白度是鈦白粉最重要的質(zhì)量指標之一。影響鈦白粉白度的因素是復雜的。在鈦白粉的實(shí)際生產(chǎn)中，具有實(shí)際意義的是二氧化鈦中的雜質(zhì)含量和粒徑與粒徑分布。因此，為了提高二氧化鈦的白度，應盡可能地減少雜質(zhì)含量。鈦液中的不溶性雜質(zhì)在沉降及精濾過(guò)程中除去?？扇苄噪s質(zhì)在偏鈦酸水洗過(guò)程中除去。
我國目前及今后較長(cháng)的一段時(shí)間內仍以硫酸法生產(chǎn)鈦白為主。在這一生產(chǎn)過(guò)程中，"三廢"的排放量較大，鈦白行業(yè)的環(huán)境治理問(wèn)題變得更加突出，嚴重制約了行業(yè)的發(fā)展。治污的費用越來(lái)越高。采用先進(jìn)的生產(chǎn)設備及生產(chǎn)工藝，最大限度的減少廢物的排放量，又不使產(chǎn)品的質(zhì)量降低，成為各企業(yè)追求的目標，也是我國鈦白行業(yè)能夠發(fā)展壯大的必由之路。應用過(guò)濾設備對二氧化鈦進(jìn)行過(guò)濾與水洗，實(shí)現二氧化鈦同其他雜質(zhì)的分離，過(guò)濾設備的發(fā)展進(jìn)步為鈦白行業(yè)的節能減排提供了保障。
1 過(guò)濾設備的分類(lèi)
工業(yè)上用于過(guò)濾操作的設備種類(lèi)很多，按操作方式不同可分為間歇式和連續式兩類(lèi)；按照過(guò)濾推動(dòng)力的不同可分為重力過(guò)濾、加壓過(guò)濾、真空過(guò)濾和離心過(guò)濾；按照過(guò)濾介質(zhì)的不同可分為粒狀介質(zhì)過(guò)濾、織物介質(zhì)過(guò)濾和微空管過(guò)濾。
鈦白工業(yè)通常應用的過(guò)濾設備有以下幾種：
圓盤(pán)過(guò)濾機；
真空轉鼓過(guò)濾機；
真空葉濾機；
板框式壓濾機；
管式過(guò)濾機。
2 過(guò)濾的基本原理
在壓力差的作用下，懸浮液中的液體透過(guò)過(guò)濾介質(zhì)，固體顆粒被介質(zhì)截留，從而實(shí)現固液分離。完整的過(guò)濾操作過(guò)程為過(guò)濾、洗滌、抽干及卸料四個(gè)階段。
過(guò)濾設備的生產(chǎn)能力通常用單位面積上單位時(shí)間內積聚的濾餅量表示。過(guò)濾面積一定時(shí)生產(chǎn)能力取決于過(guò)濾速度。達西提出的過(guò)濾方程為：
u=dV／Adt=K△P／(?L)
u--液體通過(guò)過(guò)濾層的平均線(xiàn)速度，m／s
V--時(shí)間t內累積的濾液體積，m3
A--過(guò)濾面積，m2
t--過(guò)濾時(shí)間，s
K--濾層的滲透性系數，m2
△P--跨過(guò)濾層的壓強降，Pa
?--濾液的粘度，Pa·s
L--濾層的厚度，m
由上式看出，在一定物料下，過(guò)濾速度與過(guò)濾壓力成正比，即過(guò)濾壓力大，過(guò)濾速度快。
雖然過(guò)濾的基本原理是一樣的，但不同的過(guò)濾設備具有各自不同的特點(diǎn)，根據各自不同的特點(diǎn)，應用于不同的過(guò)濾過(guò)程。過(guò)濾機的選型主要根據濾漿的過(guò)濾特性、濾漿的特性及生產(chǎn)規模等因素綜合考慮。
下面簡(jiǎn)要介紹一下幾種過(guò)濾設備在鈦白生產(chǎn)中的應用及其進(jìn)展。
3 不同類(lèi)型的過(guò)濾設備的工作特點(diǎn)及在鈦白生產(chǎn)中的應用與進(jìn)展
鈦白生產(chǎn)中的過(guò)濾過(guò)程分為三部分：A)鈦液的分離凈化；B)水解偏鈦酸的過(guò)濾水洗；C)后處理物料的過(guò)濾水洗。
