烛式过滤器在氯化法钛白粉后处理工段的应用

王 莉

（宜宾天原集团股份有限公司，四川 宜宾 644004）

钛白粉是白色颜料之王，因为它具有优良的光学性能和颜料性能所以备受青睐。钛白粉的生产工艺有硫酸法和氯化法两种，但后处理工段的工艺过程基本是一样的，包括前粉碎（硫酸法）、分散、湿磨、分级、包膜、水洗、干燥、粉碎和包装等多道工序。

其中，经过包膜后的钛白粉浆料含有许多水溶性盐类。这些水溶性盐类主要来自包膜时所产生的盐（如Na2SO4）、硫酸法煅烧前所加入的盐处理剂、氯化法生产氧化除疤时加入的岩盐、湿法脱氯时产生的可溶性盐等。这些盐类特别是氯化物盐类的氯根不除去将会影响产品涂料的应用性能，如研磨分散性、漆料贮存稳定性和漆膜的耐水性、耐候性。SO42-在电泳涂漆过程中显示出很大的危害性，氯根易使产品变黄、白度下降。通常生产中采用多级过滤、水洗的工艺除去这些水溶性盐类[1]。

过滤和水洗过程中会产生滤液和洗水，因钛白粉颗粒很细（0.20 μm～0.35 μm），尤其是氯化法钛白粉，会有部分颗粒穿过滤布被带入滤液和洗水中，需进行回收。由于厂房空间有限，选择了烛式过滤器回收滤液和洗水中的钛白粉颗粒。

1 烛式过滤器

1.1 工作原理

烛式过滤器为滤饼层过滤器，具有过滤和增稠作用，现已在多个行业成熟应用。烛式过滤器的结构类似袋式除尘器，都是从下部进料（气），上部出料（气），设备内部装有多条过滤介质（滤布），只是袋式除尘器用于气固分离，而烛式过滤器用于液固分离；两者的工作原理也相似，均有过滤、反吹卸饼（清灰）阶段，只是袋式除尘器有在线清灰和离线清灰两种方式，而烛式过滤器通常采用离线卸饼的方式，即间歇运行。

工业用烛式过滤器筒体里配置几十甚至上百根滤芯，通常几根滤芯为一组并联接到一根集液管，滤芯上套有滤布作为过滤介质，且滤芯表面设计有通液口，便于液体汇集到集液管内部排出过滤器。如图1所示，工作时，液体由下部进料口进入过滤器，穿过滤布时粗颗粒会在滤布表面逐步形成滤饼。过滤初期，滤饼层厚度不够时，无法过滤清澈，则需打开循环口阀门进行预过滤，待出液清澈后，从清液出口排出，进入正常过滤阶段。随着过滤时间的延长，滤饼层超过一定厚度，液体通过滤饼层的速率降低，过滤器的通量降低，此时需进行反吹卸饼。停止进料，打开压缩空气反吹口和排渣口，压缩空气反向通过滤布，吹掉黏附在滤布表面的颗粒，并从排渣口排出。然后重新进液，进入下一轮过滤周期。

图1 烛式过滤器主要管口示意图

1.2 工艺特点

1）与传统沉降法不同的是：相同处理量的情况下，烛式过滤器的占地面积小、基建费用少；但设备运行成本相对偏高，需定期更换滤布。

2）过滤精度高：烛式过滤器能处理0.2 μm～100 μm 物料。

3）全密闭操作，渣浆回收方便，有助于清洁生产和现场7S 的管理。

2 应用情况

2.1 后处理工艺流程

后处理工艺流程见下页图2。后处理工艺流程简述：从压滤机来的钛白粉滤液汇集到滤液收集槽，由输送泵送入烛式过滤器进行过滤。在过滤初期，需打开循环阀门进行预过滤，待出口滤液变清后再将清液送到后工段进行处理。使用到一个周期后，烛式过滤器的压差变大达到排渣要求，此时停输送泵停止进液，准备排渣。将收集在烛式过滤器内的钛白粉稠浆排到稠浆槽，再由输送泵送至稠浆高位槽暂存，逐步添加到包膜后储槽进行回用。待烛式过滤器排渣完成后，重新进滤液开始下一轮过滤工作。

图2 后处理工艺流程图

2.2 工程设计建议

1）选材的问题：通常氯化法钛白粉滤液中氯根含量较高（约10 g/L），且需定期使用强酸清洗滤布，故设备筒体、滤芯、滤布、紧固件等物料接触部分均需使用耐酸、耐氯离子腐蚀的材质，如衬胶、塑料或2507双相不锈钢。

2）滤布的选型：虽然烛式过滤器的过滤精度高，能处理0.2 μm～100 μm 物料，但钛白粉的包膜配方不同，滤饼的黏度不同，为了选择更适宜的滤布型号，建议请设备供应商通过物料实验，根据实验结果进行选择。

3）过滤面积的确定：因涉及预过滤及定期排浆，会消耗一定的时间，需结合物料实验得到的过滤周期核算过滤面积；当滤饼黏度高时，需设计一定的富余量。

4）排渣管道斜度：许多粉尘安息角的平均值约为35°～40°，金红石型钛白粉粗品的安息角为26.12°，无有机处理的钛白粉安息角为36.5°；同时，同一种粉尘粒径愈小，安息角愈大；含水率愈大，安息角愈大[2]。氯化法钛白粉的粒径细安息角会更大，加之此工况下未进行有机处理黏度高，那么稠浆易粘壁、不易流动，故排渣管道不易过长，应尽量垂直布置不倾斜，若现场空间有限，建议倾角控制在35°以内。

2.3 应用效果

如表1 运行情况看，后处理工艺产生的滤液、洗水经烛式过滤器处理，其出口清液的悬浮物ρ（SS）＜20 mg/L 能够满足工艺需求。

表1 烛式过滤器处理滤液、洗水前后效果对比表

3 运行中存在的问题及解决办法

3.1 清液固含量高

运行过程中出现出口清液固含量高的情况，悬浮物SS 质量分数超过了800×10-6，延长预过滤时间仍无缓解。在设备供货商的指导下，通过几次开盖检查发现，滤布卡环松动、掉落存在短路现象，集液管接头处严密性不够，也造成滤液短路。故应选用结构牢固的滤布卡环，更换滤布的过程中需保证滤布卡环和集液管接头处的装配精度。

3.2 腔体压力上升

生产过程中，因回收的钛白粉颗粒较多，过滤器腔体压力会逐步上升，处理水量会降低，此时需进行排渣。为了让烛式过滤器长期处于一个良好的运行状态，可根据实际情况确定排渣周期，通常以腔体压力值为参考，当腔体压力达到规定值时，及时进行排渣及冲洗。

3.3 排渣周期短

因滤液的固含量相对较高，运行一段时间后发现，过滤器的排渣周期偏短，对产量造成了一定的影响。为延长排渣周期，经过实验后，将滤液送回压滤机重复过滤一次，再送入烛式过滤器。这样降低了烛式过滤器进口滤液的固含量，延长了排渣周期。

4 结论与建议

本公司针对氯化法钛白粉颗粒极细（0.2 μm～0.35 μm），以及滤液中氯根含量较高（其质量浓度约10 g/L）特点，结合厂房空间有限因素，在后处理工段采用烛式过滤器回收滤液和洗水中的钛白粉颗粒。经过生产实践与摸索，通过硬件及管理手段的优化，确保烛式过滤器能连续平稳运行且满足工艺要求，为国内氯化法钛白粉后处理生产提供了宝贵的借鉴经验。建议氯化法钛白粉同行在应用时，应结合公司自己的实际工艺及清液固含量需求进行设计与优化。