珍珠巖助濾劑的製作方法

2023-04-30 10:35:26

專利名稱：珍珠巖助濾劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種固液分離工業過濾的無機介質材料。
食品、飲料、醫藥、釀造、化工、煉油、水質處理等工業部門的生產中，過濾工序是一道非重要的工序。在生產過程中，經常涉及到固液分離操作，需把濾液中的懸浮物、膠料、纖維素等固體雜質通過過濾將其分離出去，或混濁液經過濾變成透明液。尤其是生產啤酒、果酒、果汁飲料、食用植物油，過濾工序尤為重要，關係到產品的透明、口感、品位等產品的質量問題。過濾工序通常由過濾設備及助濾材料(即助濾劑)組成。助濾材料的用途是幫助過濾物迅速而有效地通過濾層。因此對助濾劑的要求是無毒、無味、不改變過濾物的風味和性狀;中性，不起化學反應;特殊的結構，既能阻止各種雜質微粒通過，又能使液體順利穿行，保持較高的過濾速度。不同工業領域採用與之相適應的過濾設備助濾劑。如用於味精、製糖生產中常用的助濾劑是活性炭。啤酒、果汁飲料、醫藥、洗染等行業的過濾，多採用硅藻上作為助濾劑。硅藻土助濾劑微粒結構好，化學組成理想，但由於礦體中含有一定量的粘土和有機物，因而在加工成助濾劑的過程中，必須添加鹼、氯化鎂、氯化鈉等通過燒結以提高其濾速和剔除粘土及有機物，其間發生的化學變化，很容易給被濾物構成不良效果。其次硅藻土具有一定的吸附性，對某些行業如食用植物油的脫色，具有明顯的優點，但對啤酒、果汁等也易導致風味變化。再其次硅藻土堆密度大，使用量多，成本高。據悉國外珍珠巖助濾劑在工業過濾中多用於粗濾領域如用於啤酒生產過程中的麥芽汁的過濾。
本發明的目的，利用國內豐富的珍珠巖礦砂資源和加工隔熱用膨脹珍珠巖的設備，開發出一種珍珠巖新產品-助濾劑，使其性能優於現有的硅藻土等助濾劑，為有關行業提供一種具有堆密度小，透過性好，濾速快，無毒安全中性的工業用助濾劑，從而提高有關產品的質量，尤其是提高我國豐富的食品、飲料行業產品的品級，並降低其生產成本。
天然珍珠巖礦是一種非品玻璃體無機材料，利用水遇熱，氣化產生氣壓，能使玻璃體的物質發生膨脹的作用原理，用高溫加熱方法，可使珍珠巖礦發生蜂窩狀體積膨脹，形成蜂窩結構的複雜表面，封閉狀的氣孔導致材料在水中上浮;開放狀氣孔則使材料在水中呈懸浮狀態，且粒子群體又能保護極高的孔隙率，使材料得以在過濾操作上具有優良的助濾特性，而且經高溫處理玻璃化後的珍珠巖極難溶於水，且基本上不受濾液溫度的影響。當PH值為5-11時有較好的化學穩定性，珍珠巖不含有機物質，經合理粒級搭配，保持不同粒子直徑的一定百分比，在一次主孔和通過塔橋形成二次毛孔的共同作用下，可獲得過濾所需的大量微細的毛細孔道。基於上述構思，本發明採用膨脹珍珠巖為原料加工的珍珠巖助濾劑是一種非晶玻璃體粒子組成的白色固體粉末，其比重為22～2.5g/cm3;堆密度0.22～0.25g/cm3，其中主要含有S1O270～80%;AL2O310～20%;Fe2O3≤1.5%珍珠巖助濾劑的粒並分布為120～180目佔80%以上或80～140目佔70%以上或70～120目佔55%以上。
