液體硅酸鈉過濾裝置的研究

王敬偉，紀(jì)發(fā)達(dá)

（山東龍港硅業(yè)科技有限公司，山東 濰坊 261300）

0 引言

過濾裝置是工業(yè)生產(chǎn)中常見的通用設(shè)備。過濾設(shè)備總體分為真空和加壓兩類，真空類常用的有轉(zhuǎn)筒、圓盤、水平帶式等，加壓類常用的有壓濾、壓榨、動(dòng)態(tài)過濾和旋轉(zhuǎn)型等。

間歇式加壓過濾機(jī)的工作壓力：0.3-0.8Mpa，最高可達(dá)3.5Mpa，適用于固、液密度差較小而難于沉降的分離，或固體含量高和要求得到澄清的液體，或要求固相回收率高，濾餅含濕量低的場合。壓濾機(jī)的過濾推動(dòng)力大，過濾速率高，單位過濾面積占地面積小，對物料的適應(yīng)能力強(qiáng)，過濾面積選擇范圍寬，應(yīng)用十分廣泛[1]。

板框壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，操作壓強(qiáng)高，過濾面積大，適于粘細(xì)物料，濾渣含濕量低，缺點(diǎn)是間歇操作，生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度高，濾布損失快。

硅酸鈉是一種可溶性無機(jī)硅酸鹽，俗稱水玻璃，商品名泡花堿。硅酸鈉是無機(jī)硅化合物中發(fā)展最廣泛的產(chǎn)品，作為一種基礎(chǔ)無機(jī)化工原料，用來生產(chǎn)白炭黑、沸石分子篩、硅膠、硅溶膠、偏硅酸鈉等各種硅酸鹽類產(chǎn)品。在輕工業(yè)中是洗衣粉、肥皂等洗滌劑中不可缺少的原料，也是水質(zhì)軟化劑、助沉劑；在紡織工業(yè)中用于助染、漂白和漿紗；在機(jī)械行業(yè)中廣泛用于鑄造、砂輪制造和金屬防腐劑等；在建筑行業(yè)中用于制造快干水泥、耐酸水泥、防水油、土壤固化劑、耐火材料等；在農(nóng)業(yè)方面可制造硅素肥料；作為粘合劑，廣泛應(yīng)用于紙板(瓦楞紙)紙箱、焊條、涂料等的制造。其用途十分廣泛，在國民經(jīng)濟(jì)中有著重要作用。

硅酸鈉有固體和液體兩種形態(tài)，化學(xué)式為Na2O·n SiO2，它是一種無機(jī)硅化物的母體產(chǎn)品，液態(tài)硅酸鈉是根據(jù)石英砂與堿的不同比例及堿的不同種類加以區(qū)分的，外觀呈現(xiàn)粘稠液體。液體硅酸鈉生產(chǎn)包括反應(yīng)與過濾兩大工序，其中液體硅酸鈉的過濾尤其重要，過濾的精度及速度決定了產(chǎn)品的質(zhì)量及產(chǎn)能。液體硅酸鈉的精制過程中需要通過物理方法除去液體中的不溶性雜質(zhì)，獲得透明澄清的硅酸鈉溶液，而現(xiàn)有技術(shù)中多采用板框過濾機(jī)對液體硅酸鈉進(jìn)行過濾，得到了澄清透明、基本無混濁的濾液。

1 過濾裝置的研究與改進(jìn)

