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降低拟薄水铝石生产新水消耗工艺的研究
2019年06月21日 发布 分类:粉体加工技术 点击量:168
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摘要:在精细氧化铝生产中,拟薄水铝产品新水的消耗基本上是最高的,本文对碳化法生产拟薄水铝石产品如何降低新水消耗进行了深入研究,提出了节约新水的新办法。

关键词:拟薄水铝石;真空室胶带式过滤机

一、概述

拟薄水铝石是一种胶态的结晶不够完整的假一水软铝石。产品无毒、无味、无臭,晶相纯度高,胶溶性能好,粘结性强,具有触变性凝胶的特点。广泛用于石油、化工行业作生产催化剂的载体,是分子筛、硅酸盐、耐火材料制品成型粘结剂。因用途比较广泛倍受关注。近年来,不断有企业相继利用其资源优势开发拟薄水铝石产品。其产量、质量均得到提高,但影响拟薄水铝石产品的主要因素之一是其新水消耗高。因此碳化法生产拟薄水铝石面临着怎样降低新水消耗和如何提高新水循环利用效率,以适应日益严重的新水资源短缺局面。为控制产品洗碱指标,满足客户需要,本人结合中铝山西新材料有限公司现有的拟薄水铝石生产线,通过技术攻关,采取各项措施,目前水耗从传统生产方法水耗40M3—46M3/T-成品已降至32M3—34M3/T-成品

二、流程中的新水消耗分析

碳化法生产拟薄水铝石工艺必须经过铝酸钠溶液的精制、稀释降温、碳酸化分解、老化、洗涤过滤、烘干等工序。其中新水主要用于稀释调配、降温、洗涤过滤工序。由于拟薄水铝石对生产的各个工序要求非常严格,技术指标明显优于冶金级氧化铝产品。因此对稀释调配、洗涤过滤使用热水的质量指标,如浮游物、碱CaO、MgO等杂质含量要求严格。为保证生产工艺要求的操作条件,稀释调配、洗涤过滤用热水温度通常要大于90℃。因此降温环节以低温新水作为冷却介质通过稀释槽内的冷却管壁进行热量交换,从而实现使高温稀释液(约80℃)快速降温的目的。吸收热量后的新水(约50℃)一部分用蒸汽直接加热至大于85℃。另一部分用于稀释配料和滤饼的洗涤。其余部分则回到热水池,经冷却塔自然降温后(不大于30℃),返回冷水池循环使用,即循环水降温。

三、降低新水消耗的措施及效果

3.1、采用新型设备节约新水消耗

传统拟薄水铝石生产过程的分离、洗涤过滤过程是采用厢式压滤机进行一次分离和多次洗涤过滤。采用厢式压滤机分离洗涤存在以下问题:

1)、投资高、产能低。采用厢式压滤机分离、洗涤过滤拟薄水铝石时,不但要安装厢式压滤机,而且必须在厢式压滤机下安装带有搅拌的滤饼槽和出料泵。在进行分离和洗涤过滤时需要数台厢式压滤机才能达到洗涤效果Na2O的指标才能合格。因而一次性投资高,产能较低。

2)、间断操作、劳动强度大。厢式压滤机从上料、卸料到将滤饼卸到滤饼槽中加水搅拌,然后用泵上料到下一台厢式压滤机,全部生产过程是在不同设备间进行,属于间断性生产,因而加大了工人的劳动强度。

3)、维修量大、备品备件费用高。

  4)、洗水、滤布耗用量大。采用厢式压滤机洗涤过滤拟薄水铝石时,洗水耗用量为45M3/T-成品,滤布耗用费用70/T-成品

因此采用一种新型设备尤为重要,经过工业试验,国内首次选用固定真空带式过滤机,在一台设备上进行拟薄水铝石浆液的分离、洗涤过滤。其工艺流程如图所示:

