板框厢式隔膜压滤机
概述
隔膜压滤机在国内进行工业实验的情况。 20世纪90年代以前，在硫酸法钛白粉工业 生产中，水解后的偏钛酸浆料进行过滤和水洗 (简称为“一次水洗”)，漂白后浆料的过滤和水 洗(简称为“二次水洗”)，包膜后的TiQ过滤 和洗涤(简称为“三次水洗”)等全部使用叶滤 机。盐处理后进转窑前脱水(简称“窑前脱水”) 使用真空转鼓过滤机。叶滤机应用于过滤和水 洗，存在着占地面积大、水耗量大；挂片槽、水 洗槽、打浆槽为大面积敞口式设备，产品易受大 气中的风沙、粉尘和有害物质的污染，操作过程 繁杂、环境差等缺点，一直是困扰钛白工业发展 的主要问题之一。 英国TiOxide集团公司1992年曾在马来西 亚家权州HTM公司建成投产一座50kt／a大型硫 酸法钛白粉厂，其中一洗、二洗、三洗和窑前 脱水等摒弃了传统的叶滤机和真空转鼓过滤机， 采用德国连恩舍(I艘r)公司生产的隔膜压滤 机，取得了良好的效果。美国杜邦 (DupOnt)公司、芬兰凯米拉(Kemira)、美国 NI。公司和克朗诺斯(KronoS)、德国萨其宾 (Sachtleben)、拜耳(Bayer)等公司将隔膜压滤 机应用于钛白生产。
隔膜压滤机在钛白生产中的应用，引起国内钛白行业的关注。各厂反应不一，有的厂采用引进国外压滤机的技术和装置；有的厂探讨国产化 的可行性，做国产隔膜压滤机的实验；有的厂由 外商提供隔膜压滤机做工业实验。 本文着重介绍国产隔膜压滤机和德国连恩舍 2国产隔膜压滤机
实验装置
国内某压滤机厂生产的800mm×800mm滤 板，为三片二腔室，腔室厚度为3．0cnl和 2．5mm，进料用螺杆泵，水洗用隔膜泵，空气压 干用气瓶内的气体，实验地点在压滤机厂，水温 16℃。 2．2实验内容 实验物料4种，由国内某钛白粉厂运到现场，实验内容以下：
(1)盐处理后的偏钛酸进转窑前的脱水实 验。
(2)水解后的偏钛酸浆料压滤和水洗实验。
(3)漂洗处理后，钛液浆料压滤和水洗实 验。
(4)表面处理后浆料的压滤和洗涤实验。
结果
(1)盐处理后的偏钛酸脱水实验，压滤时间 为15min，压干5min，压滤压力保持在0．25～ 0．3御a为宜，当压力达到O．6脚a时，滤液f昆 浊，发生穿滤现象。压滤后滤饼含固量43％， 含水量57％。
(2)漂白后钛液压滤和水洗实验，进料时间 为22min，压干5min，水洗120min，卸料 20min，共计约3h，洗涤后滤饼中Fe++含量约 65ppm，用水量比叶滤机要多10％。
(3)表面处理后浆料的压滤和洗涤实验，进 料22min，水洗30min，压干7min，卸料20min， 共计79min。压滤、洗涤压力为0．3MPa，经洗 涤后的滤饼符合工艺指标要求，用水量仅为叶滤 机洗涤水用量的35．6％。
初步结论
国产压滤机可成功地替代原有真空转鼓过滤机和压滤机，进行窑前脱水和三洗。窑前脱水和 干燥前脱水，因滤饼含固量比真空转鼓过滤机 高，含水量较低，有利于提高转窑和钛白干燥设 备的生产能力和降低能量的消耗，效果较好。 但对于一洗和二洗，洗涤结果经分析Fe++ 指标不理想，水洗时间过长，用水量较大，距工 业应用的要求还有一段距离，如隔膜压滤板、工艺流程和操作方法以及自动控制等方面还有待改进。
实验装置
隔膜压滤机，内有压滤板 1000mm×1000mm，6个腔室，以一洗为例，采 用中心洗、预压榨、角洗、角吹气、卸料等过 程。压滤机安装在国内某钛白粉生产现场，用现 场的物料，水洗用热水，压榨吹气用压缩空气。
实验内容
水解后偏钛酸的压滤和水洗实验(即“一次 水洗”)。
结果
水解后偏钛酸的压滤和水洗实验，进料 18min，中心水洗20min，预压干5min，角洗 llmin，中心吹气和角吹气约6min，共计 60min。进料压力为0．38MPa，水洗压力为 0．4MPa，经几次实验，滤饼测定平均Fe++的含 量为153ppm，滤饼含固量为50％～55％，每吨干钛白粉水洗用水量17～19t。
初步结论
一洗物料是钛白粉生产较难洗涤的物料。针对一洗来说，隔膜压滤机在国内实验结果是好的，由于现场条件所限未能进行二洗、 三洗和窑前脱水三项实验，但可以相信压滤机对于上述3个生产过程都不会有问题。
隔膜压滤机应用的技术特点
节约水洗用水
因水解后偏钛酸浆料进隔膜压滤机，压滤机 内滤饼固含量比用叶滤机滤饼固含量高，加上压 滤机在压力0．35～0．45MPa下洗涤，比用叶滤 机在真空抽吸的效率高，故洗涤用水量少，据国外某公司的报告，折算吨干钛白粉用水量为 12．5m3，我国一洗用压滤机，各厂统计不太完 善，在20～40m3，故节约用水量很明显。据介 绍，二次水洗、三次水洗连恩舍隔膜压滤机用水 量分别为5．5m3／t干品和2．5m3／t千品，比叶滤机 用水量要小得多。
提高洗涤质量
一次水洗，叶滤机一般可洗到Fe++< 500ppm，压滤机一次水洗后，滤饼的Fe++< 200ppm，甚至可达Fe++<100ppm，有利于提 高洗涤质量，减少漂白工序的负荷。 4．3用电分析 以15kt～20kt／a钛自粉生产装置为例，窑 前脱水、一洗、二洗、三洗用真空转鼓过滤机一 叶滤机与隔膜压滤机的用电量进行综合比较如 下：
