一種利用無機(jī)膜過濾生產(chǎn)油劑型鋁粉顏料的方法及其裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于顏料制備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種利用無機(jī)膜過濾生產(chǎn)油劑型鋁粉顏料的方法及其裝置。所述生產(chǎn)裝置包括研磨裝置以及依次連接于研磨裝置之后的篩分裝置和分離裝置，所述的分離裝置為內(nèi)置式無機(jī)膜分離器。本發(fā)明使用特殊結(jié)構(gòu)的無機(jī)膜分離器來進(jìn)行固液分離，它實(shí)現(xiàn)了溶劑油的分離與凈化同時(shí)進(jìn)行，確保產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)精簡現(xiàn)有工藝，大幅度降低過程能耗，節(jié)約生產(chǎn)成本。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于顏料制備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種利用無機(jī)膜過濾生產(chǎn)油劑型鋁粉顏 料的方法及其裝置。 一種利用無機(jī)膜過濾生產(chǎn)油劑型鋁粉顏料的方法及其裝置

【背景技術(shù)】
[0002] 鋁粉顏料由色淺、金屬光澤高的鋁粉制成，顏料表面光潔，能有效反射可見光、紅 外線和紫外線，耐氣候性良好，且能降低水蒸汽、氧和其它腐蝕介質(zhì)滲透的作用，對被覆蓋 物起到保溫、防光及防腐蝕的作用，同時(shí)可賦予其華麗的外表，廣泛用于汽車、建筑材料、房 屋裝飾、涂料、印墨、儀器設(shè)備及家用電器等領(lǐng)域。
[0003] 鋁粉顏料的早期生產(chǎn)方法是搗沖法，將鋁屑放入搗沖機(jī)的凹槽內(nèi)，搗杵在機(jī)械帶 動下連續(xù)沖打凹槽內(nèi)的鋁屑，鋁屑逐漸變成薄片并且破碎，此后進(jìn)行篩選，取出合乎要求的 鋁粉作為產(chǎn)品。搗沖法的生產(chǎn)效率很低，產(chǎn)品質(zhì)量不易掌握，而且生產(chǎn)過程中粉塵很多，非 常容易起火和爆炸。
[0004] 1894年，Hamtag等人成功地將球磨機(jī)應(yīng)用于鋁粉顏料的生產(chǎn)，具體操作為：將鋼 球、鋁粉和表面處理劑置于球磨機(jī)中，同時(shí)在球磨機(jī)內(nèi)和管道內(nèi)充滿惰性氣體，開啟球磨機(jī) 進(jìn)行研磨，利用鋼球?qū)X粉磨細(xì)。這種方法被稱為干法，至今仍然沿用，其缺點(diǎn)是不可避免 地存在粉塵，增加了生產(chǎn)過程的不安全性。當(dāng)要求產(chǎn)品粒徑較小時(shí)，過程效率低、耗能大、力口 工時(shí)間長，在工業(yè)化生產(chǎn)中使用相對較少。
[0005] 1910年，Hall等人發(fā)明了在球磨機(jī)中加入石油溶劑代替惰性氣體的方法，將鋁 粉、惰性溶劑油（石油溶劑）以及研磨助劑加入球磨機(jī)內(nèi)一起進(jìn)行研磨，生產(chǎn)的鋁粉與溶劑 油混成漿狀，獲得漿狀鋁粉顏料，這種方法被稱為濕法。該法以液態(tài)惰性溶劑作為載體和防 護(hù)劑，可以防止鋁粉的氧化，并能消除粉塵的不安全性，且設(shè)備簡單，產(chǎn)品使用起來方便。因 此，濕法生產(chǎn)工藝已被越來越多的鋁粉顏料廠采用，成為鋁粉顏料生產(chǎn)的主要方法。
