电石渣浆过滤工艺的改进设计
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摘要：阐述了溶解乙炔生产过程中产生的电石渣浆的压滤工艺，针对压滤工艺存在的弊端，提出经初级沉淀后加入一定量的凝结剂，通过改进后的过滤工艺，分离出清水，返回生产系统循环利用，干渣形成含水量约30%～40%的半干电石渣，直接用于生产免烧砖。达到节能降耗、三废综合利用的目的。
关键词：电石渣浆 过滤工艺 设计 改进
溶解乙炔生产以电石（CaC2）为原料，与水反应生产乙炔过程中产生的工业废液，俗称电石渣浆，含水量约92～95%。绝大部分溶解乙炔生产企业对这种电石渣浆的处理方式是将其排入一个水池，自然沉降至含水量约90%，排放到风干池风干，经过一段时间的自然干燥，电石渣浆中水分自然蒸发进入大气，固相干燥后形成固体废渣，其主要成分为Ca（OH）2。近些年来，随着对工业“三废”管理的加强和人们环保意识的提高，加上干电石渣吸水后不易干燥，质地蓬松的特殊性质，其处置因环保原因一直令本厂头痛。另外，风干过程既损失了大量的水资源，电石渣浆中还溶有大量乙炔气体，因无法分离出来而不能回收利用而而使溶解在水中的乙炔气体流失。本厂认真地对常见的压滤工艺分析，通过不断改进和实践，在渣浆中加入凝结剂，设备选型上做一些特殊的考虑，形成滤饼含水量30%～35%的半干电石渣，可直接用于生产免烧砖。形成连续的规模化生产，较为彻底地解决了这一问题。
2.过滤工艺设计
常见的液固脱水的方式主要有两种：一种是自然风干，一种是机械脱水，机械脱水又分为压滤式脱水和离心式脱水。离心式脱水采用的离心机价格一般昂贵，使用过程中电力消耗大，设备易磨损。压滤式脱水中板框压滤和厢式压滤在化工行业中运用较多，其操作简单，滤饼含固率高。本厂选择采用厢式压滤工艺，达到过滤目的。
压滤液固分离的原理是：由滤板排列组成滤室（滤板两侧凹进，每两块滤板组合成一厢形滤室）。滤板的表面有麻点和凸台，用以支撑滤布。滤板的中心和边角上有通孔，组装后构成完整的通道，能通入悬浮液、洗涤水和引出滤液。滤板两侧各有把手支托在横梁上，由压紧装置压紧滤板。滤板之间的滤布起密封作用。在输料泵的压力作用下，将需要过滤的物料液体送进各滤室，通过过滤介质（根据不同行业选择合适的滤布），将固体和液体分离。在滤布上形成滤渣，直至充满滤室形成滤饼。滤液穿过滤布并沿滤板沟槽流至下方出液孔通道，集中排出。过滤完毕，可通入清洗涤水洗涤滤渣。洗涤后，有时还通入压缩空气，除去剩余的洗涤液。过滤结束后打开压滤机卸除滤饼（滤饼储存在于相邻两个滤板间），清洗滤布，重新压紧板滤开始下一工作循环。
设计工艺技术方案是：
4.提高过滤效果的改进
二、主要设备的选择与改进
1.压滤机的选型
压滤机一般可选择板框压滤机和厢式压滤机。板框式压滤机一般用于物料含颗粒状物体较少的物料过滤，常用于精细产品的过滤。厢式压滤机单块滤板比板框式滤板厚，厢式压滤机由两块相同的滤板相合而成，两块滤板之间在压紧时形成一个滤室用于存放被滤布隔离的颗粒状物体，进料孔放在滤板中央，一般用于颗粒状物体比较多的物料，厢式压滤机特点是不宜造成各滤室偏压，从而滤板不宜被损坏，过滤速度快，卸渣方便，过滤压力大，滤饼含液量低，能承受过滤压力最高可达3.0 Mpa，容易实现自动拉板卸料，适应范围更广。
