4萬噸高白填料氫氧化鋁項(xiàng)目的改造設(shè)計(jì)

趙 旺，段薩薩

（中鋁山東工程技術(shù)有限公司，山東 淄博 255051）

高白氫氧化鋁是裝飾板材、人造大理石、人造瑪瑙等復(fù)合材料的填料之一。其折光系數(shù)與固化樹脂接近[1]，可作為樹脂的填料，產(chǎn)生的復(fù)合體外觀華美，且具有硬度高、耐水、阻燃、抗污性、無毒、易于二次成型的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于填料市場(chǎng)[2]。

種分法生產(chǎn)的高白填料氫氧化鋁吸油量低，在復(fù)合體中的填充性能好，且強(qiáng)度較高，因此國(guó)外優(yōu)質(zhì)高白填料氫氧化鋁均為種分工藝所生產(chǎn)[3]。而中鋁山東新材料有限公司采用碳分高白填料和種分高白填料混料生產(chǎn)高白填料氫氧化鋁，其中的細(xì)料用機(jī)械磨制。其產(chǎn)品質(zhì)量與國(guó)外優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品存在一定差距，其一是碳分法生產(chǎn)的高白填料氫氧化鋁吸油量高、粘度高[4]，生產(chǎn)板材時(shí)需要消耗較多的樹脂，增加了下游客戶的成本；其二是采用機(jī)械磨制備細(xì)料，該設(shè)備產(chǎn)能偏低，精度差，存在“跑粗”的情況，細(xì)料粒度的穩(wěn)定性難以保證。

隨著下游人造石等填料市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)愈演愈烈，客戶對(duì)高白填料氫氧化鋁的要求不斷提高，特別是吸油量、粘度、強(qiáng)度等指標(biāo)越來越受到重視，目前的生產(chǎn)工藝已無法滿足下游高端客戶的要求，所以需要將現(xiàn)有的“碳分料+種分料”的混料工藝轉(zhuǎn)型升級(jí)為用“種分料”制備高白填料氫氧化鋁的工藝。

1 改造工藝技術(shù)路線

1.1 主要改造內(nèi)容

因上游的種分工序已經(jīng)過技術(shù)改造，可供種分漿液量已達(dá)20m3/h，可滿足產(chǎn)能要求，本項(xiàng)目采用平盤過濾機(jī)代替移動(dòng)盤過濾機(jī)過濾種分漿液。與移動(dòng)盤過濾機(jī)相比，平盤過濾機(jī)得到的濕氫氧化鋁水分更低，約8%左右[5，6]，可以降低后續(xù)烘干、粉碎系統(tǒng)的動(dòng)力消耗，降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。

采用VLSM超細(xì)立磨磨制細(xì)料，含水濾餅進(jìn)入立磨，落入磨盤受磨輥碾壓破碎，同時(shí)熱風(fēng)進(jìn)入主機(jī)，向上帶走物料，熱風(fēng)與物料相互接觸的過程中對(duì)物料進(jìn)行烘干，熱風(fēng)帶物料進(jìn)入主機(jī)上方的分級(jí)機(jī)，較粗的顆粒被打落返回磨盤，合格的細(xì)粉隨負(fù)壓氣流帶出進(jìn)入除塵設(shè)備，捕集后即為合格細(xì)料，與粗料按比例混合后即為產(chǎn)品[7，8]。濾餅的烘干及磨細(xì)均在立磨中完成。

本工藝將平盤過濾機(jī)與超細(xì)立磨配套使用，集過濾～洗滌～烘干～粉碎于一體，既節(jié)約投資，又降低了消耗、提高了產(chǎn)品性能。

1.2 工藝流程

工藝流程圖見圖1：自種分工序來的種分漿液，經(jīng)泵輸送至平盤過濾機(jī)，過濾洗滌后，母液、洗液分別進(jìn)入母液槽和洗液槽；濕氫氧化鋁經(jīng)溜槽進(jìn)入立磨進(jìn)料螺旋，送入磨機(jī)內(nèi)部磨盤。收塵器引風(fēng)機(jī)出風(fēng)和空氣經(jīng)翅片換熱器用蒸汽加熱后鼓入立磨，濕氫氧化鋁在立磨內(nèi)部完成烘干和磨細(xì)的過程，物料經(jīng)磨機(jī)內(nèi)部的分級(jí)機(jī)分級(jí)后，合格的細(xì)料隨熱風(fēng)進(jìn)入收塵器。收塵器收集下來的即為細(xì)料。細(xì)料和粗料分別經(jīng)正壓稀相氣力輸送至細(xì)料緩沖倉(cāng)和粗料緩沖倉(cāng)。粗細(xì)料分別經(jīng)稱重計(jì)量后送入混料倉(cāng)混勻后包裝出產(chǎn)品。

1.3 新增主要設(shè)備

本次技術(shù)改造部分設(shè)備利用車間原有舊設(shè)備，含真空泵、自動(dòng)混料機(jī)等?，F(xiàn)將主要新增設(shè)備及相關(guān)參數(shù)列于表1。