[0006] 現(xiàn)有濕法生產(chǎn)鋁粉顏料的具體工藝流程為：將霧化的鋁粉或鋁屑加入球磨機(jī)中， 同時(shí)按一定配比添加溶劑油和研磨助劑，其中溶劑油一般為200號溶劑汽油或煤油，研磨 助劑主要包括上膜劑、分散劑、增亮劑、防沉降劑等，視產(chǎn)品類型不同，助劑的種類及用量變 化很大；開啟球磨機(jī)進(jìn)行研磨，并嚴(yán)格控制機(jī)溫，研磨一定時(shí)間后，取樣檢查鋁粉的細(xì)度和 亮度，質(zhì)量達(dá)到要求后，研磨機(jī)內(nèi)用大量溶劑油沖洗，鋁粉轉(zhuǎn)為泥漿狀從研磨機(jī)內(nèi)出料；在 裝有不銹鋼濾網(wǎng)的振動篩分機(jī)上對漿態(tài)出料進(jìn)行篩分、過濾，除去不符合要求的大顆粒鋁 粉后，再過濾以分離多余溶劑油，得到濾液溶劑油和濾餅，這部分濾液溶劑油中含有超細(xì)鋁 粉等雜質(zhì)，送入精餾裝置中進(jìn)行處理，從塔頂出來的被凈化溶劑油返回球磨機(jī)中繼續(xù)使用； 濾餅需拋光處理，金屬光澤進(jìn)一步提高，然后加入溶劑油調(diào)整濾餅的固體含量，最后得到商 品化的漿態(tài)鋁粉顏料。
[0007] 近年來，國內(nèi)（如濟(jì)南金屬顏料總廠、濟(jì)南雅思達(dá)化工公司和章丘金屬顏料廠等） 和國外（如德國的Eckart公司、日本的東洋錯(cuò)株式會社和美國的Silberline公司等）對 鋁粉顏料的開發(fā)和研究重點(diǎn)是改善顏料性能及開拓多種功能的產(chǎn)品。對鋁粉顏料的生產(chǎn)方 法研究，多著眼于提高現(xiàn)有產(chǎn)品質(zhì)量，采用濕法生產(chǎn)工藝基本不變。但上述濕法工藝也存在 不少不足之處，主要有：分離溶劑油以及溶劑油凈化是分步進(jìn)行的，也就是說，先分離溶劑 油，再進(jìn)行溶劑油精餾，增加了工藝步驟，占地面積增大；在溶劑油分離過程中，超細(xì)鋁粉進(jìn) 入分離后的溶劑油中，加大了這部分鋁粉的處理難度；溶劑油的回收采用精餾方法，涉及料 液的相轉(zhuǎn)化，能耗相對較大，使得運(yùn)行成本增加。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是提供一種新的油劑型鋁粉顏料的生產(chǎn)裝置和方法，可以克服目前 濕法生產(chǎn)中溶劑油的分離與凈化不同時(shí)進(jìn)行、工藝繁瑣、能耗高、生產(chǎn)成本高的缺陷。
[0009] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0010] 一種利用無機(jī)膜過濾生產(chǎn)油劑型鋁粉顏料的生產(chǎn)裝置，包括研磨裝置以及依次連 接于研磨裝置之后的篩分裝置和分離裝置，所述的分離裝置為內(nèi)置式無機(jī)膜分離器。
[0011] 所述的內(nèi)置式無機(jī)膜分離器包括罐體，罐體上方設(shè)有進(jìn)料口，底部設(shè)有出料口，進(jìn) 料口與篩分裝置連接，罐體內(nèi)設(shè)有過濾筒，過濾筒壁周向等間距設(shè)有固定螺桿，過濾筒內(nèi)下 部軸向設(shè)有無機(jī)膜過濾管，上部設(shè)有滲透液腔，無機(jī)膜過濾管與滲透液腔連通，滲透液腔分 別與出液管和反沖裝置連接，過濾筒通過軸與電機(jī)連接。
[0012] 無機(jī)膜分離器出液管連接有抽真空裝置。
