过滤助剂在平盘过滤机过滤氢氧化铝中的应用

李庆元

（广西华银铝业有限公司，广西德保533700）

[摘要]氢氧化铝通常通过过滤的方法进行脱水，降低氢氧化铝中水分含量可以降低生产成本，实现节能降耗。本文主要阐述了过滤助剂在过滤氢氧化铝中的应用，通过在平盘过滤机生产中添加过滤助剂，可以提高设备产能，降低产品水份，实现低投入，高产出。

[关键词]氢氧化铝  过滤助剂  应用

    工业用氢氧化铝用途比较广泛，大部分的氢氧化铝用于生产氧化铝作为电解铝锭的原料，同时，它还作为各种铝化物原料、塑料、橡胶等易燃材料的阻燃添加剂；人造大理石填料、造纸、表面色料、涂料、牙膏基材、氟化盐、人造玛瑙、建筑材料的速凝填充剂；模塑材料填充、橡塑材料的填充等。工业用氢氧化铝被广泛地应用于工业生产和加工中。

    在氢氧化铝生产工艺过程中，分解出来的氢氧化铝通常通过平盘过滤机过滤的方法进行洗涤、脱水。但过滤后的氢氧化铝依然包含5%-8%左右的水分，此部分水分在后续的焙烧工序中将消耗大量的热量。因此,降低氢氧化铝的附水，对提高平盘过滤机的产能，降低能源消耗，有着重大的现实意义。

    常见的强化过滤的方法有两种：物理机械方法和物理化学方法。物理机械方法主要通过增加过滤系统的压差、增加过滤系统的能量、通过过滤系统及物料的温度来达到降低水分的目的。而物理化学方法则主要通过添加化学过滤助剂来达到降低水分的目的，该方法的优点在于可以不改变现有工艺流程和设备，实现强化脱水的目的。

1过滤助剂在过滤过程中的作用及机理

    使用平盘过滤机过滤的氢氧化铝是白色胶状物资，不溶于水，有强烈的吸附性，具有两性——既能与酸反应，又能与强碱反应，但与弱碱不发生反应，无毒。过滤助剂通过添加在用于洗涤氢氧化铝的洗水中，通过与洗水混合，作用于氢氧化铝的表面，达到降低氢氧化铝附着水分的目的。

1.1过滤助剂在过滤过程中的作用

1.1.1 改善产品质量。平盘过滤机过滤后产品氢氧化铝附水降低，可降低下一工序能源消耗。

    1.1.2在平盘过滤机过滤氢氧化铝的过程中，添加过滤助剂后，可减低氢氧化铝过滤原液中的氢氧化铝固形物与过滤滤布的表面接触，从而避免了过滤滤布空隙出现的堵塞现象，降低氢氧化铝固形物与过滤滤布表面的过滤阻力，使这样可延长过滤滤布的使用周期和使用寿命，降低平盘过滤机滤布、滤网，压条等的消耗。

    1.1.3使用过滤助剂后，在平盘过滤机的滤网上部的氢氧化铝滤层由简单薄层过滤变为厚层过滤，提高了平盘过滤机运行时间的单位产量，同时得到高质量的滤液。

   1.1.4因洗涤用的洗水中增加过滤助剂，使形成的氢氧化铝滤饼疏松，可加大滤液通道，降低了过滤阻力，增加平盘过滤机过滤过程中滤液流速。这样就可以降低平盘过滤机系统的真空泵负荷，达到节能降耗的目的。

1.2过滤助剂在过滤过程中的机理

    过滤助剂是由亲水的极性基团和疏水的非极性基团两部分组成的化合物。过滤助剂在洗水中被加入，混合过滤助剂后的洗水在洗涤系统中用于氢氧化铝的洗涤，与氢氧化铝及滤液进行充分接触，过滤助剂的基团一方面通过降低滤液的表面张力，从而降低氢氧化铝滤饼孔隙毛细压力和驱动滤饼残留水分；另一方面降低了水分在氢氧化铝颗粒表面吸附，减少氢氧化铝颗粒固体表面自由能和增大氢氧化铝颗粒固体表面接触角，从而导致氢氧化铝滤饼表面疏水作用。

2过滤助剂在某厂平盘过滤机过滤氢氧化铝的应用

2.1平盘过滤机目前的状况

    随着生产的不断深入，企业对平盘过滤机的产能、产品的质量及设备的运转率有更高的要求。在生产过程中为增加平盘过滤机的产能和提高设备运转率，通过对平盘过滤机系统优化改造科研攻关，已经从平盘过滤机系统的流程分布，设备配置，工艺指标等涉及到系统产能的方方面面进行了调整。如果仅仅从进行设备和工艺改造来提高设备运转率或台时产量，其调节余地已经很小。