3．1 應用于鈦液的分離凈化的過(guò)濾設備
3.11 離心機
主要用于鈦液中硫酸亞鐵的分離，又分為三足式離心機、錐蘭式離心機和臥式活塞式離心機。三足式離心機為問(wèn)歇操作，勞動(dòng)強度大。錐蘭式離心機和臥式活塞式離心機為連續操作，自動(dòng)化程度高，硫酸亞鐵含水量小，洗滌水少，產(chǎn)出硫酸亞鐵純度高，二氧化鈦的流失少。缺點(diǎn)是要求懸浮液的濃度高，濾網(wǎng)的耐腐蝕性差，尤其是含硫高的鈦礦影響更大，需經(jīng)常更換濾網(wǎng)。其生產(chǎn)能力小，適用于小規模生產(chǎn)。國內有的企業(yè)用進(jìn)口的臥螺式刮刀離心機分離能力大，自動(dòng)化程度高，適合于大規模生產(chǎn)。
3.1.2水平圓盤(pán)式過(guò)濾機
主要用于鈦液中硫酸亞鐵的分離。是連續真空過(guò)濾設備。過(guò)濾、洗滌、抽干連續運行，獲得較好的洗滌效果。生產(chǎn)能力大，運行平穩，易損件少。缺點(diǎn)是硫酸亞鐵含水量高。
3.1.3 板框壓濾機
板框壓濾機是一種間歇式操作設備，由多塊濾板排列而成，又分為廂式板框壓濾機和隔膜板框壓濾機。流出液方式為明流與暗流兩種。黑鈦液的泥渣分離和控制過(guò)濾主要用廂式板框過(guò)濾機，一般為明流，便于檢查濾布是否破損及過(guò)濾質(zhì)量。
3．2 應用于水解偏鈦酸的過(guò)濾水洗設備
水解偏鈦酸的過(guò)濾水洗在鈦白生產(chǎn)中占有重要位置。水解偏鈦酸是具有粒狀結構的凝膠，粘度較大，水解偏鈦酸的粒徑分布及雜質(zhì)含量是影響水洗質(zhì)量的內部因素。過(guò)濾設備的正確應用是影響水洗質(zhì)量的外部因素。
3.2.1 真空葉濾機
這是我國眾多鈦白企業(yè)長(cháng)期應用的水洗設備。主要用于水解偏鈦酸的過(guò)濾水洗及鹽處理漿料的脫水。葉片為長(cháng)方形，每組有10到30塊葉片，每片套有耐酸濾布。在負壓的作用下，濾液穿過(guò)濾布通過(guò)葉片中的真空管抽入倒液罐中。
利用葉濾機進(jìn)行水洗方式有兩種，分為高位水洗和低位水洗。高位水洗即水洗槽與倒液槽位差在10 m以上，濾液在重力作用下進(jìn)入倒液槽。真空穩定，氣流暢通，水洗速度快。國外應用葉濾機進(jìn)行水洗的企業(yè)大多采用高位水洗。低位水洗為水洗槽與倒液系統在同一水平面上，這樣布置影響了濾液的連續排除，造成真空損失及不穩定，延長(cháng)了水洗時(shí)間，增大了用水量，這是國內許多企業(yè)水洗時(shí)間長(cháng)、水的單耗高的原因之一。
3.2.2 真空轉鼓過(guò)濾機
真空轉鼓過(guò)濾機將過(guò)濾、洗滌、吹干、卸料等操作在轉動(dòng)的轉鼓中完成，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)能力大。缺點(diǎn)是濾餅的含水量大，洗滌不徹底。目前鈦白行業(yè)主要用于鹽處理漿料的脫水。國外有用于偏鈦酸水洗的報道。
3.2.3 隔膜板框壓濾機
隔膜板框壓濾機是近幾年來(lái)鈦白行業(yè)應用的過(guò)濾水洗設備。由隔膜板與廂式板交叉間隔排列組成過(guò)濾系統。濾室是由隔膜板和廂式板及夾在濾板之間的濾布組成，過(guò)濾洗滌等操作均在濾室內進(jìn)行，減少了環(huán)境污染。操作過(guò)程一般為：壓緊濾板、進(jìn)料過(guò)濾、預壓榨、中心洗和角洗、終壓榨、反吹角吹、回程拉板。隔膜板框壓濾機為正壓過(guò)濾水洗設備，因此，過(guò)濾、水洗時(shí)間短，省時(shí)節水，水洗效率高。生產(chǎn)一個(gè)周期為2～3 h，偏鈦酸的水洗單耗在25 m3之內。缺點(diǎn)是濾布的再生較麻煩，拆卸繁瑣。所得濾餅硬，打漿費時(shí)。山東金虹太白化工有限公司進(jìn)口的高懸梁隔膜壓濾機帶有高壓水洗設備，可對濾布進(jìn)行水洗，延長(cháng)了濾布的使用壽命，提高了工作效率。