1:固定室真空带式过滤机工艺流程示意图

生产过程中的拟薄水铝石浆液用泵送到固定室真空带式过滤机上进行固液分离,其滤液通过抽滤管排入集液罐中用泵送入下一道工序,滤饼随固定室真空带式过滤机的过滤布向前移动过程中,通过安装在固定室真空带式过滤机上的淋水器进行数次洗涤过滤,其洗液通过抽滤管排入不同的集液罐中用泵送入另一道工序, 洗涤合格的滤饼进入下一工序进行处理。固定室真空胶带式过滤机的滤液和洗液是通过真空泵进行抽滤进入集液罐中。

表一:不同设备洗涤用新水消耗对比(单位:m3/T-成品

 

表一是某企业采用厢式压滤机进行拟薄水铝石洗涤过滤同中铝山西新材料有限公司采用固定室真空胶带式过滤机进行拟薄水铝石洗涤过滤新水消耗比较。

固定室真空胶带式过滤机在拟薄水铝石工业上的应用技术国家科技成果奖。

3.2、三次洗液的循环利用:

三次洗液的化学成分进行了跟踪监测,得到数据如下:

表二:2018年三次洗液成分


为降低滤饼含水率,确保成品Na2O指标的合格,末次洗碱采用板框压滤机加新水洗涤,即三次洗液。通过对表数据的分析,我们认为:三次洗液的理化指标与热水较为接近,符合工艺要求。其温度约75℃,通蒸汽加热后作为固定室真空胶带式过滤机的洗水循环使用。二次洗液和三次洗液的反向洗涤,使洗水反复使用,这样既可以减少生产流程的外排量,又节约了蒸汽。另外,三次洗液还可返回流程用做铝酸钠溶液的调配。这部分三次洗液可平衡和补充部分配用新水,减少外排量,从而提高新水的循环利用效率,降低消耗。调整洗水的流量和温度,可以彻底地对滤饼进行洗涤,保证产品Na2O指标和提高台时产能。生产实践表明(表):在确保三次洗液不跑浑、不串碱的前提下,三次洗液用于铝酸钠溶液的调配,对拟薄水铝石产品的胶溶性能影响不大,完全满足客户要求。

表三:用热水和用三次洗液稀释配料对成品胶溶指标对比

 

3.3合理改造现有流程,选择适宜的降温制度

为了降低降温环节的新水消耗,提高稀释槽降温效果,针对夏季不同气候环境, 对工艺流程进行了改造。主要是1、增加一趟新水直接进稀释槽的管线,强化降温效果。即新水降温。2、将稀释槽冷却管束出来的部分热水再返回用于稀释液降温。即高温段降温。并于循环水降温管线并联。

改造后流程如下图:

说明拟薄水铝石生产线新水流向图

图中粗线条所示为改造后新增加的降温流程

在拟薄水铝石的生产中,夏季生产组织是一年当中最为困难的季节,新水消耗高,技术指标难以控制。我们采用分段降温办法高温合格稀释液用高温段循环水降温至50℃左右,低温段稀释液用新水直接降至35℃以下。这样既保证了降温效果,又降低了稀释降温环节的新水消耗。拟薄水铝石新水单耗也由改造前的约 37m3/T-成品 降为35 m3/T-成品。降温时间也大大缩短,降温时间也由原来的5小时/每槽稀释液减小到3.5小时/每槽稀释液。

4: 流程改造前、后新水消耗单耗(m3/T-成品)

 

四、结论

1、优化工艺设备选型,使用高效能固定室真空胶带过滤机的洗涤过滤是降低生产拟薄水铝石新水消耗的关键。

2、三次洗液用于铝酸钠溶液的配料,减少外排量,提高新水的利用效率。是降低新水消耗的重要措施。

3、生产中适当提高洗涤热水温度,制定合理的工艺制度,采用分段降温制度是降低新水消耗的主要途径。

参考文献

中铝山西新材料有限公司拟薄水铝石生产线综合技术月报(2017年、2018年、2019年

作者:贾传宝中铝山西新材料有限公司


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