1.4 主要設(shè)備的配置

圖1 工藝流程圖

圖2 改造前后高白填料氫氧化鋁晶體形態(tài)的對(duì)比

本次技術(shù)改造在原有廠房?jī)?nèi)進(jìn)行，廠房分為0.00m、5.00m、12.00m、15.00m四層。15.00m平面設(shè)支腿支撐平盤過濾機(jī)，母液、濾液受液罐穿樓板落于15.00m平面上，母液、濾液管沿流向保持0.006的斜度以便自流至受液罐。受液罐出料管分別插入位于5.00m平面的母、洗液槽，此處受液罐與母、洗液槽應(yīng)根據(jù)平盤的操作真空度保持一定高差以防止排液不暢。本項(xiàng)目中平盤操作真空度為60kPa，受液罐與母、洗液槽的液面高差為7m，受液罐可順暢排液。如果由于高度有限，受液罐與母、洗液槽間的高差不足以抵消真空度，可采取“零位排液”的方式，但是此方法會(huì)損失一定的真空度，增加能耗。汽水分離器設(shè)于受液罐上方，真空泵布置在0.00m，平盤反吹羅茨風(fēng)機(jī)就近布置于15.00m平盤過濾機(jī)附近，風(fēng)機(jī)出口設(shè)一對(duì)空排放點(diǎn)以防止憋壓電流過載。

自平盤過濾機(jī)的濾餅經(jīng)溜槽落于0.00m的立磨進(jìn)料螺旋，輸送至立磨磨細(xì)。溜槽的下料角度盡量保持90°，因濕氫氧化鋁的安息角很大，流動(dòng)性很差，本項(xiàng)目溜槽的下料角度為82°，投產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)下料不暢，部分濕氫氧化鋁附著在溜槽壁上，后通過在溜槽兩側(cè)增設(shè)電磁振打器解決此問題。

表1 主要新增設(shè)備規(guī)格

同時(shí)因濕氫氧化鋁的觸變性，擠壓后容易析出水分、板結(jié)變硬，立磨進(jìn)料螺旋的長(zhǎng)度不宜過長(zhǎng)，否則會(huì)出現(xiàn)螺旋電機(jī)過載，進(jìn)料量下降的情況，本項(xiàng)目螺旋長(zhǎng)度約2.3m，可正常運(yùn)行。立磨收塵器布置于12.00m平面，與車間原有收塵器集中布置。風(fēng)機(jī)布置于12.00m平面風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)，亦與車間原有風(fēng)機(jī)集中布置。

2 改造后產(chǎn)品情況

用掃描電鏡分析改造前后高白填料氫氧化鋁（細(xì)料）的晶體形態(tài)，對(duì)比圖見圖2。

從圖中可以看到，改造前粉碎的晶體粒度在6μm～28μm之間，晶體粒度分布不均勻，而且粒度偏大。而改造后的晶體粒度更細(xì)，且分布均勻。經(jīng)檢測(cè)改造后粉碎的晶體粒度為19μm±3μm，粘度為15000cp～19000cp，與國(guó)內(nèi)外優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品指標(biāo)接近。

3 工藝技術(shù)改進(jìn)與優(yōu)化

本項(xiàng)目采用新設(shè)備、新工藝，實(shí)現(xiàn)了高白填料氫氧化鋁粉碎粒度的穩(wěn)定分布，降低了產(chǎn)品的吸油量和粘度，同時(shí)降低了系統(tǒng)的能耗。

與原“碳分和種分”的混料工藝相比，本項(xiàng)目的主要技術(shù)改進(jìn)和優(yōu)化有以下兩點(diǎn)：

（1）全部采用種分高白氫氧化鋁作為原料，取代之前碳分料和種分料的混合料作為原料的方法。避免了由于碳分料晶形結(jié)構(gòu)不完善、晶粒間空隙大、晶體結(jié)構(gòu)疏松而導(dǎo)致的產(chǎn)品強(qiáng)度低、吸油量大的情況[9]。

（2）本項(xiàng)目在粗細(xì)混合料產(chǎn)品中提高了細(xì)料的比例。同時(shí)采用計(jì)量稱和自動(dòng)混料機(jī)提高了配比的精度和混合料的均勻性、一致性。

細(xì)料比例的提升和粗細(xì)料的均勻混合可以最大程度的發(fā)揮細(xì)料穩(wěn)定性的作用，消除兩種物料波動(dòng)造成的影響，同時(shí)降低產(chǎn)品的粘度，還可以消除片狀顆粒造成板材表面的“閃亮點(diǎn)”。

4 結(jié)論

本項(xiàng)目采用平盤過濾機(jī)、超細(xì)立磨、計(jì)量稱、自動(dòng)混料機(jī)等設(shè)備，對(duì)原有車間進(jìn)行了改造，將“碳分料+種分料”制備高白填料氫氧化鋁的工藝轉(zhuǎn)型為用“種分料”制備高白填料氫氧化鋁，改善了產(chǎn)品的指標(biāo)，降低了粘度、穩(wěn)定了粒度分布，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的品質(zhì)升級(jí)。平盤過濾機(jī)和超細(xì)立磨設(shè)備的組合，降低了濾餅水分，將烘干、磨細(xì)合二為一，起到了降低能耗、節(jié)約投資的作用，達(dá)到了高白填料氫氧化鋁生產(chǎn)線轉(zhuǎn)型升級(jí)的目的。