4萬噸高白填料氫氧化鋁項目的改造設計

趙 旺，段薩薩

（中鋁山東工程技術有限公司，山東 淄博 255051）

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

種分法生產的高白填料氫氧化鋁吸油量低，在復合體中的填充性能好，且強度較高，因此國外優質高白填料氫氧化鋁均為種分工藝所生產[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高白填料氫氧化鋁，其中的細料用機械磨制。其產品質量與國外優質產品存在一定差距，其一是碳分法生產的高白填料氫氧化鋁吸油量高、粘度高[4]，生產板材時需要消耗較多的樹脂，增加了下游客戶的成本；其二是采用機械磨制備細料，該設備產能偏低，精度差，存在“跑粗”的情況，細料粒度的穩定性難以保證。

隨著下游人造石等填料市場的競爭愈演愈烈，客戶對高白填料氫氧化鋁的要求不斷提高，特別是吸油量、粘度、強度等指標越來越受到重視，目前的生產工藝已無法滿足下游高端客戶的要求，所以需要將現有的“碳分料+種分料”的混料工藝轉型升級為用“種分料”制備高白填料氫氧化鋁的工藝。

1 改造工藝技術路線

1.1 主要改造內容

因上游的種分工序已經過技術改造，可供種分漿液量已達20m3/h，可滿足產能要求，本項目采用平盤過濾機代替移動盤過濾機過濾種分漿液。與移動盤過濾機相比，平盤過濾機得到的濕氫氧化鋁水分更低，約8%左右[5，6]，可以降低后續烘干、粉碎系統的動力消耗，降低產品的生產成本。

采用VLSM超細立磨磨制細料，含水濾餅進入立磨，落入磨盤受磨輥碾壓破碎，同時熱風進入主機，向上帶走物料，熱風與物料相互接觸的過程中對物料進行烘干，熱風帶物料進入主機上方的分級機，較粗的顆粒被打落返回磨盤，合格的細粉隨負壓氣流帶出進入除塵設備，捕集后即為合格細料，與粗料按比例混合后即為產品[7，8]。濾餅的烘干及磨細均在立磨中完成。

本工藝將平盤過濾機與超細立磨配套使用，集過濾～洗滌～烘干～粉碎于一體，既節約投資，又降低了消耗、提高了產品性能。

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，經泵輸送至平盤過濾機，過濾洗滌后，母液、洗液分別進入母液槽和洗液槽；濕氫氧化鋁經溜槽進入立磨進料螺旋，送入磨機內部磨盤。收塵器引風機出風和空氣經翅片換熱器用蒸汽加熱后鼓入立磨，濕氫氧化鋁在立磨內部完成烘干和磨細的過程，物料經磨機內部的分級機分級后，合格的細料隨熱風進入收塵器。收塵器收集下來的即為細料。細料和粗料分別經正壓稀相氣力輸送至細料緩沖倉和粗料緩沖倉。粗細料分別經稱重計量后送入混料倉混勻后包裝出產品。

1.3 新增主要設備

本次技術改造部分設備利用車間原有舊設備，含真空泵、自動混料機等。現將主要新增設備及相關參數列于表1。

1.4 主要設備的配置

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的對比

本次技術改造在原有廠房內進行，廠房分為0.00m、5.00m、12.00m、15.00m四層。15.00m平面設支腿支撐平盤過濾機，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、洗液槽應根據平盤的操作真空度保持一定高差以防止排液不暢。本項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，但是此方法會損失一定的真空度，增加能耗。汽水分離器設于受液罐上方，真空泵布置在0.00m，平盤反吹羅茨風機就近布置于15.00m平盤過濾機附近，風機出口設一對空排放點以防止憋壓電流過載。

自平盤過濾機的濾餅經溜槽落于0.00m的立磨進料螺旋，輸送至立磨磨細。溜槽的下料角度盡量保持90°，因濕氫氧化鋁的安息角很大，流動性很差，本項目溜槽的下料角度為82°，投產過程中發現下料不暢，部分濕氫氧化鋁附著在溜槽壁上，后通過在溜槽兩側增設電磁振打器解決此問題。

表1 主要新增設備規格

同時因濕氫氧化鋁的觸變性，擠壓后容易析出水分、板結變硬，立磨進料螺旋的長度不宜過長，否則會出現螺旋電機過載，進料量下降的情況，本項目螺旋長度約2.3m，可正常運行。立磨收塵器布置于12.00m平面，與車間原有收塵器集中布置。風機布置于12.00m平面風機房內，亦與車間原有風機集中布置。

2 改造后產品情況

用掃描電鏡分析改造前后高白填料氫氧化鋁（細料）的晶體形態，對比圖見圖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，且分布均勻。經檢測改造后粉碎的晶體粒度為19μm±3μm，粘度為15000cp～19000cp，與國內外優質產品指標接近。

3 工藝技術改進與優化

本項目采用新設備、新工藝，實現了高白填料氫氧化鋁粉碎粒度的穩定分布，降低了產品的吸油量和粘度，同時降低了系統的能耗。

與原“碳分和種分”的混料工藝相比，本項目的主要技術改進和優化有以下兩點：

（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構不完善、晶粒間空隙大、晶體結構疏松而導致的產品強度低、吸油量大的情況[9]。

（2）本項目在粗細混合料產品中提高了細料的比例。同時采用計量稱和自動混料機提高了配比的精度和混合料的均勻性、一致性。

細料比例的提升和粗細料的均勻混合可以最大程度的發揮細料穩定性的作用，消除兩種物料波動造成的影響，同時降低產品的粘度，還可以消除片狀顆粒造成板材表面的“閃亮點”。

4 結論

本項目采用平盤過濾機、超細立磨、計量稱、自動混料機等設備，對原有車間進行了改造，將“碳分料+種分料”制備高白填料氫氧化鋁的工藝轉型為用“種分料”制備高白填料氫氧化鋁，改善了產品的指標，降低了粘度、穩定了粒度分布，實現了產品的品質升級。平盤過濾機和超細立磨設備的組合，降低了濾餅水分，將烘干、磨細合二為一，起到了降低能耗、節約投資的作用，達到了高白填料氫氧化鋁生產線轉型升級的目的。