立式隔膜压滤机在钛白后处理洗涤过滤生产中的应用探讨

贾高文　熊明锡

摘 要：通过探讨卧式和立式两种不同型式的隔膜压滤机在钛白后处理洗涤过滤生产中的应用情况，立式隔膜压滤机在满足工艺产品质量的前提下，更适用于生产要求，可尝试推广。

关键词：立式隔膜压滤机；洗涤过滤；钛白；应用；探讨

1 概述

钛白工艺后处理生产过程中，经过包膜处理后的二氧化钛颗粒表面附着有大量的可溶性盐，必须在干燥之前予以除去，否则盐类将在干燥过程中残留在钛白粉产品中，严重影响产品的应用性能，特别是研磨分散性和耐候性。因此，必须采用洗涤过滤的方法除去，其洗涤过滤设备主要包括真空转鼓过滤机、真空叶滤机、隔膜压滤机。通过多年的摸索和使用，卧式隔膜压滤机技术及应用逐渐成熟，已基本取代真空转鼓和叶滤机，成为后处理洗涤过滤设备的首选。

近年来，国内钛白粉厂大力推进设备大型化、自动化的扩能改造升级，洗涤过滤设备也将迎来新一轮的升级改造和更新换代。具有操作维护难度大、造价高、专有技术保密等特点的立式隔膜压滤机，因其更具备产能大、洗涤过滤周期短、全自动化操作等优点，必将受到更多钛白生产企业摸索、试验和探讨，以期代替卧式隔膜压滤机，在后处理洗涤过滤工序得到大规模的推广和应用。

2 产能及选型

以100kt/a钛白生产线为例，按年工作时间7200h对隔膜压滤机进行选型计算。

2.1 卧式隔膜压滤机

卧式隔膜压滤机由机架、厢式滤板和隔膜滤板、滤布、洗布机等组成。一个完整的操作周期包括进料、预压榨、洗涤、压榨、反吹、卸料、洗布等过程，钛白浆料通过泵送入隔膜压滤机，直至达到额定进料量。在隔膜滤板内压榨水的作用下初步压紧腔室内的二氧化钛滤饼，在压缩空气的作用下吹扫进料孔残留的浆料，然后用脱盐水对滤饼进行洗涤，除去滤饼中的可溶性盐，水耗约12t/t钛白。洗涤后在隔膜腔室中通入压榨水对滤饼进行压榨，以降低滤饼的含水率，得到更高的固含量。洗涤过滤合格后，进行卸饼，完成一个操作周期，过程约4h。同时，每天对滤布进行在线高压洗涤，过程约2h。

根据国内钛白粉厂对卧式隔膜压滤机的选型数据，如：过滤面积为500m2、滤板尺寸为1.5m×2m，116个滤室，每个滤饼厚度为40mm，滤室容积为8.12m3。按滤室面积为滤板面积的85%计算，即单板过滤面积1.275×1.7=2.1675m2，以出料固含量50%、TiO2浆料密度1614kg/m3、干料密度807kg/m3计，则每个洗涤周期的干物料质量为：2.1675×0.04×116×1.614×0.50=8.116t，每个洗涤过滤周期4h，同时考虑洗布、卸饼等人工操作的时间衔接不紧凑，每年单台压滤机产能为：7200÷4×8.116×95%=13878.6t/a，10万吨产能需该型压滤机7.2台，取整8台。

2.2 立式隔膜压滤机

立式隔膜压滤机程序控制工作模式有六个过程：进料、预压榨、滤饼洗涤、压榨脱水、滤饼吹干、卸饼与滤布洗涤，水耗约5t/t钛白，整个过程约20min，可通过程序设定实现自动控制，过程无需人为干预。

LAROX立式隔膜压滤机在国外钛白行业洗涤过滤的应用，产品性能不受影响，具有成功应用业绩。同时该设备具有以下特点：全自动运行，减少操作人员，以及因人工操作引起的对产品影响和质量的波动；立式布置，设备占地面积小；滤板水平放置，每个腔室单独进料、进水和进气，采用重力+压力过滤方法，形成的滤饼厚度及固体颗粒分布均匀，洗涤过程不会有短路现象，产品质量稳定；洗涤水耗量低，最低可达3.5t/tTiO2；滤饼固含量高；卸料时间短，卸料同时清洗滤布，保证生产过程滤布的透气性良好；过滤面积可扩展，可有效根据生产情况调整设备生产能力；同时由于采用一条连续滤布，更换滤布远较卧式隔膜压滤机方便、时间短。但由于设备结构复杂、转动件多、自动化程度高，所以设备维护量大，维护和检修技术水平要求较高；滤布既作为过滤介质又作为卸料中的传输介质，磨损严重、寿命短。

