国产隔膜压滤机代替真空叶滤机用于钛白粉生产一二次水洗的可行性分析Word文档下载推荐.docx
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小型企业一段仍用自动倒液罐，大中型企业多采用卧式自动连续排液系统。
由于它结构简单、造价较低、生产能力很大、没有任何传动部件、维修保养较方便；
并同时具备过滤与水洗的功能，特别是对滤饼的洗涤很充分，加上它在水洗操作时整个叶片浸没在水中操作，可以防止滤饼（偏钛酸）接触空气，避免滤饼中的低价铁（硫酸亚铁）等离子在空气中被氧化成高价状态而无法洗掉，因此在国内外钛白粉行业中得到广泛使用。
但真空叶滤机主要缺点是耗水量较大、劳动强度高、属于间断生产，不易实现自控状况，同时设备占地较多、一次投资费用较高等。
2国产隔膜压滤机在我厂使用情况
从2005年开始，中盐株化在3.0万t/a钛白粉扩改工程中首次全部使用国产隔膜压滤机作为钛白粉生产的一次、二次水洗设备。
我们是在无任何技术资料的情况下，进行试车、生产摸索操作条件。
但因设计上的缺陷和部分辅助设备的选型等问题，在试生产阶段隔膜压滤机的生产能力、工艺质量控制合格率一直较低，很难达到设计能力。
主要表现在：
①试车阶段隔膜压滤机的进料泵扬程偏高、流量小，造成启泵压力偏大，极易炸、爆输送管道；
为保证管道安全，只好片面开大回流，以用来降低进料压力来调整进料流量，这样又造成进料时间长，且进料不稳定，前后滤饼厚度不均匀，所以洗涤时间偏长。
②洗水泵与进料泵情况也相似，片面降低泵出口压力，造成水量较小，洗涤困难且合格率偏低。
③洗涤工艺采用的是边洗：
即先进行1#、3#角洗后再改为2#、4#角洗，使用的是中心孔用压缩空气反吹工艺，很难将中心孔内的偏钛酸反吹出去，造成中心孔物料无法洗涤，以致卸片时中心孔内的偏钛酸一起进入打浆槽内，较大地污染了洗涤好的物料，最终是Fe含量一直居高不下，产量提不上来的被动局面。
④从进料、洗涤到卸料整个生产周期超过了5个小时。
⑤滤布选择不合理，造成穿滤现象严重。
⑥部分设备问题故障频繁，造成水洗出现短路现象，洗涤很难合格，特别表现在一次水洗。
经过近一年多的技术、工艺改造和操作条件摸索，2007年初我厂基本能达到了隔膜压滤机的设计要求：
生产能力和质量稳定。
从进料、洗涤到卸料整个生产周期控制在3～3.5h，一台隔膜压滤机每班可以生产2机，产量约为一次水洗300～350kg/机，二次水洗400～450kg/机。
主要在以下方面进行了技术改造：
①对隔膜压滤机的尾板改造，尾板上的进料、洗水管及板面材质均改为耐腐蚀不锈钢，来代替原来插入的PVC管，大大地减少尾板进料凸面密封不好漏料所造成的二次污染；
②改型进料泵：
由高扬程（＞50m）、低流量（＜30m3/h）改为低扬程（＜40m）、大流量（＞50m3/h）的工程塑料耐腐蚀泵。
③改型洗水泵：
与进料泵一样，选择低扬程、大流量泵。
④洗涤工艺改进：
先进行中心洗涤20～30分钟后，再进行对角洗涤，即2#、3#角洗直至洗涤合格。
2005年试车时和2007年我厂国产隔膜压滤机在一二次水洗使用情况对比表（见表一）
2005～2007年国产隔膜压滤机使用情况技术指标对比表
表一：
进料压力
（Mpa）
进料时间
（分钟）
中心
洗涤
工艺
洗水温度
（℃）
洗涤水压力
洗涤时间
（h）
一次水洗物料
Fe含量（ppm）
二次水洗物料
压榨
压力
产量
（kg/机）
一次
二次
试车时
2005年
0.45
60
无
边洗
0.5~0.55
>
4
3000
100
0.6
300～350
350～400
改进后
2007年
45
有
2#、3#
角对角洗
45~50
0.45~0.5
<
3
1500~2000
80
400～500
3两种水洗方式设备投资对比分析
