静洗、循环中和法洗涤4A沸石

技术

静洗、循环中和法洗涤4A沸石

静洗、循环中和法洗涤4A沸石
邓建科汪德超

摘要本文介绍了通过静洗、循环中和的方法来降低4A沸石生产过程中所需洗水量的原理、工艺流程、工艺技术条件。在实验室试验的基础上，进行了工业扩试，得到了工业应用，有效节约洗水、降低4A沸石的生产成本。

1前言

中铝山东分公司现有4A沸石采用水热合成法，是国内最大的4A沸石生产厂家。现在4A沸石年产量以达20万吨以上，新的4A沸石生产车间正在上马，建成以后我公司的4A沸石产量将进一步增加。虽然随着国内洗衣粉行业标准的改变，导致4A沸石的用量较以往有所下降，但从长远看，4A沸石依然是用量最大的代磷助剂，有着巨大的市场潜力。

我公司氧化铝主要采用烧结法生产，烧结法成本高已为人共知，在市场环境下面临着降低成本的巨大压力。我公司已将化学品氧化铝作为发展重点，大力发展化学品氧化铝。但是发展化学品氧化铝存在着化学品氧化铝与烧结法矛盾的问题，如何实现化学品氧化铝与烧结法的协调发展是我们面临的一个问题，即要实现化学品与烧结法的优化。既要发展化学品又要使烧结法成本降低，是发展化学品的发展方向。其中最主要的矛盾是由于化学品用水量的增加，致使氧化铝洗涤水量不能平衡，影响了氧化铝的生产。以现在生产车间为例，采用胶带过滤机分离、静洗加一次搅洗，洗涤水量约为6~7吨，汽耗约0.7吨，费用约90~100元/吨。洗涤成本较高，有必要降低水耗。以年产20万吨计算，每年从烧结法进水约140万吨水，给烧结法带来巨大负担，严重影响了烧结法水的平衡。应今后发展的需求，下一步将继续扩大4A沸石的产量，用水量的矛盾也将进一步激化。所以，如果能够有效的降低4A沸石的洗涤用水量，既可以降低4A沸石的生产成本，减少4A沸石生产过程中的废液排放；又可以缓解与烧结法的用水矛盾，同时洗涤后得到的含碱较高的废液也可以得到较为合适的利用，可以说降低4A沸石的洗涤用水量，其结果是双赢的，可以为企业节省大量成本。

2.2实验室实验

2.2.1原料

取自4A沸石生产车间晶化合格料浆

静洗用水：L/S 1-1.4（对比干基4A沸石）常温

循环洗液：NT：8-9g/l ，NC :11-12g/l 常温

2.2.2实验操作

将合格料浆真空抽滤分离后，用一定量的蒸馏水静洗，再用循环洗涤水按液固比L/S=4-5搅洗5-10分钟，分离后烘干分析，分离滤液循环使用。

2.3实验结果

2.3.1不同静洗水量的静洗效果

在固定了抽滤压力、滤饼厚度等条件下，考察了在不同的静洗水量下，通过静洗所带走的碱量和洗液的浓度变化。结果见图1。

2.3.2产品指标及对比

通过优选静洗水量的基础上，考察了在不同静洗水量下，所得静洗液成分及在确定成分的搅洗液中搅洗后产品的指标，结果见表1：

表1 静洗液成分及产品指标表

L/S（干基）	静洗液成分（g/l）			洗涤后4A沸石产品指标
L/S（干基）	N_T	AO	Nc	钙交换	灼减	pH
0.9	35.10	0.9	7.15	305	21.02	10.84
1.2	30.74	1.5	9.86	305	21.05	10.82
1.0	31.22	1.55	7.82	311	20.73	10.84
1.3	29.47	1.65	7.55	307	21.33	10.92
1.4	32.39	1.5	7.35	305	21.11	10.94

为了确定搅洗液成分对产品影响，同时我们对实验室产品与其它同类产品的化学成分进行了测试对比，结果如下：
表2 产品化学成分对比表

样品	AO（%）	Na₂O（%）	SiO₂（%）
实验室样品	28.00	15.28	33.08
生产车间合格产品	28.40	15.28	34.22
PQ公司样品	27.60	15.50	32.50