針對不同介質(zhì)的要求選擇最有效的過濾方式，可以降低生產(chǎn)成本[2]。目前，無機(jī)硅生產(chǎn)行業(yè)中，對液體硅酸鈉（泡花堿）進(jìn)行過濾的裝置大都為板框式壓濾機(jī)，同時(shí)輔助以吸濾工藝。壓濾裝置過濾時(shí)通常是在推動(dòng)力或者其他外力作用下將懸浮液透過濾袋，固體顆粒及其他物質(zhì)被濾布截留，以此來得到純凈的液體硅酸鈉。板框抽濾裝置在負(fù)壓過濾時(shí)，硅酸鈉流體中存在的未完全反應(yīng)的石英砂和未反應(yīng)原料等雜質(zhì)會(huì)附著在板框抽濾裝置的濾網(wǎng)上，堵塞濾網(wǎng)的濾孔，導(dǎo)致板框抽濾裝置過濾效率降低。因此需定期用熱水進(jìn)行沖洗，去除濾網(wǎng)上附著的石英砂。在清洗過程中，硅酸鈉流體會(huì)流淌污染生產(chǎn)車間；另外過濾池在工作一段時(shí)間之后，底部會(huì)沉積大量未完全反應(yīng)的石英砂，因此也需要定期人工挖掘清理，在此過程中也會(huì)造成生產(chǎn)車間的環(huán)境污染；清潔生產(chǎn)車間增大了工作人員的工作量和熱水消耗，因此影響了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也產(chǎn)生了液體廢物，造成環(huán)境污染；另外通過板框抽濾裝置過濾是一種間歇生產(chǎn)工藝，也無法應(yīng)用于硅酸鈉連續(xù)生產(chǎn)工藝中。板框式壓濾機(jī)存在設(shè)備成本高，占地面積大，過濾效率低等缺點(diǎn)。而且板框式壓濾機(jī)一般采用濾布，由于濾布多為固定結(jié)構(gòu)，在過濾類似液體硅酸鈉這種高粘稠度液體時(shí)容易破損，需要頻繁地更換濾布，不能長期連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，降低了工作效率，造成產(chǎn)品質(zhì)量的下降，而且黏性使得濾布更難清洗，提高清洗成本。

要解決的技術(shù)問題是提供一種液體硅酸鈉過濾裝置，其不易損壞，能夠保證連續(xù)生產(chǎn)，從而消除上述技術(shù)缺陷。所采取的技術(shù)方案如下。

一種液體硅酸鈉過濾裝置，包括過濾殼體，過濾殼體的內(nèi)部上方設(shè)置有集料管，集料管有至少一個(gè)集料口，集料口上安裝有金屬過濾網(wǎng)片。

圖中：1.過濾殼體，2.出料口，3.進(jìn)料口，4.集料管，5.集料口，6. 金屬過濾網(wǎng)片，7.上封頭，8.出渣口；61.金屬過濾網(wǎng)，62.內(nèi)腔。

為了使技術(shù)手段、創(chuàng)新特點(diǎn)、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述如下：

如圖1和圖2所示，一種液體硅酸鈉過濾裝置，包括過濾殼體1，過濾殼體1的上部設(shè)置有出料口2，下部設(shè)置有進(jìn)料口3，過濾殼體1的內(nèi)部上方設(shè)置有集料管4，集料管4連接出料口2，集料管4開設(shè)了10個(gè)集料口5，每個(gè)集料口5上安裝有金屬過濾網(wǎng)片6，金屬過濾網(wǎng)片6采用金屬過濾網(wǎng)61 成型的網(wǎng)板，網(wǎng)板的內(nèi)腔62為空心結(jié)構(gòu)。金屬過濾網(wǎng)片6具有較高的強(qiáng)度和較長的使用壽命，并且在過濾高濃度高粘稠度液體時(shí)具有良好的適應(yīng)能力， 不易損易破，避免了頻繁的更換，保證了生產(chǎn)的連續(xù)性，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

圖1 過濾裝置結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 金屬過濾網(wǎng)片的剖面結(jié)構(gòu)示意圖

過濾殼體1的上封頭7利用螺栓固定，為可拆卸式安裝，且能夠橫向移動(dòng)，同時(shí)在過濾殼體1的底部設(shè)置有出渣口8，在沖洗金屬過濾網(wǎng)片6時(shí)這種設(shè)計(jì)非常有效，即：將上封頭7橫向移動(dòng)，直接用水沖刷金屬過濾網(wǎng)片6，沖刷下的廢渣通過底部設(shè)置的出渣口8排出，清洗方便，操作量減小。

