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降低擬薄水鋁石生產新水消耗工藝的研究
2019年06月21日 發布 分類:粉體加工技術 點擊量:209
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摘要:在精細氧化鋁生產中,擬薄水鋁產品新水的消耗基本上是最高的,本文對碳化法生產擬薄水鋁石產品如何降低新水消耗進行了深入研究,提出了節約新水的新辦法。

關鍵詞:擬薄水鋁石;真空室膠帶式過濾機

一、概述

擬薄水鋁石是一種膠態的結晶不夠完整的假一水軟鋁石。產品無毒、無味、無臭,晶相純度高,膠溶性能好,粘結性強,具有觸變性凝膠的特點。廣泛用于石油、化工行業作生產催化劑的載體,是分子篩、硅酸鹽、耐火材料制品成型粘結劑。因用途比較廣泛倍受關注。近年來,不斷有企業相繼利用其資源優勢開發擬薄水鋁石產品。其產量、質量均得到提高,但影響擬薄水鋁石產品的主要因素之一是其新水消耗高。因此碳化法生產擬薄水鋁石面臨著怎樣降低新水消耗和如何提高新水循環利用效率,以適應日益嚴重的新水資源短缺局面。為控制產品洗堿指標,滿足客戶需要,本人結合中鋁山西新材料有限公司現有的擬薄水鋁石生產線,通過技術攻關,采取各項措施,目前水耗從傳統生產方法水耗40M3—46M3/T-成品已降至32M3—34M3/T-成品

二、流程中的新水消耗分析

碳化法生產擬薄水鋁石工藝必須經過鋁酸鈉溶液的精制、稀釋降溫、碳酸化分解、老化、洗滌過濾、烘干等工序。其中新水主要用于稀釋調配、降溫、洗滌過濾工序。由于擬薄水鋁石對生產的各個工序要求非常嚴格,技術指標明顯優于冶金級氧化鋁產品。因此對稀釋調配、洗滌過濾使用熱水的質量指標,如浮游物、堿CaO、MgO等雜質含量要求嚴格。為保證生產工藝要求的操作條件,稀釋調配、洗滌過濾用熱水溫度通常要大于90℃。因此降溫環節以低溫新水作為冷卻介質通過稀釋槽內的冷卻管壁進行熱量交換,從而實現使高溫稀釋液(約80℃)快速降溫的目的。吸收熱量后的新水(約50℃)一部分用蒸汽直接加熱至大于85℃。另一部分用于稀釋配料和濾餅的洗滌。其余部分則回到熱水池,經冷卻塔自然降溫后(不大于30℃),返回冷水池循環使用,即循環水降溫。

三、降低新水消耗的措施及效果

3.1、采用新型設備節約新水消耗

傳統擬薄水鋁石生產過程的分離、洗滌過濾過程是采用廂式壓濾機進行一次分離和多次洗滌過濾。采用廂式壓濾機分離洗滌存在以下問題:

1)、投資高、產能低。采用廂式壓濾機分離、洗滌過濾擬薄水鋁石時,不但要安裝廂式壓濾機,而且必須在廂式壓濾機下安裝帶有攪拌的濾餅槽和出料泵。在進行分離和洗滌過濾時需要數臺廂式壓濾機才能達到洗滌效果Na2O的指標才能合格。因而一次性投資高,產能較低。

2)、間斷操作、勞動強度大。廂式壓濾機從上料、卸料到將濾餅卸到濾餅槽中加水攪拌,然后用泵上料到下一臺廂式壓濾機,全部生產過程是在不同設備間進行,屬于間斷性生產,因而加大了工人的勞動強度。

3)、維修量大、備品備件費用高。

  4)、洗水、濾布耗用量大。采用廂式壓濾機洗滌過濾擬薄水鋁石時,洗水耗用量為45M3/T-成品,濾布耗用費用70/T-成品

因此采用一種新型設備尤為重要,經過工業試驗,國內首次選用固定真空帶式過濾機,在一臺設備上進行擬薄水鋁石漿液的分離、洗滌過濾。其工藝流程如圖所示:

