液体硅酸钠过滤装置的研究

王敬伟，纪发达

（山东龙港硅业科技有限公司，山东 潍坊 261300）

0 引言

过滤装置是工业生产中常见的通用设备。过滤设备总体分为真空和加压两类，真空类常用的有转筒、圆盘、水平带式等，加压类常用的有压滤、压榨、动态过滤和旋转型等。

间歇式加压过滤机的工作压力：0.3-0.8Mpa，最高可达3.5Mpa，适用于固、液密度差较小而难于沉降的分离，或固体含量高和要求得到澄清的液体，或要求固相回收率高，滤饼含湿量低的场合。压滤机的过滤推动力大，过滤速率高，单位过滤面积占地面积小，对物料的适应能力强，过滤面积选择范围宽，应用十分广泛[1]。

板框压滤机的结构简单，制作方便，操作压强高，过滤面积大，适于粘细物料，滤渣含湿量低，缺点是间歇操作，生产效率低，劳动强度高，滤布损失快。

硅酸钠是一种可溶性无机硅酸盐，俗称水玻璃，商品名泡花碱。硅酸钠是无机硅化合物中发展最广泛的产品，作为一种基础无机化工原料，用来生产白炭黑、沸石分子筛、硅胶、硅溶胶、偏硅酸钠等各种硅酸盐类产品。在轻工业中是洗衣粉、肥皂等洗涤剂中不可缺少的原料，也是水质软化剂、助沉剂；在纺织工业中用于助染、漂白和浆纱；在机械行业中广泛用于铸造、砂轮制造和金属防腐剂等；在建筑行业中用于制造快干水泥、耐酸水泥、防水油、土壤固化剂、耐火材料等；在农业方面可制造硅素肥料；作为粘合剂，广泛应用于纸板(瓦楞纸)纸箱、焊条、涂料等的制造。其用途十分广泛，在国民经济中有着重要作用。

硅酸钠有固体和液体两种形态，化学式为Na2O·n SiO2，它是一种无机硅化物的母体产品，液态硅酸钠是根据石英砂与碱的不同比例及碱的不同种类加以区分的，外观呈现粘稠液体。液体硅酸钠生产包括反应与过滤两大工序，其中液体硅酸钠的过滤尤其重要，过滤的精度及速度决定了产品的质量及产能。液体硅酸钠的精制过程中需要通过物理方法除去液体中的不溶性杂质，获得透明澄清的硅酸钠溶液，而现有技术中多采用板框过滤机对液体硅酸钠进行过滤，得到了澄清透明、基本无混浊的滤液。

1 过滤装置的研究与改进

针对不同介质的要求选择最有效的过滤方式，可以降低生产成本[2]。目前，无机硅生产行业中，对液体硅酸钠（泡花碱）进行过滤的装置大都为板框式压滤机，同时辅助以吸滤工艺。压滤装置过滤时通常是在推动力或者其他外力作用下将悬浮液透过滤袋，固体颗粒及其他物质被滤布截留，以此来得到纯净的液体硅酸钠。板框抽滤装置在负压过滤时，硅酸钠流体中存在的未完全反应的石英砂和未反应原料等杂质会附着在板框抽滤装置的滤网上，堵塞滤网的滤孔，导致板框抽滤装置过滤效率降低。因此需定期用热水进行冲洗，去除滤网上附着的石英砂。在清洗过程中，硅酸钠流体会流淌污染生产车间；另外过滤池在工作一段时间之后，底部会沉积大量未完全反应的石英砂，因此也需要定期人工挖掘清理，在此过程中也会造成生产车间的环境污染；清洁生产车间增大了工作人员的工作量和热水消耗，因此影响了企业经济效益，同时也产生了液体废物，造成环境污染；另外通过板框抽滤装置过滤是一种间歇生产工艺，也无法应用于硅酸钠连续生产工艺中。板框式压滤机存在设备成本高，占地面积大，过滤效率低等缺点。而且板框式压滤机一般采用滤布，由于滤布多为固定结构，在过滤类似液体硅酸钠这种高粘稠度液体时容易破损，需要频繁地更换滤布，不能长期连续稳定运行，降低了工作效率，造成产品质量的下降，而且黏性使得滤布更难清洗，提高清洗成本。