[0013] 無機(jī)膜分離器的過濾筒的旋轉(zhuǎn)通過電機(jī)控制，過濾筒旋轉(zhuǎn)的過程中可以提高膜面 剪切力，有效減薄附著在膜表面的濾餅，起降低膜污染和提高膜通量的作用，同時(shí)兼具攪拌 功能，促進(jìn)溶劑油在料漿中的傳遞。
[0014] 本發(fā)明還提供了利用上述裝置生產(chǎn)油劑型鋁粉顏料的方法，將鋁粉或鋁箔、溶劑 油、研磨助劑及研磨介質(zhì)在研磨裝置中充分研磨并加入溶劑油沖洗得到漿態(tài)鋁粉顏料；漿 態(tài)鋁粉顏料經(jīng)篩分裝置篩分除去不符合要求的大顆粒鋁粉后送至內(nèi)置式無機(jī)膜分離器的 罐體內(nèi)；控制無機(jī)膜分離器的過濾筒轉(zhuǎn)速，同時(shí)將無機(jī)膜過濾管內(nèi)抽真空，漿態(tài)鋁粉顏料中 的溶劑油透過無機(jī)膜過濾管進(jìn)行凈化；處理至罐體內(nèi)漿態(tài)鋁粉顏料的固含量接近終產(chǎn)品時(shí) 出料，將罐體出料口出料的漿態(tài)鋁粉顏料拋光并加入溶劑油調(diào)節(jié)固含量，獲得油劑型鋁粉 顏料。
[0015] 其中，過濾筒轉(zhuǎn)速優(yōu)選控制為5rpm?500rpm。
[0016] 無機(jī)膜過濾管內(nèi)真空度為lX102Pa?5X104Pa。
[0017] 當(dāng)無機(jī)膜過濾管的膜通量下降至初始通量的40?60%時(shí)，開啟反沖裝置以凈化 溶劑油間歇反沖無機(jī)膜過濾管。此設(shè)計(jì)可使附著在分離膜表面的濾餅脫落，從而有效地防 止膜污染。
[0018] 所述過濾筒中設(shè)有單根或多根無機(jī)膜過濾管，無機(jī)膜過濾管的通道直徑為4_? 10mm;所述無機(jī)膜過濾管的膜材質(zhì)為陶瓷、金屬或其復(fù)合材料，無機(jī)膜的分離層涂覆于外表 面，分離層平均膜孔徑為5nm?10 μ m。
[0019] 過濾筒中無機(jī)膜過濾管的數(shù)量可根據(jù)所需處理的溶劑油量進(jìn)行確定。
[0020] 透過無機(jī)膜過濾管實(shí)現(xiàn)凈化并被回收的溶劑油可以返回研磨機(jī)中繼續(xù)使用。
[0021] 本發(fā)明中所述溶劑油為200號溶劑汽油或煤油；研磨助劑為硬脂酸、軟脂酸、油 酸、亞油酸、亞麻酸或金屬皂類；研磨介質(zhì)為鋼球。
[0022] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0023] 1)與現(xiàn)有漿態(tài)鋁粉顏料生產(chǎn)工藝流程相比，本發(fā)明可以將溶劑油分離以及后續(xù)的 溶劑油凈化同時(shí)進(jìn)行，即利用無機(jī)膜的篩分原理，鋁粉被截留在漿態(tài)顏料中，溶劑油連續(xù)不 斷地透過無機(jī)膜獲得凈化，一步完成現(xiàn)有方法中的過濾及精餾操作，分離效率顯著提高，工 藝流程明顯縮短。
[0024] 2)現(xiàn)有生產(chǎn)工藝流程的過濾操作中超細(xì)鋁粉不可避免地進(jìn)入濾液溶劑油中，增加 了回收成本，而本發(fā)明使用內(nèi)置式無機(jī)膜分離器，超細(xì)鋁粉被直接截留于漿態(tài)顏料中，無需 回收。因此本發(fā)明可避免超細(xì)鋁粉的流失，提高產(chǎn)品收率，降低生產(chǎn)成本。