我厂现有的30万t/a硫酸法钛白粉生产装置中，有一套1.5万t/a装置水洗部分采用真空叶滤机，2005年扩改的1.5万t/a新装置水洗部分全部采用了国产隔膜压滤机作为水洗设备。
现将两种工艺设备投资情况作对比分析,具体如下：
3．1真空叶滤机用于水洗工艺投资及运行费用估算
3.1.1设备部分：
（按年产1.5万t计）
序号
主要设备名称
规格型号
单位
数量
单价
（万元）
总价
备注
1．
一次水洗部分
①
真空叶滤机
F=100m2
台
8
10
②
抽滤池
V=25m3
个
2
20
③
水洗池
④
助滤剂池
1
⑤
打浆槽
V=30m3
⑥
卧式倒水罐
V=10m3
5
15
⑦
桥式吊车
W=5/5t
40
⑧
真空泵
SK-2
16
⑨
倒液泵
IHF65-50-160
6
3.6
⑩
浆料泵
80FUB-32
0.8
1.6
⑾
回收系统
套
30
⑿
电器、仪表费用
～15
⒀
管道费用
～20
二次水洗部分
F=80m2
50
2.4
合计
～630万元
3.1.2土建部分
1.5万t/a钛白粉水洗工序（含一、二次水洗）总建筑面积约为3500m2，造价以2005年物价水平计约为1000元/m2，水洗工序土建总费用约为350万元。
1.5万t/a钛白粉项目用真空叶滤机作水洗设备，固定资产投资约为980万元。
3.1.3运行费用
（1）电耗：
每吨钛白粉水洗工序电耗约为80kwh/t，电价按0.5元/kwh计，年产1.5万t钛白粉水洗工序耗电费用：
80×
0.5×
1.5=60（万元）
（2）水耗：
每吨钛白粉水洗工序水耗约为45m3/t，水价按2.0元/m3计,年产1.5万t钛白粉水洗工序耗水费用:
45×
2×
1.5=135（万元）
（3）辅材：
每吨钛白粉水洗工序辅材消耗按200元/t计，
年产1.5万t钛白粉水洗工序辅材消耗为：
200×
1.5=300（万元）
（4）人工成本：
每吨钛白粉水洗工序人工成本按50元/t计，
年产1.5万t钛白粉水洗工序人工成本：
50×
1.5=75（万元）
（5）维修费用：
每吨钛白粉水洗工序维修费用按250元/t计，
年产1.5万t钛白粉水洗工序维修费用：
250×
1.5=375（万元）
以上合计：
年运行费用为：
60+135+300+75+375=945（万元）
3．2隔膜压滤机用于水洗工艺投资及运行费用估算
3．2．1设备部分
（按年产1.5万t计）
隔膜压滤机
F=355m2
120
卸片槽
V=50m3
电动葫芦
CD110-12
100FUB-38
空气压缩机系统
～10
565.2万元
3.2.2土建部分
1.5万t/a钛白粉水洗工序（含一、二次水洗）总建筑面积约为2500m2，造价以2005年价格水平计约1000元/m2，水洗工序土建总费用约为250万元。
1．5万t/a钛白粉项目用隔膜压滤机作为水洗设备固定资产投资约为815万元。
3．2．3运行费用：
每吨钛白粉水洗工序电耗约为60kw/h，电价按0.5元/kwh计，年产1.5万t钛白粉水洗工序耗电费用：
60×
1.5=45（万元）
每吨钛白粉水洗工序水耗约为20m3/t，水价按2.0元/m3计,年产1.5万t钛白粉水洗工序耗水费用:
20×
每吨钛白粉水洗工序辅材消耗按150元/t计，
150×
1.5=225（万元）
每吨钛白粉水洗工序人工成本按35元/t计，
35×
1.5=52.5（万元）
每吨钛白粉水洗工序维修费用按200元/t计，
200×
45+60+225+52.5+300=682.5（万元）
通过以上分析，用隔膜压滤机代替真空叶滤机用于钛白粉生产水洗工序从固定资产投资和运行费用都有较大的成本优势。
两种水洗生产设备投资及运行费用对照表（见表二）
表二单位:
万元
项目
真空叶滤机工艺
隔膜压滤机工序
设备投资
630
565.2
土建投资
350
250
运行费用
945
682.5