根据上述，结合电石渣浆的过滤量和固含量，其性质如比重、粘性、ph值，腐蚀性，毒性；温度和收集方式；以及滤饼的含水率30%～40%形成半干电石渣、滤饼的收集方式；过滤要求过滤速度快，过滤周期短，容易卸渣的特点，选用厢式压滤机更好，采用明流，勿需洗涤．电石渣浆中固相粒度小，要求滤布目数高，避免形成渗漏。压紧方式宜采用液压压紧，压力应在20MPa以上，用手动螺旋、电动螺旋压力较小，滤板与滤板之间容易喷浆。滤板选用增强聚丙烯板，具有化学性能稳定，优良的耐腐蚀性，无毒、无味、重量轻、强度大、韧性好、经久耐用。滤布采用涤纶长纤维材质，耐腐蚀，弹性好，表面光滑，透水性好。压紧方式：采用液压紧，可实现自动压紧，自动保压，自动退回。拉板方式：采用低起动变频减速机拉板，保证拉板时无冲击，操作简单，性能可靠稳定。
实际生产中以焦煤为原料生产的电石形成的电石渣其滤水性好，以每天消耗每吨电石配置10平方米过滤面积可满足要求。如果是以无烟煤为原料生产的电石形成的电石渣，渣浆中颗粒物粒度明显变小，其滤水性明显较差，以每天消耗每吨电石配置15平方米过滤面积才可满足要求，因压滤周期明显变长，滤饼清理难度加大，采用两台交替使用效果更好。
2.电石渣浆输送设备选择
压滤机生产企业推荐采用出口压力为0.6MPa的G型单螺杆泵将浓浆送入厢式压滤机。这种输送设备在试生产时取得了很好的效果，但随着生产的推进，其表现出三方面缺陷，一是螺杆泵需安装在液面以下，对沉淀时间较长的电石渣浆抽不动，二是电石渣浆中含有部分未反应完全的粒度较大的碳渣的石灰石以及铁块很容易损坏螺杆泵胶套，大大降低螺杆泵的使用效率和使用寿命从而使生产成本较高，三是生产一段时间之后，滤布逐渐堵塞，经常造成喷浆而大大增加清理滤板的时间，当滤板略有变形时，则无法正常生产。还有的企业采用扬程为约60米的各种形式的压滤机专用离心泵，不仅泵本身价格昂贵，这类泵因出口压力大，密封装置未得到有效技术突破，使密封件寿命大大缩短而维修费用较高。这两种泵还有一个共同的缺点是，泵进口安装在液面以下沉淀池的底部，浓浆沉聚后密度大抽不动。经过本厂近两年的摸索和实践，采用流量按滤板面积每平方米0.6 立方米配置，扬程为40米的潜水式排污泵[3]，排污泵出口用耐一定压力的软管与压滤机管道连接，排污泵用一绞绳与滑轮相连，可自由升降，生产时，排污泵随着液面下降而下降，停产时，泵提起离开液面，既避免了排污泵密封件长期浸在水中易受腐蚀，又避免了排污泵放在浓浆底部浓浆沉聚而抽不动，取得了较好技术经济效果。
三、结论
项目实施近两年，通过不断地摸索和总结，按上述设计方案改进后，现已能正常持续开机，实现了规模化生产，废水回收利用后，补充水与改造前相比减少60%。2012年月生产成本和消耗与去年同期相比平均下降了3.5%和4.3%，形成的含水量30%～40%的滤饼可以直接用于生产免烧砖[4]，节约场地8亩，取得了较好的经济效益。实践证明，只有改进后的压滤工艺，方可保证正常生产。
参考文献
[1]王骥.溶解乙炔生产技术问答.辽宁科学技术出版社，1991.3：171.
[2]陆振东.化工工艺设计手册下册（第二版）.北京.化学工业出版社，1996.6：4-160～4-163.
[3]李洪亮．中国化工产品手册.北京．化学工业出版社，2001.5：143．
[4]冯志刚.科技资讯.半干电石渣制免烧砖工艺的改进．2011．34．75～76．
作者简介：冯志刚，1971年出生，男，汉族，云南省曲靖市沾益县人，1994年7月大学本科毕业，化工工程师。多年从事工业气体生产技术管理，现任云南沾氧气体产品有限公司技术负责人、副经理。