[0025] 3)與現(xiàn)有生產(chǎn)方法相比，本發(fā)明采用無機(jī)膜分離工藝能克服精餾技術(shù)的能耗較高 和操作控制復(fù)雜等不足，不僅能高效回收滿足工業(yè)要求的溶劑油，而且過程操作簡單，易于 自動化控制，且溶劑油凈化不涉及相轉(zhuǎn)化，可顯著降低能耗。據(jù)統(tǒng)計(jì)，本發(fā)明對溶劑油的回 收率為100%，回收溶劑油中SS含量小于0. 5mg · Γ1，可返回研磨機(jī)中繼續(xù)使用，對超細(xì)鋁 粉的回收率大于99. 8 %，例如，當(dāng)采用平均孔徑為50nm、200nm、500nm或800nm的無機(jī)膜時(shí)， 超細(xì)鋁粉的回收率均為100 %，回收溶劑油的運(yùn)行成本較精餾方法下降超過90 %。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 圖1為現(xiàn)有油劑型漿態(tài)鋁粉顏料生產(chǎn)工藝流程圖；
[0027] 圖2為本發(fā)明采用內(nèi)置式無機(jī)膜分離器生產(chǎn)油劑型鋁粉顏料的工藝流程圖；
[0028] 圖3為本發(fā)明內(nèi)置式無機(jī)膜分離器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖4為本發(fā)明內(nèi)置式無機(jī)膜分離器的過濾筒的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0030] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例和附 圖，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā) 明，并不用于限定本發(fā)明。
[0031] 采用的生產(chǎn)裝置為研磨裝置以及依次連接于研磨裝置之后的篩分裝置和分離裝 置，其中，所述的分離裝置為內(nèi)置式無機(jī)膜分離器，其結(jié)構(gòu)如圖3和4所示。
[0032] 所述的內(nèi)置式無機(jī)膜分離器包括罐體2,罐體2上方設(shè)有進(jìn)料口 1，底部設(shè)有出料 口 5,進(jìn)料口 1與篩分裝置連接，罐體2內(nèi)設(shè)有過濾筒4,過濾筒壁周向等間距設(shè)有固定螺桿 7,過濾筒4內(nèi)下部軸向設(shè)有無機(jī)膜過濾管3,上部設(shè)有滲透液腔8,無機(jī)膜過濾管3與滲透 液腔8連通，滲透液腔8分別與出液管9和反沖裝置連接，14為反沖裝置接口；過濾筒4通 過軸6與電機(jī)13連接。12-1、12-2為閥門，15為無機(jī)膜過濾管3的膜管通道。
[0033] 生產(chǎn)油劑型鋁粉顏料時(shí)，步驟如下：
[0034] 1)將鋁粉或鋁箔投入研磨機(jī)中，同時(shí)加入設(shè)定比例的溶劑油（200號溶劑汽油或 煤油）以及研磨助劑（硬脂酸、軟脂酸、油酸、亞油酸、亞麻酸或金屬皂類等的一種或多種）， 在研磨介質(zhì)鋼球的作用下，充分研磨，當(dāng)鋁粉的細(xì)度和亮度達(dá)到質(zhì)量要求后，研磨機(jī)內(nèi)用大 量溶劑油沖洗，形成漿態(tài)鋁粉顏料從研磨機(jī)中出料；
[0035] 2)出料的漿態(tài)鋁粉顏料被送至振動篩分機(jī)上進(jìn)行篩分，不符合要求的大顆粒鋁粉 截留在篩網(wǎng)上被除去，從振動篩分機(jī)中出來的漿料即待處理漿態(tài)鋁粉顏料A進(jìn)入內(nèi)置式無 機(jī)膜分離器；
