introductory

活性白土的分子間為層狀結(jié)構(gòu)。比表面積很大，具有離子交換能力和選擇吸附性，能吸附色素等有機(jī)物，并具有催化性能。被廣泛應(yīng)用于各種礦物油、油脂工業(yè)的動(dòng)植物油、固體石蠟、脂肪酸、廢油再生，乙醇和苯等脫色精制。也可以用作葡萄酒和汁液的澄清，制糖工業(yè)的糖汁凈化。化學(xué)工業(yè)的催化劑載體，粉劑農(nóng)藥的填料等。目前，國(guó)內(nèi)活性白土的年產(chǎn)量達(dá)到40多萬(wàn)t。已有生產(chǎn)廠(chǎng)60多家，是較大宗的無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品。

活性白土的制造如果實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，對(duì)于環(huán)境保護(hù)的意義重大。活性白土系由膨潤(rùn)土經(jīng)粉碎、酸活化、漂洗、分離、干燥、粉碎等工段加工而成。膨潤(rùn)土是一種天然的具有吸附性能的物質(zhì)，屬于粘土礦物中的蒙脫石，因含雜質(zhì)較多，吸附力不高，故以硫酸使其活化。活化過(guò)程是使膨潤(rùn)土與中等濃度的硫酸作用，使膨潤(rùn)土中的某些陽(yáng)離子，被H取代，膨潤(rùn)土受到局部破壞，分離出鋁、鐵、鈣、鎂等氧化物，同時(shí)生成部分硅酸膠體，使之形成多孔性物質(zhì)，增加比表面積，提高吸附性能。漂洗分離工段是將活化反應(yīng)后的料漿中未反應(yīng)的硫酸及相應(yīng)的鹽類(lèi)與活性白土細(xì)泥分離；再將活化后活性白土表面及孔隙中所含的游離硫酸、硫酸鹽類(lèi)等物質(zhì)漂洗干凈。并送至干燥粉碎工段。漂洗分離工段的效果直接決定產(chǎn)品的游離酸、脫色率、活性度等質(zhì)量指標(biāo)，漂洗分離工藝則影響生產(chǎn)的效率、投資的效益和成本。

由于活化反應(yīng)后的活性白土細(xì)泥具有粘性強(qiáng)、吸水性好、有膨脹性的特點(diǎn)，使漂洗分離工段長(zhǎng)期存在生產(chǎn)效率低、水耗高、污染難治理等缺點(diǎn)。針對(duì)活性白土的特點(diǎn)，我們?cè)O(shè)計(jì)廣西某廠(chǎng)1萬(wàn)t／a活性白土項(xiàng)目時(shí)，決定采用新漂洗分離流程和Chamber Diaphragm Filter Press。至今該裝置已投產(chǎn)運(yùn)行2年，結(jié)果證明新工藝流程達(dá)到設(shè)計(jì)效果，廂式隔膜壓濾機(jī)工作良好。與傳統(tǒng)工藝比較，在降低水耗能耗、降低設(shè)備投資、提高生產(chǎn)操作效率等方面有很大的進(jìn)步。傳統(tǒng)漂洗分離工藝的主要流程傳統(tǒng)漂洗分離流程所示。傳統(tǒng)漂洗分離流程中活化料漿沉降分酸后，經(jīng)加清水漂洗，然后自然沉降分層，放去上層的酸水，這三個(gè)步驟要反復(fù)循環(huán)6次產(chǎn)品的指標(biāo)才能達(dá)到要求，再用料漿泵打至壓濾機(jī)過(guò)濾，出來(lái)的濾餅送到干燥工段。自然沉降過(guò)程需要的時(shí)間很長(zhǎng)，漂洗池容積很大、數(shù)量眾多。結(jié)果是占地面積很大，生產(chǎn)效率低下，稀廢酸難以處理，并消耗大量的石灰，投資也較大2新漂洗分離工藝的主要流程針對(duì)傳統(tǒng)漂洗分離工藝中存在的問(wèn)題，進(jìn)行了改進(jìn)。活化料漿經(jīng)過(guò)三次壓濾、二次漂洗過(guò)程得到的合格濾餅送至干燥工段。用反應(yīng)后的料漿直接壓濾，得到的濃廢酸回收再利用于活化，濾餅再加清水漂洗，壓濾后得到稀廢酸。