1:固定室真空帶式過濾機工藝流程示意圖

生產過程中的擬薄水鋁石漿液用泵送到固定室真空帶式過濾機上進行固液分離,其濾液通過抽濾管排入集液罐中用泵送入下一道工序,濾餅隨固定室真空帶式過濾機的過濾布向前移動過程中,通過安裝在固定室真空帶式過濾機上的淋水器進行數次洗滌過濾,其洗液通過抽濾管排入不同的集液罐中用泵送入另一道工序, 洗滌合格的濾餅進入下一工序進行處理。固定室真空膠帶式過濾機的濾液和洗液是通過真空泵進行抽濾進入集液罐中。

表一:不同設備洗滌用新水消耗對比(單位:m3/T-成品

 

表一是某企業采用廂式壓濾機進行擬薄水鋁石洗滌過濾同中鋁山西新材料有限公司采用固定室真空膠帶式過濾機進行擬薄水鋁石洗滌過濾新水消耗比較。

固定室真空膠帶式過濾機在擬薄水鋁石工業上的應用技術國家科技成果獎。

3.2、三次洗液的循環利用:

三次洗液的化學成分進行了跟蹤監測,得到數據如下:

表二:2018年三次洗液成分


為降低濾餅含水率,確保成品Na2O指標的合格,末次洗堿采用板框壓濾機加新水洗滌,即三次洗液。通過對表數據的分析,我們認為:三次洗液的理化指標與熱水較為接近,符合工藝要求。其溫度約75℃,通蒸汽加熱后作為固定室真空膠帶式過濾機的洗水循環使用。二次洗液和三次洗液的反向洗滌,使洗水反復使用,這樣既可以減少生產流程的外排量,又節約了蒸汽。另外,三次洗液還可返回流程用做鋁酸鈉溶液的調配。這部分三次洗液可平衡和補充部分調配用新水,減少外排量,從而提高新水的循環利用效率,降低消耗。調整洗水的流量和溫度,可以徹底地對濾餅進行洗滌,保證產品Na2O指標和提高臺時產能。生產實踐表明(表):在確保三次洗液不跑渾、不串堿的前提下,三次洗液用于鋁酸鈉溶液的調配,對擬薄水鋁石產品的膠溶性能影響不大,完全滿足客戶要求。

表三:用熱水和用三次洗液稀釋配料對成品膠溶指標對比

 

3.3合理改造現有流程,選擇適宜的降溫制度

為了降低降溫環節的新水消耗,提高稀釋槽降溫效果,針對夏季不同氣候環境, 對工藝流程進行了改造。主要是1、增加一趟新水直接進稀釋槽的管線,強化降溫效果。即新水降溫。2、將稀釋槽冷卻管束出來的部分熱水再返回用于稀釋液降溫。即高溫段降溫。并于循環水降溫管線并聯。

改造后流程如下圖:

說明擬薄水鋁石生產線新水流向圖

圖中粗線條所示為改造后新增加的降溫流程

在擬薄水鋁石的生產中,夏季生產組織是一年當中最為困難的季節,新水消耗高,技術指標難以控制。我們采用分段降溫辦法高溫合格稀釋液用高溫段循環水降溫至50℃左右,低溫段稀釋液用新水直接降至35℃以下。這樣既保證了降溫效果,又降低了稀釋降溫環節的新水消耗。擬薄水鋁石新水單耗也由改造前的約 37m3/T-成品 降為35 m3/T-成品。降溫時間也大大縮短,降溫時間也由原來的5小時/每槽稀釋液減小到3.5小時/每槽稀釋液。

4: 流程改造前、后新水消耗單耗(m3/T-成品)

 

四、結論

1、優化工藝設備選型,使用高效能固定室真空膠帶過濾機的洗滌過濾是降低生產擬薄水鋁石新水消耗的關鍵。

2、三次洗液用于鋁酸鈉溶液的配料,減少外排量,提高新水的利用效率。是降低新水消耗的重要措施。

3、生產中適當提高洗滌熱水溫度,制定合理的工藝制度,采用分段降溫制度是降低新水消耗的主要途徑。

參考文獻

中鋁山西新材料有限公司擬薄水鋁石生產線綜合技術月報(2017年、2018年、2019年

作者:賈傳寶中鋁山西新材料有限公司


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