾機，預涂時(shí)每次添加硅藻土助濾劑 100kg ，可以連續過(guò)濾 5 d ，每天生產(chǎn)成品 17 ～ 18 t;
(2) 預涂時(shí)板框壓濾機中要預先充滿(mǎn)液體，并從機器上部排凈空氣 ;
(3) 預涂時(shí)應不斷打循環(huán)。因為一開(kāi)始濾餅尚未形成，部分微細的顆粒會(huì )穿過(guò)濾布進(jìn)入濾液，循環(huán)可將穿濾的顆粒重新攔截在濾餅的表層。循環(huán)時(shí)間的長(cháng)短，取決于對濾液澄清度要求的高低。
2.2 添加過(guò)濾
當過(guò)濾含固體和膠體雜質(zhì)較少的鈦液時(shí)，在預涂層做好之后，可不必添加硅藻土助濾劑就直接過(guò)濾。當過(guò)濾含固體和膠體雜質(zhì)較多的鈦液時(shí)，或者當過(guò)濾濃度和黏度較高的鈦液時(shí)，必須向過(guò)濾鈦液中添加適量的硅藻土助濾劑。否則，預涂層的表面會(huì )很快布滿(mǎn)固體和膠體雜質(zhì)，阻塞過(guò)濾孔道，使濾餅兩側的壓力降迅速上升，過(guò)濾周期大大縮短。
過(guò)濾時(shí)添加硅藻土助濾劑和預涂步驟類(lèi)似。先在混合罐中把硅藻土配成一定濃度 ( 一般為 1∶ 8～1 ∶ 10) 的懸浮液，由計量添加泵按一定的行程將懸浮液泵入進(jìn)液總管中與待過(guò)濾鈦液自行混合均勻后再進(jìn)入壓濾機。這樣，所添加的硅藻土助濾劑與過(guò)濾鈦液中的懸浮固體和膠體雜質(zhì)均勻混合沉積在預涂層或者濾餅的外表面，連續不斷地形成新的過(guò)濾層，使濾餅始終保持良好的過(guò)濾性能。新濾層既具有捕捉鈦液中懸浮固體和膠體雜質(zhì)的能力，又允許清液通過(guò)迷宮形的微孔通道，從而使過(guò)濾得以順利進(jìn)行。過(guò)濾時(shí)硅藻土助濾劑的添加量取決于待濾鈦液的混濁度。不同批次鈦液的混濁度是不同的，同一槽鈦液的上下兩部分的混濁度也不盡相同。因此，應當靈活掌握計量泵的行程，調整硅藻土助濾劑的添加量。
有研究表明，不同的硅藻土助濾劑添加量對同種鈦液過(guò)濾時(shí)壓力降升高速度和整個(gè)過(guò)濾周期的長(cháng)短影響是很大的。當添加量不足時(shí)，壓力降一開(kāi)始就迅速升高，從而大大縮短了過(guò)濾周期。當添加量過(guò)多時(shí)，開(kāi)始時(shí)壓力降升高速度較慢，但后來(lái)由于助濾劑迅速填滿(mǎn)了壓濾機的濾腔，沒(méi)有空間再容納新的固體，壓力降迅速升高，流量急劇下降，迫使壓濾過(guò)程停止，從而也使壓濾周期縮短。只有當添加量適當時(shí)，壓力降的升高速度和濾腔的填充速度適中時(shí)，才可以獲得最長(cháng)的過(guò)濾周期和最大的過(guò)濾產(chǎn)量。最合適的添加量是在生產(chǎn)實(shí)踐中通過(guò)條件試驗總結出來(lái)的，不可一概而論。
3 結 語(yǔ)
據調查，目前硅藻土助濾劑在廣西、四川、云南等地鈦白粉廠(chǎng)均有應用。在同等過(guò)濾條件下，硅藻土助濾劑消耗量比木炭粉助濾劑消耗量有較大幅度的減少，成本費用有所降低。以硅藻土代替木炭粉，有利于開(kāi)發(fā)我國豐富的硅藻土資源，保護有限的森林資源，實(shí)現經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護的和諧統一。
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