製備本發明的珍珠巖助濾劑的方法是首先採用純度為90%以上的珍珠巖礦砂，加工成30～60目粒度，經300～400℃預熱7～9分鐘，然後在焙燒爐中以氣體燃料經1000～1350℃高溫膨脹，製得膨脹珍珠巖。對膨脹珍珠巖產品進行分析檢測，用以加工製作珍珠巖助濾劑的膨脹珍珠巖的合格原料必須是(1)S1O2含量不低於72%。(2)堆密度0.040～0.075g/cm3。(3)粒度要求大於100目。(4)白度要求72～74度(用2BD型白度儀測定)，從實驗表明二氧化矽含量的高低直接影響助濾劑的使用性能，當二氧化矽含量較低時，珍珠巖助濾劑微粒的強度也較低。用助濾劑對濾液進行過濾時，特別加壓過濾的情況下，預塗層很易改變原來粒子之間形成的骨架結構，微粒面組成的微孔將會大大地減少和減小，因而影響過濾速度，甚至使過濾近於截止狀態。
礦砂經過焙燒形成膨脹珍珠巖時。焙燒是關鍵，膨脹珍珠巖的膨脹係數越大意味著膨脹珍珠巖粒子在結構上孔隙率越高，微觀上分析這樣的結構必然是孔壁變薄，微孔多而且大，將其粉碎後所得粒子具有理想的曲面形狀，所形成的預塗層孔隙率高，而且承受壓力也高。
為保證製得合格的膨脹珍珠巖，珍珠巖礦砂本身的純度必須與之相適應，其中微晶含量最好小於5%。
為保證獲得乾淨無汙染的珍珠巖炭助濾劑，本發明的珍珠巖助濾劑所採用的膨脹珍珠巖是在焙燒爐中以氣體燃料焙燒所得的膨脹珍珠巖為原料，所用的氣體燃料是熱煤氣、冷煤氣或天然氣中的任一種，冷煤氣是指城市淨化煤氣。
用合格的膨脹珍珠巖為原料加工成珍珠巖助濾劑的具本工藝步驟如下1)、除砂處理。處理方法是用旋振篩將膨脹珍珠巖中的砂礫、剔除，旋振篩由兩臺電機驅動，物料在篩網上既作往復運動，也伴以微幅上下振動，隨時在作向前的閃動。密度較大的砂礫，將越來越集中在篩網表層，通過網也被剔除，而大量的輕質膨脹珍珠巖則浮集於物料最上層，最後由出料口排出，排出物料潔白而純淨。
2)、粉碎加工。由於膨脹珍珠巖具有很高磨擦性，對粉碎設備(粉碎磨機)要求抗磨性高，對物料的斷裂效果顯著，以及高速動轉時的平穩性與自動排渣能力。如雷蒙磨基本可適用。粉碎可按要求粒度進行，控制投料速度、投料排料間隙、排料風量等參數的調節以達到要求粉碎的粒度範圍。
3)、分級處理。利用與粉碎磨機相配套的分級機將部分粒度較大，不符合要求的產品(少量結晶的細砂粒和末除淨的雜質)分離出來，重新送回粉碎磨機粉碎，對少量結品細砂不即時排除，將影響產品使用性能。
4)、篩選分等。用旋振篩對產品進行篩選分等，按(Ⅰ)型120-180目佔80%以上;(Ⅱ)型80-140目佔70%以上及(Ⅲ)型70-120目佔55%以上三等進行粒級搭配，製得不同粒度分布的珍珠巖助濾劑。要求篩選設備具有密封性，以防止細微粒子隨波動的氣液口處飄逸對環境的汙染。篩選分等完成並檢驗合格即按(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)分別包裝可提供不同應用領域使用。
除塵，在整個工藝過程中，在起塵部位設吸塵罩，或者卸料口排風口後端，設手動式布袋除塵器。