2.4结果分析及问题讨论

2.4.1静洗水量的确定

现有工艺是先在胶带过滤机上用大量热水淋洗固液分离后的滤饼,然后再把被洗去大部分碱的滤饼打入搅洗槽搅洗,所以本工艺第一步就是确定静洗水量,即找到洗水量与带走碱的最佳值。由于静洗液中的各组分均来自4A沸石附液，附液被冲刷到静洗液中，因此静洗液成分取决于附液成分与静洗水量，所以通过控制无关因素保持其它条件尽量相同，监测用不同水量静洗得到的静洗液中全碱的含量变化可以确定一个最佳值，使得冲刷下去的附碱最多而所用洗水量最少，同时得到最合适浓度的静洗液，假设一定量4A沸石滤饼中所含附碱量为Af,则用水洗涤后附碱被分成残留在沸石中的碱AC和被带入静洗液中的碱AJ，也即：Af=AC+AJ

从图1可以看到带走的碱量AJ是一条斜率趋缓的曲线，当水量是干基沸石1.2倍时，再增加的水量只带走很少量的碱，但却使静洗液浓度直线下降，所以可以确定水量是干基沸石1.2倍左右时可得到洗水量、洗液浓度的最佳值，同时保证搅洗液的浓度稳定在NT：8-9g/l ，NC :11-12g/l，同时通过试验验证在0.9~1.4倍水的范围内，静洗液成分在所要的范围内，试验结果见表1。

2.4.2产品指标的变化

通过表1可看出，搅洗后的4A沸石各项指标均合格，但钙交换稍有虚高，这是因为产品中增加少量的碳酸钠，但这并不影响产品品质，产品中碳酸钠含量的增加是因为搅洗液中的碳酸钠既碳酸氢钠带入，通过计算及试验验证，确定了在试验中的搅洗液中的全碱及碳酸碱含量，在确保产品合格的前提下，增加的碳酸钠质量只有0.2%~0.4%,是很微不足道的，我们把洗涤后的产品与现在六车间产品及PQ样品进行了对照分析，结果见表2，从结果可以看出，没有本质差异。

现在4A沸石生产车间洗涤一吨沸石需要用80℃以上的水5吨左右；本方案采用静洗、循环中和的方法来洗涤，采用常温软化水一吨左右，可以节约蒸汽和大量水，虽然要增加通气费用，但整体来说成本较现有方案要降低很多，且不需要对现有设备进行改造。

通过大量的实验室试验验证，从试验结果和分析表明，本方案可以有效节约洗水，降低成本，是切实可行的。在此基础上，进行了工业扩试。

3 工业扩大试验

3.1工业扩试流程

在现有4A沸石生产车间实施不需要大的改造，只需将静洗段加装流量计，严格控制洗水量和下料量，第二步的洗涤改为循环洗涤，在储水槽加CO2管道，将循环洗涤液碳酸化，达到循环洗涤液技术要求。

在胶带过滤机上用工业软化水静洗，静洗洗液送氧化铝厂。胶带过滤机滤饼用循环洗液打浆后送OK压滤机分离，滤液回循环洗液。滤液不断通CO2保持一定的NaHCO3浓度。循环洗液不需要补充新水，可循环使用。由于胶带过滤机滤饼水分大于OK压滤机滤饼水分，当循环洗液量增加时，可以外排一部分。