要解决的技术问题是提供一种液体硅酸钠过滤装置，其不易损坏，能够保证连续生产，从而消除上述技术缺陷。所采取的技术方案如下。

一种液体硅酸钠过滤装置，包括过滤壳体，过滤壳体的内部上方设置有集料管，集料管有至少一个集料口，集料口上安装有金属过滤网片。

图中：1.过滤壳体，2.出料口，3.进料口，4.集料管，5.集料口，6. 金属过滤网片，7.上封头，8.出渣口；61.金属过滤网，62.内腔。

为了使技术手段、创新特点、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述如下：

如图1和图2所示，一种液体硅酸钠过滤装置，包括过滤壳体1，过滤壳体1的上部设置有出料口2，下部设置有进料口3，过滤壳体1的内部上方设置有集料管4，集料管4连接出料口2，集料管4开设了10个集料口5，每个集料口5上安装有金属过滤网片6，金属过滤网片6采用金属过滤网61 成型的网板，网板的内腔62为空心结构。金属过滤网片6具有较高的强度和较长的使用寿命，并且在过滤高浓度高粘稠度液体时具有良好的适应能力， 不易损易破，避免了频繁的更换，保证了生产的连续性，提高了产品质量。

图1 过滤装置结构示意图

图2 金属过滤网片的剖面结构示意图

过滤壳体1的上封头7利用螺栓固定，为可拆卸式安装，且能够横向移动，同时在过滤壳体1的底部设置有出渣口8，在冲洗金属过滤网片6时这种设计非常有效，即：将上封头7横向移动，直接用水冲刷金属过滤网片6，冲刷下的废渣通过底部设置的出渣口8排出，清洗方便，操作量减小。

工作过程如下：硅酸钠连续生产时，液体硅酸钠从中间罐输送到过滤装置中，液体硅酸钠从进料口3进入，液体硅酸钠以一定速度从金属过滤网61表面流过，在一定工作压力作用下，滤网外表面的一部分液体硅酸钠经过滤进入网板的内腔62，同时滤网外表面残留的未完全反应的石英砂则在液体硅酸钠流动作用下被涂在金属过滤网61外表面，反复进行预涂，逐渐形成滤饼，直至硅酸钠溶液透明澄清为止，最后经由集料口5进入集料管4，最终从出料口2导出澄清液体[3]。

技术改进：

（1）金属过滤网片包括由金属过滤网成型的网板，网板的内腔为空心结构；（2）过滤壳体的上封头为可拆卸式安装；（3）过滤壳体的底部设置有出渣口；（4）过滤壳体设置有进料口和出料口，出料口与集料管连通；（5）根据实际情况采用多个网板，多个网板集成安装于过滤壳体内。

采用上述技术方案的有益效果是：

在过滤壳体内部上方设置有集料管，然后在集料管的集料口上安装有金属过滤网片，金属过滤网片包括由金属过滤网成型的具有空心内腔的网板，其中金属过滤网片具有较高的强度和较长的使用寿命，并且在过滤高浓度高粘稠度液体时具有良好的适应能力，不易损易破，避免了频繁的更换滤布，保证了生产的连续性，提高了产品质量。

通过反冲洗管路输进高压水对所有腔室内的滤筒进行冲洗，冲洗水从排水侧排出，实现整体冲洗，减少人工清洗的麻烦，使用效果明显，利于生产[4]。

过滤壳体的上封头为可拆卸式安装，可以横向转动，在冲洗时，可以打开上封头，直接用水冲刷金属过滤网片，冲刷下的废渣通过底部设置的出渣口排出，从而方便清洗，减小操作量。

过滤装置内部的硅酸钠液体能够快速进入集料管，提高了工作的效率，而且防止了硅酸钠液体粘附在装置内部，造成资源的浪费，同时避免了因存在黏液而清洗装置的麻烦。锥形出渣口更便于收集未溶解的原料，提高了装置的功能性，使得装置更具实用性[5]。

总之，新型过滤装置保证了生产的连续性，能高效快速过滤高浓度高粘稠度的液体硅酸钠，过滤后液体澄清度高，提高了产品质量。

2 结语

通过对过滤装置进行系统全面的改造、优化，使过滤装置利用系数大幅度提高，解决了以往板框抽滤装置需定期清洗、滤网易破损的问题，实现了硅酸钠过滤生产的连续性；过滤壳体的上封头为可拆卸式安装，方便清洗，减小操作量，同时解决了以往需定期清洁生产车间的问题，降低工作人员的工作量和热水消耗，为企业增加了经济效益。该过滤装置整体结构简单，过滤效率高，操作简便，且能耗低，占地面积小，实现节能减排，使用效果好；投资成本低，作业率高，运行维护费用低；提升了产品质量，改善了生产车间的环境，提升了作业人员的工作条件，取得良好的经济效益和社会效益；经济环保，操作简单，有利于推广使用。