生產(chǎn)效率提高

漂洗的控制改進(jìn)

分離濃廢酸、硫酸鹽類(lèi)等漂洗分離工段中最難達(dá)到的指標(biāo)是產(chǎn)品的游離酸含量。活性白土產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定游離酸應(yīng)小于0、2%。洗滌程度不足時(shí)，產(chǎn)品中的游離酸超過(guò)指標(biāo)；洗滌過(guò)度時(shí)。游離酸指標(biāo)可達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，但產(chǎn)品的活性度將下降。因?yàn)橄礈焱ǔＳ玫氖怯菜m宜的洗滌，可將活化浸出的鈣、鎂等離子洗出；當(dāng)洗滌過(guò)度時(shí)，活化在膨潤(rùn)土晶格上的H則與硬水中發(fā)生交換，從而使活性度下降。我們測(cè)定了經(jīng)活化后的料漿分別洗至各種不同的pH值時(shí)，產(chǎn)品的游離酸含量，如圖3所示。由圖3可知，當(dāng)洗液的pH值小于3.6時(shí)，產(chǎn)品的游離酸不符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求；當(dāng)pH值大于4時(shí)，會(huì)使產(chǎn)品的活性度下降。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中以選擇洗液的pH值為3.8～4.0比較合適。活性白土的洗滌過(guò)程是一個(gè)脫附過(guò)程，酸在水和白土之問(wèn)重新分配，遵守“分配定律”。當(dāng)用一定量的水洗滌活性白土?xí)r，采用少量多次比多量少次效率高，但是生產(chǎn)的效率卻降低了。

為達(dá)到快速漂洗目的，我們?cè)O(shè)計(jì)從反應(yīng)后的熱料漿中直接壓濾分離干凈未反應(yīng)完全的濃酸，使物料中的總酸量降低，從而減少了漂洗的次數(shù)和漂洗的水量。隔膜壓濾機(jī)的濾餅濕含量可以達(dá)到34%；自然沉降的水含量達(dá)到200～300%，以200%計(jì)算。在相同的耗水量情況下，經(jīng)2次漂洗(即3次分酸)后，同樣道理可以計(jì)算出采用板框壓濾機(jī)的效果。可見(jiàn)采用隔膜壓濾機(jī)較自然沉降和板框壓濾機(jī)的漂洗效率大大的提高了。新工藝采用2次漂洗，每次漂洗加水量按固液比計(jì)為1：6即可達(dá)到要求，每噸產(chǎn)品漂洗耗水13t左右。傳統(tǒng)漂洗中沉降分離濃酸，物料中總酸量還很高，人工操作也不穩(wěn)定，使漂洗的次數(shù)達(dá)到6次，水量按固液比計(jì)為1：15，每t產(chǎn)品漂洗耗水100t。所以新工藝可同時(shí)保證游離酸和活性度兩個(gè)矛盾的產(chǎn)品指標(biāo)，且操作簡(jiǎn)單，流程短，水耗低。

用壓濾取代傳統(tǒng)的自然沉降現(xiàn)在采用的容積1.2m’廂式隔膜壓濾機(jī)在0.5MPa的壓力下過(guò)濾，用活化后的95℃料漿直接壓濾只需要13min，常溫料漿壓濾需要35rain，整個(gè)漂洗過(guò)程耗時(shí)約160min。傳統(tǒng)漂洗的每次自然沉降分層需要60min。反復(fù)漂洗6次。料漿壓濾需要60min，整個(gè)過(guò)程耗時(shí)約510min。