[0036] 3)待處理漿態(tài)鋁粉顏料A經(jīng)進(jìn)料口 1進(jìn)入罐體2并與過濾筒4接觸；開啟電機(jī)13， 控制過濾筒的轉(zhuǎn)速為5rpm?500rpm，以提高膜面剪切力并兼具攪拌效果；關(guān)閉閥門12-2， 開啟閥門12-1，將出液管9與真空裝置相連，采用負(fù)壓抽吸過濾，真空度控制為1 X 102Pa? 5X 104Pa ;漿態(tài)鋁粉顏料中的溶劑油B在壓力差的驅(qū)動下透過無機(jī)膜過濾管3上的分離層 進(jìn)入膜管通道15中，得到凈化的溶劑油C，向上流動進(jìn)入滲透液腔8,經(jīng)出液管9排出，返回 研磨機(jī)中重新使用，鋁粉則被截留在漿態(tài)顏料中，無鋁粉流失；當(dāng)無機(jī)膜通量降低至設(shè)定值 時(shí)，反沖系統(tǒng)啟動，此時(shí)閥門12-2開啟，閥門12-1關(guān)閉，以凈化溶劑油經(jīng)反沖裝置接口 14 對無機(jī)膜過濾管3進(jìn)行反向沖洗，使濾餅脫落并匯入漿態(tài)顏料中，減輕膜污染；不斷分離溶 劑油至其含量滿足規(guī)定要求，脫除大部分溶劑油后的漿態(tài)鋁粉顏料D經(jīng)出料口 5出料。
[0037] 4)對從無機(jī)膜分離器中出來的漿態(tài)鋁粉顏料D進(jìn)行拋光處理，加入溶劑油使固含 量達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，獲得商業(yè)化產(chǎn)品。
[0038] 以下以具體實(shí)施例1和2對采用內(nèi)置式無機(jī)膜分離器生產(chǎn)油劑型鋁粉顏料進(jìn)行說 明：
[0039] 實(shí)施例1
[0040] 以霧化鋁粉為原料，溶劑油為200號溶劑汽油，研磨助劑為硬脂酸、油酸和亞麻 酸，研磨介質(zhì)為鋼球。經(jīng)篩分處理后的漿態(tài)鋁粉顏料進(jìn)入內(nèi)置式無機(jī)膜分離器進(jìn)行處理，采 用孔徑為800nm的陶瓷膜，19通道，通道內(nèi)徑為6mm，膜材質(zhì)為三氧化二鋁，過濾筒的轉(zhuǎn)速為 60rpm，負(fù)壓抽吸的真空度為8X 102Pa，膜通量為0. 4m3 · πΓ2 · 1Γ1，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行5h無需對無機(jī) 膜過濾管進(jìn)行反沖，凈化溶劑油澄清透明，SS未檢出，凈化溶劑油完全滿足返回研磨機(jī)中繼 續(xù)使用的要求，超細(xì)鋁粉無損失。對脫溶劑油后的漿態(tài)鋁粉顏料拋光，加入溶劑油調(diào)整固含 量，得到完全合格的鋁顏漿產(chǎn)品。
[0041] 實(shí)施例2
[0042] 以鋁箔為原料，溶劑油為煤油，研磨助劑為油酸、軟脂酸和亞麻酸，研磨介質(zhì)為鋼 球。經(jīng)篩分處理后的漿態(tài)鋁粉顏料進(jìn)入內(nèi)置式無機(jī)膜分離器進(jìn)行處理，采用孔徑為500nm 的陶瓷膜，7通道，通道內(nèi)徑4mm，膜材質(zhì)為三氧化二鋁，過濾筒的轉(zhuǎn)速50rpm，負(fù)壓抽吸的真 空度1. 2X 103Pa，膜滲透通量為0. 3m3 · m_2 · 1Γ1，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行6h無需對膜進(jìn)行反沖，凈化溶劑 油澄清透明，SS未檢出，凈化溶劑油完全滿足返回研磨機(jī)中繼續(xù)使用的要求，超細(xì)鋁粉無損 失。對脫溶劑油后的漿態(tài)鋁粉顏料拋光，加入溶劑油調(diào)整固含量，獲得完全合格的鋁顏漿產(chǎn) 品。
