王 莉

（宜賓天原集團(tuán)股份有限公司，四川 宜賓 644004）

鈦白粉是白色顏料之王，因?yàn)樗哂袃?yōu)良的光學(xué)性能和顏料性能所以備受青睞。鈦白粉的生產(chǎn)工藝有硫酸法和氯化法兩種，但后處理工段的工藝過程基本是一樣的，包括前粉碎（硫酸法）、分散、濕磨、分級(jí)、包膜、水洗、干燥、粉碎和包裝等多道工序。

其中，經(jīng)過包膜后的鈦白粉漿料含有許多水溶性鹽類。這些水溶性鹽類主要來自包膜時(shí)所產(chǎn)生的鹽（如Na2SO4）、硫酸法煅燒前所加入的鹽處理劑、氯化法生產(chǎn)氧化除疤時(shí)加入的巖鹽、濕法脫氯時(shí)產(chǎn)生的可溶性鹽等。這些鹽類特別是氯化物鹽類的氯根不除去將會(huì)影響產(chǎn)品涂料的應(yīng)用性能，如研磨分散性、漆料貯存穩(wěn)定性和漆膜的耐水性、耐候性。SO42-在電泳涂漆過程中顯示出很大的危害性，氯根易使產(chǎn)品變黃、白度下降。通常生產(chǎn)中采用多級(jí)過濾、水洗的工藝除去這些水溶性鹽類[1]。

過濾和水洗過程中會(huì)產(chǎn)生濾液和洗水，因鈦白粉顆粒很細(xì)（0.20 μm～0.35 μm），尤其是氯化法鈦白粉，會(huì)有部分顆粒穿過濾布被帶入濾液和洗水中，需進(jìn)行回收。由于廠房空間有限，選擇了燭式過濾器回收濾液和洗水中的鈦白粉顆粒。

1 燭式過濾器

1.1 工作原理

燭式過濾器為濾餅層過濾器，具有過濾和增稠作用，現(xiàn)已在多個(gè)行業(yè)成熟應(yīng)用。燭式過濾器的結(jié)構(gòu)類似袋式除塵器，都是從下部進(jìn)料（氣），上部出料（氣），設(shè)備內(nèi)部裝有多條過濾介質(zhì)（濾布），只是袋式除塵器用于氣固分離，而燭式過濾器用于液固分離；兩者的工作原理也相似，均有過濾、反吹卸餅（清灰）階段，只是袋式除塵器有在線清灰和離線清灰兩種方式，而燭式過濾器通常采用離線卸餅的方式，即間歇運(yùn)行。

工業(yè)用燭式過濾器筒體里配置幾十甚至上百根濾芯，通常幾根濾芯為一組并聯(lián)接到一根集液管，濾芯上套有濾布作為過濾介質(zhì)，且濾芯表面設(shè)計(jì)有通液口，便于液體匯集到集液管內(nèi)部排出過濾器。如圖1所示，工作時(shí)，液體由下部進(jìn)料口進(jìn)入過濾器，穿過濾布時(shí)粗顆粒會(huì)在濾布表面逐步形成濾餅。過濾初期，濾餅層厚度不夠時(shí)，無法過濾清澈，則需打開循環(huán)口閥門進(jìn)行預(yù)過濾，待出液清澈后，從清液出口排出，進(jìn)入正常過濾階段。隨著過濾時(shí)間的延長，濾餅層超過一定厚度，液體通過濾餅層的速率降低，過濾器的通量降低，此時(shí)需進(jìn)行反吹卸餅。停止進(jìn)料，打開壓縮空氣反吹口和排渣口，壓縮空氣反向通過濾布，吹掉黏附在濾布表面的顆粒，并從排渣口排出。然后重新進(jìn)液，進(jìn)入下一輪過濾周期。

圖1 燭式過濾器主要管口示意圖

1.2 工藝特點(diǎn)

1）與傳統(tǒng)沉降法不同的是：相同處理量的情況下，燭式過濾器的占地面積小、基建費(fèi)用少；但設(shè)備運(yùn)行成本相對(duì)偏高，需定期更換濾布。

2）過濾精度高：燭式過濾器能處理0.2 μm～100 μm 物料。

3）全密閉操作，渣漿回收方便，有助于清潔生產(chǎn)和現(xiàn)場7S 的管理。

2 應(yīng)用情況

2.1 后處理工藝流程

后處理工藝流程見下頁圖2。后處理工藝流程簡述：從壓濾機(jī)來的鈦白粉濾液匯集到濾液收集槽，由輸送泵送入燭式過濾器進(jìn)行過濾。在過濾初期，需打開循環(huán)閥門進(jìn)行預(yù)過濾，待出口濾液變清后再將清液送到后工段進(jìn)行處理。使用到一個(gè)周期后，燭式過濾器的壓差變大達(dá)到排渣要求，此時(shí)停輸送泵停止進(jìn)液，準(zhǔn)備排渣。將收集在燭式過濾器內(nèi)的鈦白粉稠漿排到稠漿槽，再由輸送泵送至稠漿高位槽暫存，逐步添加到包膜后儲(chǔ)槽進(jìn)行回用。待燭式過濾器排渣完成后，重新進(jìn)濾液開始下一輪過濾工作。