隔膜壓濾機(jī)取代Plate and frame filter press在新工藝中采用了廂式隔膜式壓濾機(jī)取代板框壓濾機(jī)。廂式隔膜壓濾機(jī)的特點(diǎn)是當(dāng)濾餅充滿(mǎn)濾室后。由空壓機(jī)向隔膜板內(nèi)送人壓縮空氣，使得板上的兩隔膜膨脹擠壓濾餅，擠出濾餅中的水分。最后，壓縮空氣再通過(guò)空氣管路向?yàn)V餅滲透，空氣透過(guò)濾餅，從而將濾餅孔隙中的水分帶走，降低了濾餅含水量。活性白土的漂洗料漿使用隔膜壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離，通過(guò)隔膜擠壓后，濾餅的濕含量可降低至37%一38%，再經(jīng)過(guò)空氣吹除，濾餅的濕含量?jī)H為30%一34%左右。傳統(tǒng)的漂洗工藝用板框壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離，濾餅的濕含量在45%一50%。相比，隔膜壓濾機(jī)出來(lái)的濾餅水含量降低10%以上。

能耗降低

生產(chǎn)能力同樣為l萬(wàn)t／a，新漂洗工藝總裝機(jī)容量為265.5kW，相比傳統(tǒng)漂洗工藝總裝機(jī)容量為423kW。這樣新漂洗工藝的電耗僅為傳統(tǒng)漂洗工藝的63%。折合每年節(jié)約60萬(wàn)度電。同時(shí)送到干燥工段的濾餅中含水量的降低也節(jié)省了干燥的熱能。折合每年約節(jié)約熱值4000大卡的煤588t。有利于環(huán)境保護(hù)新漂洗工藝中噸產(chǎn)品僅消耗水l3t，加上分離出來(lái)的濃廢酸約25t，可以全部由簡(jiǎn)單的廢酸處理車(chē)間完成回收，排出的清水可用于再次洗滌或外排，不會(huì)產(chǎn)生污染。傳統(tǒng)的漂洗工藝中噸產(chǎn)品耗水100t，難以回收回用，外排時(shí)易造成液體中固體懸浮物和pH值超標(biāo)。新工藝較傳統(tǒng)工藝減少了對(duì)環(huán)境的影響。

結(jié)論及展望

生產(chǎn)實(shí)踐證明，我們對(duì)傳統(tǒng)活性白土生產(chǎn)工藝中漂洗部分的改進(jìn)，即改進(jìn)漂洗的流程、采用隔膜壓濾機(jī)代替板框壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離是成功的，給企業(yè)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。活性白土的生產(chǎn)工藝應(yīng)該由人工間歇操作向連續(xù)性更強(qiáng)、自動(dòng)化程度更高的方向發(fā)展。大規(guī)模活性白土的生產(chǎn)工藝漂洗分離工段應(yīng)向活化料漿濾餅的機(jī)上洗滌、濾餅的自動(dòng)卸料、自動(dòng)清洗濾布的方向發(fā)展，只需一臺(tái)設(shè)備就能完成過(guò)濾、洗滌、清潔等多個(gè)步驟。所謂機(jī)上洗滌是指將活化料漿過(guò)濾形成濾餅后，并不先將其卸下再用水漂洗，而是直接將清水用高壓水泵輸往壓濾機(jī)，使其均勻通過(guò)濾餅，置換濾餅中的母液，以達(dá)到有效的洗滌效果。這樣大大簡(jiǎn)化活性白土生產(chǎn)的工藝流程。通過(guò)完成過(guò)濾面積0.1平方機(jī)上洗滌小試，試驗(yàn)報(bào)告中表明活性白土機(jī)上洗滌完全可行。今后在十萬(wàn)噸級(jí)規(guī)模的活性白土生產(chǎn)中必將采用連續(xù)性強(qiáng)、自動(dòng)化程度高、更成熟可靠的漂洗分離工藝。