包膜罐一般比较大,直径5500-6000mm,高5400-6000mm,体积在120m3左右。罐体注意防腐,材料选用Cr18Ni9Ti。搅拌多为螺旋桨式,功率≥11kW,转速60-75r/min。采用国产立式摆线型动力装置较高,当料浆浓度高、分散不好、黏度高时搅拌阻力大,摆线减速机晃动。而从美国进口莱宁减速机装置小、速比大、效率高、运转平稳,很值得推荐。
液相均匀悬浮相中螺旋桨式(近似美国莱宁公司)搅拌的设计参数如下:
D/Do=1/3
H/Do =1
CID=1
式中,D为搅拌桨直径;H为包膜罐高度;Do为包膜罐直径;C为包膜罐底与第一层搅拌桨的高度。
临界浮游速度Ne(颗粒全部离开罐底时的速度)的计算公式如下:
式中 Ne—搅拌转速,r/min;
dp—颗粒平均粒径,mm;
ρs—固体密度,g/cm3;
ρl—液体密度,g/cm3;
μ—主液体黏度,mPa·s;
VP-固体颗粒假密度,g/cm3;
VP—固体颗粒真密度,g/cm3;
K -常数,选取无挡板,K=189;壁挡板,K=199;底挡板,K=142。
包膜时多采用蒸汽直接加温,注意防止停蒸汽后的虹吸现象,造成蒸汽管线堵塞倒灌。
为保证包膜的质量,提高生产能力,包膜过程中的进料和液位控制;各种包膜助剂的加料量和速度控制;特别是pH值的调控等参数宜采用性能良好的仪表和DCS控制效果更好。
包硅膜时控制温度与包铝膜时相差大一些,特别包硅膜时,温度更高一些。因此包膜罐保温材料及保温方式设计要适应生产需要。
(三)过滤、洗涤工艺及设备
1.后处理过滤、洗涤的作用
经过表面处理后的二氧化钛又重新变成絮凝状态,而且其中含有许多水溶性盐类。这些水溶性盐类主要来自表面处理时所产生的盐(例如Na2S04)、硫酸法锻烧前所加人的盐处理剂、研磨时加人的研磨助剂、氯化法生产氧化除疤时加人的岩盐、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-离子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。通常采取多级过滤、水洗的工艺除去。
2.过滤、洗涤设备
表面处理后二氧化钛的洗涤设备可以采用真空叶滤机(也称莫尔过滤机)、转鼓过滤机。近两年一些钛白粉厂引进德国连恩舍(Lenser)公司隔膜压滤机,应用效果很好。
(1)叶滤机真空叶滤机在钛白后处理中应用较少,多用于硫酸法偏钛酸洗涤过程,很有效。常出现的问题是密封不好,真空缓冲罐泄漏严重;滤片上滤饼易裂缝;洗涤短路,降低洗涤效果;脱真空后易脱片,影响产能,浪费能源。
常见国产叶片结构有三种形式,即星点式、沟槽式、矩形孔式。洗涤效果有差异,但各有特色。星点式叶片,在叶片周围有压条函,用橡胶压条将滤布牢固地压在压条函内,使用牢靠,拆卸方便;沟槽式叶片,比较厚实,经久耐用,适应性强;矩形孔式叶片,采用ABS材质制造,耐腐蚀性、耐老化性强,因此适应范围广,本身质量小,开孔率高,过滤速度快,洗涤效果好,省时、节能。
(2)转鼓过滤机后处理最经常选用的设备是转鼓过滤机,一般为两台联用。第一台专用于洗涤,转鼓上部按分区喷淋去离子水多次洗涤。第一台的滤饼落人打浆槽加水制浆,后流入第二台过滤机,经过转鼓滤干落人干燥机。第二台转鼓过滤机带有挤压脱水装置,目的是在滤料脱离转鼓前挤压脱水,降低滤饼中含水量,使在烘干、干燥时提高产能。转鼓过滤洗涤流程如图8所示。
(3)隔膜压滤机隔膜压滤机最近两年用于钛白行业后处理浆料的洗涤过滤工艺,反应良好。杜邦公司也有采用。
隔膜压滤的优点如下:①滤饼含固量高;②过滤周期短,生产能力大;③水洗时间短,洗涤用液量少,洗涤效果好;④滤饼强度高,带式干燥机易压条,节能;⑤简化工艺流程。据资料介绍,采用KMZ1200KD40滤板总过滤面积242. 4m2,每天可以处理40吨成品的后处理浆料。每吨钛白粉用洗涤水量为2. 5m3。滤板的主要参数见表7。
表7 滤板的主要参数
项目
参数
滤板材料
PP、PVDF、EP、PE、EPDM、FMP
最大过滤压力/MPa
2.5
最大压榨压力/MPa
3
最高过滤温度/℃
135
3.过滤、洗涤的控制为保证把表面处理后的钛白粉浆液中的可溶性盐洗干净,滤饼含水量低,通常要求以下几点。
①要求洗涤水质电阻率达到200000Ω·cm,水温70-80℃。
②洗涤溶终点控制,可用10%的BaC12溶液检定滤液中不含SO42-;用10%的AgN03溶液检定滤液中不含C1-。
③滤液的电阻率不低于7000Ω·cm
④真空度要求≥0.02-0.04MPa。
⑤滤布不穿滤。万一穿滤,在增稠器中加人絮凝剂回收穿滤的钛白颗粒。滤液含固量要求≤5mg/L。
滤饼含水量45%-50%,滤饼电阻率≥30000Ω·cm。
(四)干燥工艺及设备
1.干燥任务及流程
洗涤滤干的钛白粉滤饼含水量在50%左右,需要脱水干燥到含水量 干燥的工艺比较简单,一般是包硅膜不太高,可滤性强的物料,通常采用带式干燥机烘干。有天然气或发生煤气的条件时可采用喷雾干燥器(见图9)。最近又引人旋转闪蒸技术,扩大了干燥流程及设备选择机会(见图10)。
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