圖2 后處理工藝流程圖

2.2 工程設(shè)計(jì)建議

1）選材的問題：通常氯化法鈦白粉濾液中氯根含量較高（約10 g/L），且需定期使用強(qiáng)酸清洗濾布，故設(shè)備筒體、濾芯、濾布、緊固件等物料接觸部分均需使用耐酸、耐氯離子腐蝕的材質(zhì)，如襯膠、塑料或2507雙相不銹鋼。

2）濾布的選型：雖然燭式過濾器的過濾精度高，能處理0.2 μm～100 μm 物料，但鈦白粉的包膜配方不同，濾餅的黏度不同，為了選擇更適宜的濾布型號(hào)，建議請(qǐng)?jiān)O(shè)備供應(yīng)商通過物料實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行選擇。

3）過濾面積的確定：因涉及預(yù)過濾及定期排漿，會(huì)消耗一定的時(shí)間，需結(jié)合物料實(shí)驗(yàn)得到的過濾周期核算過濾面積；當(dāng)濾餅黏度高時(shí)，需設(shè)計(jì)一定的富余量。

4）排渣管道斜度：許多粉塵安息角的平均值約為35°～40°，金紅石型鈦白粉粗品的安息角為26.12°，無有機(jī)處理的鈦白粉安息角為36.5°；同時(shí)，同一種粉塵粒徑愈小，安息角愈大；含水率愈大，安息角愈大[2]。氯化法鈦白粉的粒徑細(xì)安息角會(huì)更大，加之此工況下未進(jìn)行有機(jī)處理黏度高，那么稠漿易粘壁、不易流動(dòng)，故排渣管道不易過長，應(yīng)盡量垂直布置不傾斜，若現(xiàn)場空間有限，建議傾角控制在35°以內(nèi)。

2.3 應(yīng)用效果

如表1 運(yùn)行情況看，后處理工藝產(chǎn)生的濾液、洗水經(jīng)燭式過濾器處理，其出口清液的懸浮物ρ（SS）＜20 mg/L 能夠滿足工藝需求。

表1 燭式過濾器處理濾液、洗水前后效果對(duì)比表

3 運(yùn)行中存在的問題及解決辦法

3.1 清液固含量高

運(yùn)行過程中出現(xiàn)出口清液固含量高的情況，懸浮物SS 質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過了800×10-6，延長預(yù)過濾時(shí)間仍無緩解。在設(shè)備供貨商的指導(dǎo)下，通過幾次開蓋檢查發(fā)現(xiàn)，濾布卡環(huán)松動(dòng)、掉落存在短路現(xiàn)象，集液管接頭處嚴(yán)密性不夠，也造成濾液短路。故應(yīng)選用結(jié)構(gòu)牢固的濾布卡環(huán)，更換濾布的過程中需保證濾布卡環(huán)和集液管接頭處的裝配精度。

3.2 腔體壓力上升

生產(chǎn)過程中，因回收的鈦白粉顆粒較多，過濾器腔體壓力會(huì)逐步上升，處理水量會(huì)降低，此時(shí)需進(jìn)行排渣。為了讓燭式過濾器長期處于一個(gè)良好的運(yùn)行狀態(tài)，可根據(jù)實(shí)際情況確定排渣周期，通常以腔體壓力值為參考，當(dāng)腔體壓力達(dá)到規(guī)定值時(shí)，及時(shí)進(jìn)行排渣及沖洗。

3.3 排渣周期短

因?yàn)V液的固含量相對(duì)較高，運(yùn)行一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)，過濾器的排渣周期偏短，對(duì)產(chǎn)量造成了一定的影響。為延長排渣周期，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)后，將濾液送回壓濾機(jī)重復(fù)過濾一次，再送入燭式過濾器。這樣降低了燭式過濾器進(jìn)口濾液的固含量，延長了排渣周期。

4 結(jié)論與建議

本公司針對(duì)氯化法鈦白粉顆粒極細(xì)（0.2 μm～0.35 μm），以及濾液中氯根含量較高（其質(zhì)量濃度約10 g/L）特點(diǎn)，結(jié)合廠房空間有限因素，在后處理工段采用燭式過濾器回收濾液和洗水中的鈦白粉顆粒。經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐與摸索，通過硬件及管理手段的優(yōu)化，確保燭式過濾器能連續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行且滿足工藝要求，為國內(nèi)氯化法鈦白粉后處理生產(chǎn)提供了寶貴的借鑒經(jīng)驗(yàn)。建議氯化法鈦白粉同行在應(yīng)用時(shí)，應(yīng)結(jié)合公司自己的實(shí)際工藝及清液固含量需求進(jìn)行設(shè)計(jì)與優(yōu)化。