工作過程如下：硅酸鈉連續(xù)生產(chǎn)時(shí)，液體硅酸鈉從中間罐輸送到過濾裝置中，液體硅酸鈉從進(jìn)料口3進(jìn)入，液體硅酸鈉以一定速度從金屬過濾網(wǎng)61表面流過，在一定工作壓力作用下，濾網(wǎng)外表面的一部分液體硅酸鈉經(jīng)過濾進(jìn)入網(wǎng)板的內(nèi)腔62，同時(shí)濾網(wǎng)外表面殘留的未完全反應(yīng)的石英砂則在液體硅酸鈉流動(dòng)作用下被涂在金屬過濾網(wǎng)61外表面，反復(fù)進(jìn)行預(yù)涂，逐漸形成濾餅，直至硅酸鈉溶液透明澄清為止，最后經(jīng)由集料口5進(jìn)入集料管4，最終從出料口2導(dǎo)出澄清液體[3]。

技術(shù)改進(jìn)：

（1）金屬過濾網(wǎng)片包括由金屬過濾網(wǎng)成型的網(wǎng)板，網(wǎng)板的內(nèi)腔為空心結(jié)構(gòu)；（2）過濾殼體的上封頭為可拆卸式安裝；（3）過濾殼體的底部設(shè)置有出渣口；（4）過濾殼體設(shè)置有進(jìn)料口和出料口，出料口與集料管連通；（5）根據(jù)實(shí)際情況采用多個(gè)網(wǎng)板，多個(gè)網(wǎng)板集成安裝于過濾殼體內(nèi)。

采用上述技術(shù)方案的有益效果是：

在過濾殼體內(nèi)部上方設(shè)置有集料管，然后在集料管的集料口上安裝有金屬過濾網(wǎng)片，金屬過濾網(wǎng)片包括由金屬過濾網(wǎng)成型的具有空心內(nèi)腔的網(wǎng)板，其中金屬過濾網(wǎng)片具有較高的強(qiáng)度和較長的使用壽命，并且在過濾高濃度高粘稠度液體時(shí)具有良好的適應(yīng)能力，不易損易破，避免了頻繁的更換濾布，保證了生產(chǎn)的連續(xù)性，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

通過反沖洗管路輸進(jìn)高壓水對所有腔室內(nèi)的濾筒進(jìn)行沖洗，沖洗水從排水側(cè)排出，實(shí)現(xiàn)整體沖洗，減少人工清洗的麻煩，使用效果明顯，利于生產(chǎn)[4]。

過濾殼體的上封頭為可拆卸式安裝，可以橫向轉(zhuǎn)動(dòng)，在沖洗時(shí)，可以打開上封頭，直接用水沖刷金屬過濾網(wǎng)片，沖刷下的廢渣通過底部設(shè)置的出渣口排出，從而方便清洗，減小操作量。

過濾裝置內(nèi)部的硅酸鈉液體能夠快速進(jìn)入集料管，提高了工作的效率，而且防止了硅酸鈉液體粘附在裝置內(nèi)部，造成資源的浪費(fèi)，同時(shí)避免了因存在黏液而清洗裝置的麻煩。錐形出渣口更便于收集未溶解的原料，提高了裝置的功能性，使得裝置更具實(shí)用性[5]。

總之，新型過濾裝置保證了生產(chǎn)的連續(xù)性，能高效快速過濾高濃度高粘稠度的液體硅酸鈉，過濾后液體澄清度高，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

2 結(jié)語

通過對過濾裝置進(jìn)行系統(tǒng)全面的改造、優(yōu)化，使過濾裝置利用系數(shù)大幅度提高，解決了以往板框抽濾裝置需定期清洗、濾網(wǎng)易破損的問題，實(shí)現(xiàn)了硅酸鈉過濾生產(chǎn)的連續(xù)性；過濾殼體的上封頭為可拆卸式安裝，方便清洗，減小操作量，同時(shí)解決了以往需定期清潔生產(chǎn)車間的問題，降低工作人員的工作量和熱水消耗，為企業(yè)增加了經(jīng)濟(jì)效益。該過濾裝置整體結(jié)構(gòu)簡單，過濾效率高，操作簡便，且能耗低，占地面積小，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，使用效果好；投資成本低，作業(yè)率高，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低；提升了產(chǎn)品質(zhì)量，改善了生產(chǎn)車間的環(huán)境，提升了作業(yè)人員的工作條件，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益；經(jīng)濟(jì)環(huán)保，操作簡單，有利于推廣使用。