    同时在生产中，平盘过滤机进料的性能是时刻变化的，当上一工序分解产品粒度细化时，氢氧化铝滤饼的过滤、洗涤、干燥性能都显具降低，致使平盘过滤机系统的产能降到设计产能以下。同时造成过滤后的氢氧化铝含水率高，会使后续工序消耗了大量的能源。

要提高平盘过滤机的产能，降低过滤氢氧化铝产品含水率，就必须从强化过滤方法的方面着手。因此在过滤时添加过滤助剂来提高平盘过滤机的产能是目前的最好选择。

    平盘过滤机基本参数如下：

    过滤面积：62m²/台

    设计进料流量：115m³/台.h

    设计产能：92t/台.h

    设计产品附水：小于10％

2.2  过滤助剂的应用

    过滤助剂是一种表面活性物质，能改善被过滤物料的表面性能，降低物料和水的表面亲和力，同时又不引起生产成本的明显上升，不影响最终产品化学品质，添加剂本身不在流程中富集，在国外氧化铝厂已经有成功的使用。

    添加方法是：将过滤助剂加入到系统的洗水中，添加量为65g/t.氢氧化铝。

    2.2.1过滤助剂添加流程

将过滤助剂注入到平盘过滤机洗水泵的进口（如图所示），通过洗水泵将其在洗水中混合均匀，添加量由添加流程中的计量泵控制，计量泵在投用前已经进行了标定。

▲  生产中过滤助剂添加流程

 2.2.2试验情况说明

在过滤助剂应用在平盘过滤机生产前，为观察添加过滤助剂前后平盘过滤机生产产能及产品附水的变化情况， 在相同的两台平盘过滤机系统上分别进行添加试验，每次试验持续一个滤布周期。进行试验时，平盘过滤机系统产能按100％－135％调节，同时平盘过滤机系统的生产工艺参数和操作方法维持不变。

▲  没有添加过滤助剂的平盘过滤机滤饼状况

添加过滤助剂后，平盘过滤机盘面状况变化大，生产中通过测量及分析表明，平盘过滤机过滤效果更佳，滤液在氢氧化铝滤饼上停留时间短，滤饼厚。

▲  添加过滤助剂后的平盘过滤机滤饼状况

2.2.3试验数据

   a、1＃平盘试验数据（如下表）

    从表中1#平盘过滤机数据可以看出：加入添加过滤助剂后，产量提高8.4%，滤饼附水平均降低至2.33％。1#平盘过滤机添加过滤助剂后产能提高，氢氧化铝附水降低。

    b、2＃平盘试验数据（如下表）

    从表中2#平盘过滤机数据可以看出：加入添加过滤助剂后，产量提高15.5%，滤饼附水平均降低至2.32％。#平盘过滤机添加过滤助剂后产能提高，氢氧化铝附水降低。

2.2.4生产注意事项

     a、 平盘过滤机用于氢氧化铝洗涤的洗水温度对过滤助剂溶解影响很大。为了保证快的溶解速度，洗水温度应控制在80～95℃之间。

     b、 在气温下降到10℃以下时，可利用加温装置对过滤助剂进行加温并进行适当搅拌，确保过滤助剂拥有流动性不变。

     c、 在洗水进入平盘过滤机系统进行洗涤氢氧化铝之前，让洗水与过滤助剂充分混合，是保证良好过滤效果和降低过滤助剂用量的有效途径。

2.2.5过滤助剂在其它行业的应用

    过滤助剂除了在平盘过滤机洗涤氢氧化铝得到成功应用外，同时在国内诸多行业进行了应用研究。例如：在矿物浮选厂精矿脱水作业中,为了获得一定的脱水效果,减少糟矿的滤饼水分,要添加过滤助剂剂,这是国外内近年来的一个发展发展；在超细粒浮洗精煤脱水过滤中,研究结果表明,过滤助剂能改善超细粒浮选精煤的脱水效果,在技术和经济上是可行的。

    3  结论

  3.1 生产实践表明，平盘过滤机通过添加过滤助剂，能够使过滤氢氧化铝产能提高10%左右，产能的提高带来了单位原材物料消耗下降和单位能耗降低，给生产企业带来可观的经济效益。  

  3.2 过滤的氢氧化铝大部分用于焙烧成冶金级氧化铝，焙烧过程需要使用燃料加热脱出氢氧化铝的水分。附水降低，将减少能源消耗。生产实践表明，氢氧化铝附水每降低1%，一座年产200万吨氧化铝的工厂每年将节约250吨标煤，因此，通过添加过滤助剂降低氢氧化铝附水，企业生产达到了节能降耗的目的，经济效益显著。

  3.3 在添加助滤助剂过程中，平盘过滤机的生产保持连续稳定运行，管道阀门及相关槽罐未发生堵塞现象，添加过滤助剂没有对平盘过滤机生产流程造成影响。

[作者简介]李庆元（1973-），广西华银铝业有限公司氧化铝厂焙烧车间主任，本科。广西德保533700。