注:
以1.5万t/a钛白粉规模估算。
4国产隔膜压滤机用于钛白粉水洗生产中的几个需注意的问题
4.1水解物料对一次水洗的隔膜压滤机的影响
由于偏钛酸水解后，水合二氧化钛的粒度与粒度分布是影响水洗进度和水洗质量的主要内容，也是国产隔膜压滤机用于一次水洗不成功造成水洗时间过长的重要原因之一。
控制好水合二氧化钛粒子大小，避免粒子过细堵塞滤布和粒子过粗颗粒不容易洗净，是水解工序质量控制最重要环节。
一般情况下，水解过程在适当时候要停止蒸汽加热和停止搅拌的目的，都是让水解生成的水合二氧化钛晶体在一个比较好的条件下缓慢增长，以达到最适合水洗洗涤工序的最佳粒度和粒度分布。
4．2进料对水洗隔膜压滤机的影响
偏钛酸浆料通过泵进入隔膜压滤机隔膜腔室，刚开始由于进料压力较低，物料填充腔室较快，大约5～6分钟后压力越来越高，物料在腔室形成了一定厚度的滤饼。
若滤饼太薄水洗时容易造成短路，影响水洗效果；
若滤饼太厚造成洗涤困难、水洗时间拉长，影响水洗速度。
一般情况下，应选择大流量、低扬程进料泵；
一次水洗滤饼应控制在20～30mm，二次水洗滤饼厚度应控制25～35mm较合适。
4．3水洗温度和酸度对水洗隔膜压滤机的影响
由于偏钛酸水洗主要是洗去游离酸和以铁为主的金属硫酸盐，温度和酸度直接影响铁盐和其它金属离子硫酸盐在水中溶解度和水解生成氢氧化物沉淀时的PH值，所以控制隔膜压滤机进水洗涤的温度和酸度是加快水洗速度，提高水洗质量主要措施之一。
一般水温控制50～60℃，PH控制在1～2较合适。
4．4洗涤方式对水洗隔膜压滤机的影响
通过大量对比、摸索操作条件，隔膜压滤机用于水洗的较佳的洗涤方式是：
先中心洗涤再对角洗涤，这样比先中心洗涤再交叉洗涤的洗涤效果、消耗水量和洗涤时间均有明显的优势。
在先中心洗涤，再对角洗涤时间分配上，通过多次条件对比和选优，选择中心洗涤时间控制在20～30分钟，对角洗涤时间控制在70～80分钟，总洗涤时间大约为100～120分钟比较适宜。
4．5滤布对水洗隔膜压滤机的影响
在洗涤条件和方式相对固定下，合理选择滤布将成为影响水洗效果的关键。
由于水洗过程处于酸性较高环境，所以首先滤布必须耐酸，一般可用涤纶、丙纶等合成纤维来作滤布；
另外滤布的紧密度和透气性直接影响水洗速度和穿滤、跑滤，聚脂长纤维由长丝直接组成，织物紧密、孔隙小、穿滤少，但容易堵塞，造成清洗滤布频繁，影响水洗速度；
短纤维聚酯滤布较松软，透气性好，易过滤洗涤，但穿滤较多，容易跑滤。
一般情况下，应选择复合滤布，如安徽产8156#滤布效果较好，可以保证水洗效果，同时使用2～3个月才需清洗一次。
5结语
通过以上对比分析，年产1.5万t钛白粉生产装置采用国内隔膜压滤机用于一、二次水洗代替传统的真空叶滤机是可行的。
主要有以下优势：
①采用国产隔膜压滤机固定资产投资比用传统真空叶滤机相对低，同时节省了厂房高度和占地面积；
②采用国产隔膜压滤机，年运行费用比真空叶滤机低很多，符合“两型社会”建设要求。
③国产隔膜压滤机完全可以替代进口隔膜压滤机用于钛白粉生产中的一、二次水洗作为洗涤、过滤设备。
总之，国产隔膜压滤机用于钛白粉生产中一、二次水洗代替传统真空叶滤机具有能耗低、投资少和单台设备产能大等优点，可以在国内钛白粉行业逐步推广应用。
作者简介：
唐建，男，研究生毕业，高级工程师，在中盐株化集团钛白粉厂从事技术和管理工作二十年，先后任钛白粉厂技术员、车间主任、副厂长、厂长。
在各种刊物上发表了钛白专业论文十几篇。
全过程参与和组织了中盐株化集团钛白从2kt/a到10kt/a、10kt/a到15kt/a、15kt/a到30kt/a技术改造工作，为中盐株化集团钛白生产和发展做出了较大的贡献。
联系方式：
013907333209E-mail：
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