根据立式隔膜压滤机已有经验计算，湿滤饼厚度22mm，固含量65%，TiO2浆料密度1970kg/m3，则单位时间面积产能为：0.022×1×1970×0.65×（60÷20）=84.513kg/m2.h，若考虑每个周期5min的时间余量，0.022×1×1970×0.63×（60÷25）=65.53kg/m2.h，按年生产7200h，则10万吨需过滤面积为：100000×1000÷65.53÷7200=211.95m2，可选用两台108m2规格的立式隔膜压滤机。进一步考虑生产余量，选用两台132m2。

3 投资及对比

3.1 一次性投资

卧式隔膜压滤机主体设备720萬元，压榨、洗涤等系统及配套设备设施1000万元，合计一次性投资1720万元；立式隔膜压滤机主体设备2280万元，压榨、洗涤等系统及配套设备设施890万元，合计一次性投资3170万元。立式隔膜压滤机一次性投资高出1450万元。

3.2 生产运行及维护成本

卧式隔膜压滤机水、电、蒸汽、压缩空气、滤布维护、人工成本、后续干燥成本等生产年运行投资5530万元；立式隔膜压滤机水、电、蒸汽、压缩空气、滤布维护、人工成本、后续干燥成本等生产年运行投资3620万元。立式隔膜压滤机年生产运行及维护成本低1910万元。

综合立式与卧式隔膜压滤机的设备购置、配套设备设施建设、生产运行及维护成本，投资建设到生产一年时间内，立式隔膜压滤机可节约460万元；在考虑土建投资、后续生产运行成本等因素，立式隔膜压滤更节省投资。

4 维护及检修

4.1 日常维护

日常生产过程中，正常的设备紧固、清扫、润滑等维护，立式隔膜压滤机因占地面积小、附属设备少，维护较为简单、便捷，但因设备自动化程度高，要求保养勤、维护效率高、技术性强；卧式隔膜压滤机占地广、附属设备多，维护劳动强度大、维护时间长。

4.2 维修及备件更换

卧式压滤机滤板结构简单，重量较轻，2-3人即可实现拆装，过程中吊车配合作业，方便快捷，维修简单且技术成熟；在更换滤布时，由于数量大，一次性更换耗时长。立式压滤机整台仅一条滤布，熟练工人一人两小时即可完成更换；若考虑滤板更换、液压系统维护维修、电气系统故障清除等大修，立式隔膜压滤机因存在较强的专业性和较大的劳动强度，需要经过技术培训和长期培养的专业人员，维修困难。由于滤板组结构复杂，每块滤板由主板、隔膜、格栅和框架等组成，并附属导液槽、滤布驱动辊、若干螺栓等，维修、更换、拆装时需要借助专用工具、气动扳手、手拉葫芦、电动葫芦等工具，同时需配备较多人力，且维修过程复杂、专业技术性强、拆装过程费时费力，每年大修的时间达150h。

5 结束语

通过对比，立式隔膜压滤机在钛白后处理洗涤过滤生产中有以下特点，在应用上更优于卧式隔膜压滤机。

（1）能满足钛白生产工艺要求，且较少人为干扰，产品质量稳定。（2）整体投资更优，长远来说更节约投资。（3）操作周期短，更利于产品质量的及时控制。（4）日常维护量少，节约人工成本，更利于现代工厂的自动化建设。（5）配套设施少，相应的配套维护成本更少。

参考文献

[1]许良江.立式压滤机用于脱水和洗涤作业[J].有色金属（选矿部分），1999（5）.

[2]唐建.国产隔膜压滤机代替真空叶滤机用于钛白粉生产中一二次水洗的可行性分析[C].全国钛白行业年会（2008）论文集，2008.