隔膜板框壓濾機由于能在較高壓力下對物料進(jìn)行壓榨，所得濾餅含水量少，所含游離水僅為45％。因此，應用于煅燒前鹽處理物料的脫水，將得到較好的節能效果。用真空轉鼓過(guò)濾機所得濾餅含水量為60％，比隔膜板框壓濾機物料多含15％的水份。按生產(chǎn)lt 鈦白粉計算，煅燒前物料：
隔膜板框壓濾機濾餅含水為l／55％一1=0．82(t)
真空轉鼓過(guò)濾機濾餅含水為l／40％一1=1．5(t)
蒸發(fā)1t 水需熱量Q：
(1)1t水由20℃升溫至100℃需熱量Q1
Ql = cm△t =4．2×10''J／(Kg·℃)×1 000 Kg·(100℃-20℃) = 3.36×108 J
(2)1t水由100℃液態(tài)變成氣態(tài)需熱量Q2(水的蒸發(fā)熱為2.26×103 J／g)
Q2 = 2．26×103 J／g ×106g = 2.26×109 J
Q = Ql + Q2 = 2.6×109 J
蒸發(fā)真空轉鼓過(guò)濾機濾餅含水比蒸發(fā)隔膜板框壓濾機濾餅含水多用熱量：
2．6×109 J×(1．5-0．82) = 1．77×109 J = 4．21×105 Kcal
回轉窯煅燒如以天然氣為燃料，天然氣熱值為8500 Kcal／m3，則每生產(chǎn)1 t鈦白粉利用真空轉鼓過(guò)濾機生產(chǎn)比用隔膜板框壓濾機生產(chǎn)多耗天燃氣：
4．2l×105 Kcal／8 500 Kcal／m3 = 49．5 m3
按年產(chǎn)50 000 t鈦白粉計算，以現行天然氣價(jià)格2元／m3，則增加生產(chǎn)成本：
2×49．5×50 000=4．95×106 (元)
隔膜板框壓濾機用于鹽處理漿料脫水的缺點(diǎn)是隨濾布使用時(shí)間的延長(cháng)，鹽處理劑的成分波動(dòng)大，影響煅燒效果。
3.2.4 管式過(guò)濾機
國內鈦白生產(chǎn)應用還沒(méi)有報道，南京鈦白從國外引進(jìn)，目前還沒(méi)有投入生產(chǎn)(鈦白網(wǎng)報道)。據稱(chēng)每噸鈦白可省水20 t。其正壓水洗，沒(méi)有死角。上料、水洗、吹干、卸料動(dòng)態(tài)連續進(jìn)行，濾布易于清洗，密閉生產(chǎn)，占地面積小。因此，有其它過(guò)濾設備不能比擬的優(yōu)點(diǎn)。
3．3后處理物料的過(guò)濾水洗
應用于后處理物料的過(guò)濾水洗設備目前主要為真空葉濾機和隔膜板框壓濾機。因包膜后處理物料不具有膠體的特點(diǎn)，易于過(guò)濾水洗。同樣由于隔膜板框壓濾機壓榨物料較干，利于下一工序的脫水干燥，能夠達到節能的效果。
4 結語(yǔ)
鈦白生產(chǎn)過(guò)程中不同的物料選擇適宜的過(guò)濾設備，對節能減排有著(zhù)積極的意義。影響過(guò)濾水洗的因素是多方面的，物料的質(zhì)量是內因，過(guò)濾設備是外因。物料質(zhì)量的好環(huán)，是能否順利過(guò)濾水洗的前提。物料質(zhì)量穩定地條件下，有的過(guò)濾過(guò)程適合于用正壓過(guò)濾設備，有的適合于用負壓過(guò)濾設備，這不能一概而論。鈦白行業(yè)是排污大戶(hù)，選擇良好的過(guò)濾設備，節能減排，是行業(yè)正確發(fā)展的方向之一。
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