【權(quán)利要求】
1. 一種利用無機(jī)膜過濾生產(chǎn)油劑型鋁粉顏料的生產(chǎn)裝置，包括研磨裝置以及依次連接 于研磨裝置之后的篩分裝置和分離裝置，其特征在于，所述的分離裝置為內(nèi)置式無機(jī)膜分 離器。
2. 如權(quán)利要求1所述的利用無機(jī)膜過濾生產(chǎn)油劑型鋁粉顏料的生產(chǎn)裝置，其特征在 于，所述的內(nèi)置式無機(jī)膜分離器包括罐體，罐體上方設(shè)有進(jìn)料口，底部設(shè)有出料口，進(jìn)料口 與篩分裝置連接，罐體內(nèi)設(shè)有過濾筒，過濾筒壁周向等間距設(shè)有固定螺桿，過濾筒內(nèi)下部軸 向設(shè)有無機(jī)膜過濾管，上部設(shè)有滲透液腔，無機(jī)膜過濾管與滲透液腔連通，滲透液腔分別與 出液管和反沖裝置連接，過濾筒通過軸與電機(jī)連接。
3. 如權(quán)利要求2所述的利用無機(jī)膜過濾生產(chǎn)油劑型鋁粉顏料的生產(chǎn)裝置，其特征在 于，所述出液管連接有抽真空裝置。
4. 采用權(quán)利要求2所述的裝置生產(chǎn)油劑型鋁粉顏料的方法，其特征在于，將鋁粉或鋁 箔、溶劑油、研磨助劑及研磨介質(zhì)在研磨裝置中充分研磨并加入溶劑油沖洗得到楽態(tài)鋁粉 顏料；漿態(tài)鋁粉顏料經(jīng)篩分裝置篩分除去不符合要求的大顆粒鋁粉后送至內(nèi)置式無機(jī)膜分 離器中；控制內(nèi)置式無機(jī)膜分離器的過濾筒轉(zhuǎn)速，同時(shí)將無機(jī)膜過濾管內(nèi)抽真空，漿態(tài)鋁粉 顏料中的溶劑油透過無機(jī)膜過濾管進(jìn)行凈化；處理至漿態(tài)鋁粉顏料的固含量接近終產(chǎn)品時(shí) 出料，將出料的漿態(tài)鋁粉顏料拋光并加入溶劑油調(diào)節(jié)固含量，獲得油劑型鋁粉顏料。
5. 如權(quán)利要求4所述的生產(chǎn)油劑型鋁粉顏料的方法，其特征在于，控制過濾筒轉(zhuǎn)速為 5rpm ?500rpm〇
6. 如權(quán)利要求5所述的生產(chǎn)油劑型鋁粉顏料的方法，其特征在于，無機(jī)膜過濾管內(nèi)真 空度為 1 X 102Pa ?5 X 104Pa。
7. 如權(quán)利要求4所述的生產(chǎn)油劑型鋁粉顏料的方法，其特征在于，當(dāng)無機(jī)膜過濾管的 膜通量下降至初始通量的40?60%時(shí)，開啟反沖裝置對無機(jī)膜過濾管進(jìn)行反沖清洗。
8. 如權(quán)利要求4-7任一所述的生產(chǎn)油劑型鋁粉顏料的方法，其特征在于，所述過濾筒 中設(shè)有單根或多根無機(jī)膜過濾管，無機(jī)膜過濾管的通道直徑為4mm?10mm。
9. 如權(quán)利要求8所述的生產(chǎn)油劑型鋁粉顏料的方法，其特征在于，所述無機(jī)膜過濾管 的膜材質(zhì)為陶瓷、金屬或其復(fù)合材料，無機(jī)膜的分離層涂覆于外表面，分離層平均膜孔徑為 5nm ?10 μ m〇
【文檔編號】C09C3/08GK104119706SQ201410330874
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】曾堅(jiān)賢, 張金斌, 周虎, 劉和秀, 錢朝輝, 張學(xué)俊, 王亞賽, 孔令枚 申請人:湖南科技大學(xué)