九、影响偏钛酸水洗效果的因素
影响偏钛酸真空过滤、水洗效果的因素较多,也比较复杂,往往交叉在一起,这里只作单因素而论。
1.真空度
过滤介质两侧的压力差就是真空度。在真空管线不漏气的条件下,过滤的真空度除了真空泵的能力外,是由滤饼和过滤介质的阻力来决定的,偏钛酸的过滤一般6.67*104-8. 67*104Pa的真空度较为合适。真空度过低,水洗时间就长,而且容易产生落片事故;真空度过高,容易使滤饼表面产生裂缝,致使洗涤水从裂缝短路穿过而降低水洗效率。
2.偏钛酸粒度
过滤要求偏钛酸的粒度要均匀适中。颗粒粗,水流快,易洗涤,但颗粒过粗,水流速度过快,会增加管道阻力,粒子内部也不易洗净;颗粒过细,穿滤流失大,或堵塞滤孔造成水洗难,影响产量。
3.水洗温度
水洗过程主要是除去硫酸亚铁和游离硫酸。硫酸亚铁在水中的溶解度,在一定温度范围内,随着温度的升高而增大。因此提高水温有利于水洗,可以缩短水洗时间,降低滤饼的含铁量,减少用水量,提高产量。在60℃时硫酸亚铁在水中的溶解度最大,但超过45℃时叶片的塑料板或塑料管容易变形,因此一般水温控制在30-40℃。温度低水洗难,温度过低,硫酸亚铁在滤饼内结晶析出,水洗更难。生产时可以利用冷却槽的冷却水和浓缩工序的冷凝水来提高水温,以节约燃料。
4.水洗的时间
偏钛酸开始水洗时,物料酸度高,杂质浓度梯度大,洗涤效率高。从图3偏钛酸水洗时间与滤饼中含铁量之关系可知,开始水洗时,偏钛酸中含铁量迅速降低,半小时内可除去80%以上,随着水洗过程继续进行,杂质在滤饼与滤液之间的浓度梯度逐渐减少,酸度也逐渐下降,同时由于离子浓度不断降低,偏钛酸的胶体性质逐渐明显,水洗效率随之降低。水洗1h后水洗渐趋平缓,说明要进一步降低含铁量需要较长的水洗时间,但是水洗时间过长,则洗涤水中悬浮的固体杂质会沉积在滤饼表面,反而会使杂质增加,有些自来水厂用氯化高铁或硫酸亚铁作凝聚剂,水中主要固体杂质是氢氧化铁,会影响产品的质量。因此水洗过程仅能使含铁量降低至一定程度,一般是0.01%左右,残留的铁需在漂白工序进一步除去。
[next]
5.水洗的酸度
随着水洗过程的进行,滤饼内的酸度会逐渐降低,pH值会相应升高。同时由于溶于水中的氧会将部分Fe2+氧化成Fe3+。当pH值高于1. 5时,Fe3+会水解而生成不溶于水的氢氧化高铁或生成难溶于水的碱式硫酸铁;当pH值升到6. 5以上时,硫酸亚铁也水解生成不溶于水的氢氧化亚铁沉淀。因此在酸度较高阶段尽快除铁是水洗的关键,提高酸度有助于抑制铁盐水解,对水洗有利。如果在洗涤水中配以少量硫酸,使pH值保持在镇1. 5,可以防止铁盐的水解而保持铁盐的可溶状态,水洗后偏钛酸含铁量可降低到能与漂白相媲美的程度。
6.用水水质和水洗池进水方式
水质对洗涤效果影响很大,水质差,洗涤效果也差。水中主要含有钙、镁和铁等杂质。钙与硫酸形成硫酸钙沉淀混在偏钛酸中,影响到产品的质量;铁质在滤饼表面残留成棕色层(含铁量高于l00*10-6),会增加偏钛酸的含铁量,也影响到产品的质量。
对水洗池的加水,从底部加水比从上部加水用水少,洗得快。
7.滤饼的厚度
滤饼过厚,表面裂缝多,水洗时间长;滤饼过薄,虽然水洗时间短,但产量低。一般控制在25-35mm。
8.裂缝和空洞
裂缝和空洞过多,会造成水流短路,耗水量大,水洗时间长,甚至出现检验合格而滤饼含铁量仍高的现象。可在水中加入少量聚丙烯酞胺或用滤布堵塞。