3.1.2静洗、循环中和洗涤4A沸石技术条件：

1、静洗水量：1-1.5倍（相对于干沸石）。调整静洗水量，控制附液NT9-10g/l。要防止滤饼抽裂，保证静洗效果。

2、循环洗涤L/S：4

3、循环洗涤液NT：9-10g/l，NC＞NT：3g/l

4、洗涤温度：常温

5、 CO2消耗量约8kg/t-4A，CO2吸收率在20%—30%。

3.2. 工业扩大试验

表3 静洗、循环中和法洗涤4A沸石结果记录表

时间	循环洗液		外送洗液	胶带洗缓	CO2	OK水份	成品PH	灼减	钙交换
实验第1天	Nt	Nc	Nt	Nt	累计	%	成品PH	灼减	钙交换
16:30	1.95	3.34	8.5	43.1	4885	28.44	10.9	20.34	303
18:30	5.85	9.5	8.55	43.65	4904	26.1	10.9	19.24	301
20:30	8.45	8.9	19.45	46.05	4910	25.31
22:30	7.9	13.8	20.45	35.65	4925	26.74
实验第2天
00:30	7.45	13.1	13.7	32	4936	23.49	10.84	19.82	298
02:30	6.3	10.8	14.7	43.9	4945	23.62
04:30	10.4	13.2	14.85	44.5	4968	25.55	10.82	21.01	298
06:30	12.4	17.2	28.5	41.1		27.75
08:30	12.5	17.4	29.2	22.8		22.36
11:30	12.9	14.8	30.6	33		26.69	10.79	20.54	308
14:30	14.1	11.2	11.7	38.2	4998	21.8
17:30	16.05	12.1	17.6	39.9		27.26	10.84	20.46	309
20:30	5.32	3.74	17.48	39.9		29.91	10.98	20.72	310
23:30	8.72	3.24	19.42	41.5		20.61	11.03	20.65	306
实验第3天
02:30	10.3	11.2	19.3	42.2	5043		11.01	20.15	310
05:30	10.2	14.8	32.2	42.15	5058	29.57	11.02	20.68	310
08:30	8.38	10.8	31.4	40.6	5064	25.74
10:30	11.26	8.8	25.28		5071	28.58
14:30	12.3	9.8	17.8	45.4	5079	23.33	10.83	20.28	310
17:30	7.12	6.2	23.62	49.1	5094	23.36
20:30	2.88	2.56	23.6	46.65	5115	29.27
23:30	8.75	6.1	20.3	44.1	5134	24.6
实验第4天
02:30	13.05	10.3	21.8	45.7	5149	33.6	10.85	20.33	303
05:30	13.8	13.4	26.45	50.4	5174	29.32	10.82	20.78	307
08:30	14.4	13.4	27.85	44.2	5190	25.89	10.71	20.08	308
11:30	17.4	14.6	27.8	46.95	5208	21.24	10.80	20.59	310
14:30	18.6	14.4	37.9	41.6	5223	21.89
17:30	20.6	8.4	29.6	46.3	5237	23.59	10.81	20.23	307
20:30	7.9	4.9	28.7	42.2		18.86	10.86	20.79	308
23:30	1.9	1	20.8	30.5		23.56	10.84	20.85	310
实验第5天
02:30	5.9	5.4	30.6	47.65	5292	20.64	10.86	20.79	308
05:30	7.2	6.04	21.95	45.1		22.64	10.84	20.85	310
08:30	8.6	6.3	17.80	45.5	5318	27.83	10.82	20.24	310
11:30	13.0	7.0	18.40	48.10	5330	20.82
14:30	14.75	6.9	26.8	48.95		18.97	10.87	20.26	306

表4 生产车间降洗水试验期间所产4A沸石批样结果记录表

样品批号	钙交换(mg/g)	灼减 (%)	PH	白度 (%)	粒度D50,μm	Al3+%
ZP-026050147	309	20.32	11.00	98.0	2.58	18.21
ZP-026050148	309	20.41	10.99	97.9	2.63	18.22
ZP-026050149	309	19.98	11.01	98.2	2.54	18.20
ZP-026050150	308	20.13	11.01	98.2	2.49	18.19
ZP-026050151	309	20.74	10.97	98.1	2.77	18.21
ZP-026050152	308	20.57	10.97	98.0	2.80	18.18
ZP-026050153	309	20.74	10.96	98.0	2.60	18.20
ZP-026050155	309	20.74	10.97	98.0	2.61	18.21
ZP-026050154	309	20.46	10.95	98.1	2.64	18.22
ZP-026050156	309	20.48	10.95	98.1	2.72	18.20
ZP-026050157	308	20.61	10.95	98.0	2.57	18.18
ZP-026050158	309	20.43	10.96	98.1	2.48	18.22
ZP-026050159	308	20.31	10.96	98.1	2.83	18.20
ZP-026050160	309	20.92	10.94	98.0	2.74	18.23
ZP-026050161	308	20.66	10.94	98.0	2.74	18.19
ZP-026050162	309	20.80	10.98	98.0	2.80	18.22
ZP-026050163	309	20.73	10.97	98.1	2.76	18.23
ZP-026050164	309	20.63	10.98	98.0	2.60	18.21
ZP-026050165	308	20.47	10.99	98.0	2.53	18.19

表5 工业实验期间生产车间单耗记录表

3月29日	水单耗	汽单耗	产量
	5.04	0.98	242.54
3月30日	水单耗	汽单耗	产量
	3.95 <, /TD>	0.74	275.7
3月31日	水单耗	汽单耗	产量
	2.71	0.687	310

4 结论

通过工业试验验证了在实验室摸索出的条件，同时在工业试验中调整了一些条件，解决了一些在工业生产中出现的问题,从结果看:

4.1有效的降低了洗涤用水量，节约洗涤用水量在3吨左右，这一点可以从车间的单耗统计表上看出；

4.2外送洗液的全碱浓度也达到了合适的水平，从工业试验记录来看,正常值在30g/l左右或者更高,可以合理利用；

4.3产品的质量保持稳定，适当的降低了产品成本。

可以说本方案从工艺上走通了，达到了节水节能的效果，同时减少了外送洗液的量,实现了预期的要求。

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