(1)窑前脱水用真空转鼓过滤机2台(1 开1备) 主电机7．5KW，搅拌电机5．5KW， (7．5+5．5)×2=26kW
(2)干燥前脱水用真空转鼓过滤机1台， 主电机5．5KW，搅拌电机5．5l涮， (5．5+5．5)×2=22KW
(3)一、二、三洗真空泵2台， 2×110=220KW
(4)窑前脱水和干燥脱水用真空泵 3台， 3×110=330KW
(5)3台桥式吊车 桥吊30kw，行车 15kW，3×(30+15)=135kW上述几项总装机容量26+22+220+330+ 135=733kW。 运转用电量计算以310d／a计，则 (13+11+220+220十3×45×0．5)×24× 310=395．4万kWh／a
隔膜压滤机
(1)隔膜压滤机本身用电 一洗压滤机2台6．87×2=13．74KW 二洗压滤机2台6．87×2=13．74kW 三洗压滤机2台3×2=6kW 窑前脱水压滤机1台3kw
(2)其他泵类用电量计算 一洗进料泵2台45×2=90kw． 一洗水洗泵2台37×2=74kW 二洗进料泵2台45×2=90kW 二洗水洗泵2台30×2=60kw 窑前进料泵1台55×1=55l河 三洗进料泵2台45×2=90kW 三洗水洗泵2台30×2=60l河 高压洗滤布泵1台100KW 空压机1台65kW 上述总装机容量为720．48kW
(3)隔膜压滤机的操作及运行分析 隔膜压滤机操作以一洗为例，有进料过滤、 中心水洗、预压榨、去压榨、打开压滤机、关闭 压滤机等过程，另外还有正常维修、洗滤布等， 总时间约84min。二次水洗总时间约85min。三 洗总时间为66～86min，窑前脱水每个周期总时 间为21．5min，上述4种压滤机的电耗分别计算 如下： 一次水洗压滤和水洗用电量： 2×45×26％×81％+2×37×74％×81％= 63．31kW 式中，一次水洗的压滤和水洗占总时间的81％。 其中，压滤占压滤和水洗时间的26％，水洗占 压滤和水洗时间的74％。 二次水洗压滤和水洗用电量： 2×45×13％×81．7％+2×30×87％× 81．7％=52．21kW 式中，二次水洗的压滤和水洗占总量时间的 81．7％。其中，压滤占压滤和水洗时间的13％； 水洗占压滤和水洗时间的87％。 三次水洗压滤和水洗用电量： 2×45×25％×78％+2×30×75％×78％= 52．65kW 式中，三次水洗的压滤和水洗占总时间的78％。 其中：压滤占压滤和水洗时间的25％；水洗占 压滤和水洗时间的75％ 窑前脱水用电量： 55×21％=11．55KW 式中，窑前脱水压滤占总时间的21％。 上述四项用电量为：179．72KW 179．72kW×24×310=133．7万m／a 空压机用电量，运行率67％ 65kW×24×O．67×310=32．4万kWh／a 高压水洗用电量，一天运行5．5h 100kW×5．5×310=17．05万kWh 一洗、二洗、三洗、窑前脱水压滤机机体用 电负荷： 13．74+13．74+3+6=36．48kW 用电量36．48×24+310=27．14万l(Wh／a 上述四项共计用电量为 133．7+32．4+17．05+27．14=210．25万 kWh／a 隔膜压滤机比叶滤机一真空转鼓过滤机用于 一洗、二洗、三洗和窑前脱水节省电量为： 395．4—210．35=185．15万kWh／a 若每度电按0．4元计，每年节省电费为： 185．15×0．4=74．06万元 4．4减少能耗，提高产品质量 原叶滤机操作过程有挂片、洗涤、打浆等过 程，采用挂片槽、水洗槽、打浆槽，这些槽均为 大面积敞口式，大气中的风沙、粉尘及其气相中 的有害物质都会影响钛白粉的质量。在冬季由于 这些槽的散热面积大，需要增加加热热水所用蒸 汽量，且叶滤机大，厂房环境温度高，湿度大， 操作环境差。 改为隔膜压滤机后，应用于一洗、二洗、三 洗工艺中，压滤机为全封闭操作，不受大气风沙 粉尘的影响，可提高产品质量，节省加热水的蒸 汽用量，也改善操作环境。压滤机全系统使用PLC控制或D(笃控制，自动化水平高，可降低 30％～40％，第三种配置组合技术稳妥，投资相 劳动强度，减少操作工人数。 对较省。 4·5节省占地面积 5结语 以15kt／a钛白粉装置为例，隔膜压滤机比 叶滤机可节省建筑面积40％，约540m2。
投资
上述三种配置组合总体造价要高于配置国产 钛白工业生产中，曾在窑前脱水、一洗、二 洗使用过技术落后的压滤机，后来窑前压滤机被真空转鼓过滤机取代，一洗、二洗的压滤机被叶 滤机取代。后来压滤机通过自身的改进，开发出 隔膜压滤机，加上计算机模拟技术的应用，改变 了滤板流体分布的状态，提高了洗涤效果，节省 洗涤水量，缩短洗涤周期，节约占地面积，改变 操作环境，自动化水平高及滤饼固含量高等。