9.过滤介质
浆料过滤时,使固体和液体分离的隔离物质称为过滤介质。叶片上的滤布就是过滤介质。滤布的孔度对水洗效率有直接的影响,布孔过细容易被物料堵塞,水洗变慢,会影响产量;布孔过大容易造成物料穿滤而流失。
10.母液的三价钛
由于三价钛的被氧化势比二价铁的被氧化势大,遇到空气或水中的氧进行氧化时,三价钛先被氧化。这就抑制了物料中的二价铁被氧化成三价铁,从而保证了产品的质量。因此保持适量的三价钛,对水洗是有利的。一般水解后浆液中保持三价钛在0. 5g/L左右。
十、滤布的选择
由于浆料的酸度很高,滤布必须选择耐酸材料。目前广泛使用的是240#和758#两种牌号的耐酸涤纶布。240#为长纤维涤纶布,孔度较小,操作时不易落片,但容易堵塞,使用时应该经常刷洗。758#为短纤维涤纶布,过滤速度快,但有时会发生穿滤或落片现象,特别是调换新布后更易落片。为此,需要使用絮凝剂予以补救。使用新布时,需要事先浸泡1一2天,使其孔度缩小,以免穿滤流失过大。
十一、水洗时有时要加絮凝剂的原因
由于在水解时操作条件控制不好,而出现一些胶状的偏钛酸小颗粒,使沉降率升高。这些小颗粒会穿滤流失而使回收率降低,或堵塞滤孔使水洗困难。为了使这些偏钛酸小颗粒絮凝成疏松的凝聚体,从而减少胶状微粒由于其形状易为压力所改变而造成堵塞滤孔或穿滤流失,就必须加人絮凝剂。工业上常用的絮凝剂是氨甲基改性的聚丙烯酞胺。它能在酸性介质中,使偏钛酸絮凝成容易过滤和洗涤的凝聚体,从而缩短水洗时间,提高水洗效率。本来水解后浆料的沉降率若≥440者,就不必加絮凝剂。但是现在每一锅(2.6m3)浆料在冷却锅冷却到50℃左右,都加人1. 35kg 1%的絮凝剂(配成0.5%使用)。在这个基础上若检验其沉降率仍大于470时,则应再多加絮凝剂,另外在水洗的滤饼裂缝和穿孔过多时,要在水洗槽内加人适量的絮凝剂,在调换新滤布时,也要在表面涂絮凝剂。[next]
不过絮凝剂也不是加得越多越好,由于絮凝剂在与偏钛酸胶体微粒形成凝聚体时,会吸附一些亚铁离子而造成水洗困难,或者絮凝剂过多会使偏钛酸变滑而造成吸片困难和吸片后落片。因此,过多地加人絮凝剂也没有好处。
十二、用纸浆助滤的好处及其操作程序
采用常压水解,生成细小粒子的偏钛酸比加压水解多,因而过滤和水洗穿滤流到回收池的偏钛酸比较多。这样,既增加了沉降剂的用量,又大大增加了回收偏钛酸的麻烦。
为了解决这些矛盾,可以采取纸浆助滤的办法:先到纸业公司买回厚质白纸,然后在一个锅内,按1吨水加人l0kg纸的比例,把水和纸加人锅内,通人直接蒸汽煮成均匀的纸浆,再配成很稀的纸浆液放到吸滤方箱中,在方箱下面用多孔管道通人压缩空气搅拌均匀,再把用高压水枪冲洗净的吸滤叶片,整组浸没在方箱中,开动真空负压吸滤1-2min,使吸滤叶片的滤布上,吸附了薄薄一层疏松纸质,取出整组吸滤叶片,再放到吸偏钛酸的方箱去吸滤偏钛酸。
通过这种纸浆助滤,小颗粒的偏钛酸就难以穿滤了,这样,回收池的偏钛酸就少了,回收偏钛酸的麻烦减少了,沉降剂的用量减少了甚至不用了,水洗速度加快了,回收率也提高了。
粘在偏钛酸中的纸质,在锻烧的高温下,生成碳和氢的气体氧化物通过烟囱跑掉了,对产品的白度等质量指标没有不良影响。经计算每吨钛白粉只用去白纸0.3-0.4kg。
十三、水洗不正常的原因及采取的措施(见表3-7)
[next]