本發明的珍珠巖助濾劑，由於生產原料為珍珠巖、無毒無味、不含有機物和粘土，生產過程中不加入任何其他化學物質，只依自身形體結構能形成多孔床層，具有良好的滲透性，不可壓縮性和較低的流動阻力，不與任何濾物發生化學反應和對濾液的不溶解性，適用性強可用於正壓操作過濾設備(如板框式過濾機、垂直葉片罐式過濾機、迴轉葉片過濾機、水平葉片過濾機等)和負壓操作過濾設備(如真空葉式過濾機、迴轉真空預塗過濾機、板框壓濾機等)，因此具有廣泛的應用領域，可應用於食品、果汁、飲料、啤酒、製藥、製糖、洗染、化工、油脂、水質處理等行業。使用證明比活性巖、硅藻土助濾劑等的濾速快，過濾量大。尤其應用在果汁飲料、啤酒生產工藝的精濾(產品的最後一道工序)，可使液體清徹透明，既保存了產品的風味，又提高產品的品質，此外由於生產珍珠巖助濾劑工藝簡單，其堆密度低於硅藻土20%左右，使用量大大低於硅藻土助濾劑表，從而大大降低了使用成本。(表Ⅰ、表Ⅱ)實例1選用經熱煤氣燃料焙燒的膨脹珍珠巖100kg、作為加工製作助濾劑的原料，其中S1O2含量73%，堆密度0.04～0.075g/cm3，粒度大於100目，白度73度，首先用旋振篩將砂礫剔除，然後將去砂處理後的膨脹珍珠巖用3R2014型懸輥磨扮機粉碎，通過控制調節磨粉機設備的各項參數控制物量的粒度和粒度分布，使大於40微米粒子佔15%，小於5微米粒子佔2%，再通過與磨粉機相配套的分級機(W650型)，將超過70目的粒子和重質砂粒(末除淨的砂粒雜質)分離排出機外。最後利用密封的旋振篩進行篩選分為三等製得珍珠巖助濾劑(Ⅰ)型、(Ⅱ)型、(Ⅲ)、它們各自的粒度分布是120～180目佔85%，80～140目佔78%，70～120目佔55%。
實例2小樣味精中和液，22.5°Be′200ml用水浴升溫到60℃加入(Ⅱ)型珍珠巖助濾劑2g，攪勻，倒入φ90mm的布氏漏頭，用0.092MPa抽濾，測濾速為37ML/分，在同樣條件下，用活性炭代替珍珠巖助濾劑。測定濾速為8.7ml/分。
表1過濾中藥提取液硅藻土助濾劑II型珍珠巖濾劑用量1.75kg2kg過濾時間10分鐘31分鐘過濾量100kg2500公斤表2珍珠巖助濾劑與硅藻土助濾劑用於啤酒的精過濾的對比(100板框濾機)硅藻土助濾劑珍珠巖助濾劑用量(kg/噸啤酒)2.21.68濾速(噸/小時)1821(II)型(III)型各50%
權利要求
1.一種膨脹珍珠巖製作的珍珠巖助濾劑，其中含SiO270～80%，AL2O310～20%，Fe2O3≤1.5%，堆密度為0.22～0.25g/cm3，其特徵在於所述的珍珠巖助濾劑粒度分布為120～180佔80%以上或80～140目佔70%以上或70～120目佔55%以上。
2.一種製備權利要求1所述的珍珠巖助濾劑的方法，其特徵在於以氣體燃料焙燒的膨脹珍珠巖為原料，經除砂、粉碎、分級、篩選分等、除塵工藝而製成，所述珍珠巖原料必須是SiO2含量大於10%，堆密度0.04～0.075g/cm3，粒度大於100目，白度72～44度。
3.如權利要求2所述的製備珍珠巖助濾劑的方法，其特徵在於所述的氣體燃料是熱煤氣、冷煤氣、天然氣中的任一種。
全文摘要
本發明涉及一種以膨脹珍珠巖為原料加工製成的珍珠巖助濾劑及其加工方法，該助濾劑具有無毒無味、化學穩定性好，濾速快，過濾量大的特點；適用性強，可用於正壓和負壓操作的各種過濾設備，可廣泛用於食品、果汁飲料、製藥、製糖、糧造、化工、油脂、洗染、水質處理等領域。生產工藝簡便、其堆密度低於硅藻土助濾劑，因此使用成本低。
文檔編號B01J20/10GK1097350SQ9310869
公開日1995年1月18日 申請日期1993年7月13日 優先權日1993年7月13日
發明者張青, 張建峰, 嶽文斌, 武艾, 高凌, 張慶和 申請人:河北省崇禮縣助濾劑廠