超细氢氧化铝浆液高效浓缩设备的应用

何应辉

（中铝山东新材料有限公司，山东 淄博 255051）

超细氢氧化铝粉体（下文简称：超细氢铝）是目前世界上用量最大的无机阻燃剂之一，它具有阻燃、消烟、填充三大功能。中铝山东分公司化学品厂生产的超细氢铝平均粒径为0.8μm～5μm之间,目前产量在2.5万吨/年。随着超细氢铝的市场需求量不断上升，山东分公司新建设的一条2万吨生产线，生产线采用自动化程度高、连续化生产的陶瓷膜过滤机设备，浓缩浆液提高固含，从而达到提高洗涤设备产量的目的。

1 浓缩设备优缺点对比

超细氢铝，粒度极细，随着浆液固含的提高，粘度成倍增加，是生产中最为头痛的问题。为达到提高浆液固体含量的目的，山东分公司进行了大量测试，包括：添加絮凝剂加速沉降，通过沉降方式浓缩；通过高速离心机离心作用，达到固液两项分离的方式；通过布袋式叶滤机过滤浆液，达到固液分离的方式；利用膜技术，通过渗透原理，过滤清液，提高浆液固体含量的方式等等。

2 陶瓷膜过滤机结构、工作原理、工作流程

（1）结构。性能指标。支撑体结构：20通道多孔氧化铝陶瓷芯，氧化铝含量大于95%。外形尺寸：膜管外径φ＊＊mm，通道内径φ＊mm，管长＊＊＊＊mm。膜材质：氧化锆、氧化铝。膜孔径 ：＊＊＊nm。爆破压力 ：＊.＊MPa。最大工作压力 ：小于 ＊.＊MPa。

pH适用范围：0～14。膜管烧结温度：大于＊＊＊＊℃。抗氧化剂性能：优。抗溶剂性能：优。

（2）工作原理。陶瓷膜过滤器核心组件——陶瓷膜管，是利用ATH烧结过程中失水出现孔隙的原理而制造的多孔陶瓷芯，主要成分为氧化铝，产生的纳米级膜孔径，是高效的过滤介质，稀浆液在高速通过滤芯时，在低压力的作用下，液体通过孔径渗透至外壁，达到固液分离的目的。物料持续循环，直到达到要求固含指标为止。

（3）工作流程简介。陶瓷膜过滤机，在超细氢氧化铝生产中起到提高料浆固含的作用。我公司投用该设备后，对设备加以改进，使其更适合超细氢氧化铝生产的需求。将反吹系统、反洗系统简化，提高了设备可操作性。目前主要工作方式：在正常浓缩过程中自动定时关闭渗透液阀门，可以提高每条膜管的20通道内浆液流速，起到高速冲洗通道的作用，避免堵塞；每浓缩一槽（或多槽）浆液后，进入置换模式，设备自动关闭原料槽处理阀门，切换至热水槽阀门，用热水将管道、设备内浆液置换完毕，浆液回到原料槽，渗透液回到外送流程；设备使用45-50天后，利用20%～25%碱液高温碱煮膜管，将部分堵塞的通道再生。设备经过改进后，提高设备可操作性，更能适合我厂的物料特性。采用热水置换方法，可有效保护和延长膜管寿命；使用碱液碱煮再生膜管，可以使膜管快速恢复渗透量，提高设备效率。

3 工艺条件及指标

3.1 工艺条件

该设备需要较高的操作精度，因此需要操作工具有一定的理论知识和操作技能。由于设备首次应用在超细氢铝行业，制定一个较为合理的工艺条件，十分重要。

（1）进设备物料流量控制在150～250m3/h。

（2）设备进料口压力<0.4mpa。

（3）原料槽料浆温度＞50℃。

（4）渗透液流量＞20m3/h。

（5）循环泵频率：以设备运转时不震动为最大控制频率。

（6）渗透关闭时间间隔30～60min/次。

3.2 操作要求及工艺改进

设备在运行当中，发现部分提高设备利用率、提高设备使用寿命的方法，并加以改进，提高了设备性能和简化操作。

（1）将原来的反吹风系统去除。原因：反吹风系统造成设备震动，瞬间压升大，已损坏备件；去除后优点：不影响设备正常使用，减少压升对设备造成的影响。

（2）浓缩液出口气动阀门更换成电动阀门。原因：气动阀门不稳定，容易突然关闭，造成设备内迅速压升；更换后优点：电动阀门无论断电、短路均保持原来状态，不会造成设备内部压力迅速升高。

（3）酸洗流程改为碱煮。原因：酸洗效果不好，也会腐蚀设备及管道；改变后优点：碱煮流程不损坏设备，碱煮时物料流动速度快，更易清通，再生率高。

（4）物料进设备前增加细过滤网。原因：物料中含有细小的颗粒，容易堵塞通道；增加筛网优点：将大于4mm的颗粒过滤掉，避免堵塞管道，提高设备使用寿命。经过上述改进，设备运转率、设备（膜管）使用寿命提高了50%，大大降低的设备的维护费用。

4 效益计算

4.1 经济效益

表1 未浓缩与浓缩料浆洗涤过程指标对比表

使用陶瓷膜过滤机，提高料浆固含量一倍以上。对比移动盘洗涤未经过浓缩的料浆与浓缩后的料浆，其效率差异较大。见表1，移动盘洗涤过程中各项指标对比。

从对比表看，未经过浓缩的浆液洗涤时效率低、能耗高，产能估计低20%～30%左右（相对经过浓缩的浆液）。不经过浓缩直接洗涤料浆，将会导致生产线产能不足，满足不了烘干设备需求。

4.2 社会效益

陶瓷膜过滤机设备投用后，效果显著，验证了无机膜技术成功应用于冶金行业的可行性。该设备具有自动化程度高一键操作、高固含浆液保持流动性不堵塞设备、设备运行安全系数高、各项指标均达到生产线设计要求，相比其他类型的浓缩工艺或设备，具有突出的优点。

5 结语

陶瓷膜过滤机在超细氢氧化铝生产中应用十分成功，能解决具有特殊性质的浆液，如：高碱度、极细颗粒、高固含量等问题。设备在长时间应用过程中寻找到了科学的膜管再生工艺、较为合理的维护保养方法，令该设备发挥了超长作用。