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1、 4 1过滤的理论1 定义过滤 在压强差作用下 悬浮液中的流体 气体或液体 透过可渗性介质 过滤介质 固体颗粒则为介质所截留 从而实现流体和固体分离的过程 2 实现过滤的条件具有实现分离过程所必需的设备 包括过滤介质 在过滤介质两侧要保持一定的压力差 推动力 3 过滤方法分类按推动力可分为 重力过滤 50kPa 真空过滤 53 93kPa 加压过滤 50 800kPa 离心过滤 Chapter4过滤 按其原理可分两大类 a 表面过滤 滤饼过滤 在过滤介质一侧生成由被隔留颗粒形成的滤饼 表面过滤 适用于容积浓度 1 的悬浮液 如 化工产品和矿物工程产品的过滤 b 深层过滤 颗粒被阻留在过滤介质内
2、 不需形成滤饼 深度过滤 适用于容积浓度 0 1 的稀悬浮液 如 水的净化等 两种过滤的区别 颗粒粒度与过滤介质孔道 表面过滤大 深层过滤小 表面过滤 颗粒在一侧 深层过滤 颗粒在介质中 介质阻力 初始时 深层过滤大 表面过滤小 其后 表面过滤阻力增加快 深层过滤阻力增加缓慢 4 过滤过程的特点a 流体通过多孔介质的流动属于极慢流动 即渗流运动 宏观的流体力学因素 微观的物化因素 b 悬浮液中的固体粒子是连续不断地沉积在介质内部孔隙中或介质表面上 因而在过滤过程中 过滤阻力是不断增加的 4 1 1过滤速度基本方程式鲁思的过滤速度基本方程式为滤饼的平均过滤比阻为其中的 0和 1通过实验确定 n为
3、常数 滤饼的压缩系数 当n 0时 为不可压缩滤饼 n 0 1时为可压缩滤饼 1 过滤速率与压力 过滤推动力 成正比 与滤液的粘度成反比 2 过滤速率随滤饼厚度的增大而降低 单位面积通过的滤液量减少 3 过滤速率随通过滤液量的增加而减少 4 过滤速率决定于滤饼的性质 用比阻表示 过滤时 流过滤饼的流体 通过表面的动量传递 给固体颗粒一个曳应力 此力通过点接触的颗粒向前传递 沿流动方向逐渐积累 若滤饼结构在此累积的曳应力的作用下 颗粒不相互错动 滤饼的孔隙度不产生变化 则称这种滤饼为不可压缩滤饼 否则为可压缩滤饼 所有的滤饼都有可压缩性 一般判断滤饼的过滤难易程度可通过 av来比较 av 1011
4、m kg 1为易过滤滤饼 av 1012 1013m kg 1为中等过滤阻力滤饼 av 1013m kg 1为难过滤滤饼 几种常见物料的压缩指数值 4 2过滤设备的分类过滤机是利用多孔性过滤介质 截留液体与固体颗粒混合物中的固体颗粒 而实现固 液分离的设备 按推动力可将过滤机区分为真空过滤机 加压过滤机和离心过滤机 4 2 1真空过滤机包括间歇式和连续式两大类 4 2 2加压过滤机常简称压滤机 包括间歇式和连续式两大类 4 2 3离心过滤机包括间歇式和连续式两大类 4 3真空过滤机的性能与实践真空过滤是借在过滤介质一侧造成一定程度的负压 真空 而使滤液排出实现固液分离 1 真空过滤的特点a 推
5、动力小 一般为0 05 0 08MPa 某些场合可达0 09MPa b 过滤速度较慢 c 滤饼的含水量较高 d 能在相对简单的机械条件下连续操作 工作指标良好 2 真空过滤机的工作周期A成饼阶段 B脱水阶段 C洗涤阶段 D压实阶段 E干燥阶段 F卸饼阶段 4 3 1真空吸滤盘真空吸滤盘是间歇式的过滤设备 一般用于小规模生产或试验研究 其过滤系统见下图 工作过程与实验室常用的布氏漏斗真空抽滤类似 主要缺点是卸饼阶段需要人工清理 且过滤效果很难保证 4 3 2转鼓真空过滤机也叫圆筒型真空过滤机 是连续式过滤机 在工业生产中应用广泛 这种真空过滤机适合于过滤粒度 1mm 粘度一般 浓度较高的悬浮液
6、它适应性强 工作可靠 它适合于过滤粒度较细 密度小且不易沉淀的化工物料 在矿物工程中主要用于过滤各种金属和非金属浮选精料 如 铜 铅 锌 硫 镍 钼 煤等 分配头是过滤机的主要部件 它的位置固定不动 通过它控制过滤机各过滤室依次进行过滤 滤饼脱水 卸料和清洗滤布等过程 分配头一面与真空泵 鼓风机相联 另一面与筒体上的喉管相通 将筒体分成几个区域 区 筒体浸没在料浆中 过滤区 区 在液面之上 称脱水区 区 卸料区 区 滤布清洗区 区不工作 其作用是将几个工作区分割开 工作过程 滤饼形成 过滤室随筒体旋转 开始时处于筒体的下部位置 浸在料浆槽的料浆中 过滤室经过滤液管 喉管与分配头 区相通 室内因
7、有负压作用使滤液透过滤布进入滤室 由真空泵抽出机外 固体颗粒附着在滤布上形成滤饼 过程 过滤室 浸入料浆 喉管 连接 分配头 区 负压 真空泵 抽出滤液 滤饼 滤饼脱水当滤室旋转到离开液面后 即进入滤饼脱水区 室内仍为负压 滤饼水分不断降低 过程 过滤室 离开水面 喉管 分配头 区 负压 真空泵 滤饼脱落当过滤室旋转到与分配头 区及卸料区接通时 从鼓风机来的压力空气吹入过滤室 使室内由负压变成正压 滤饼被吹落下来 排出机外 过程 过滤室 喉管 分配头 区 正压 鼓风机 滤饼脱落 清洗滤布过滤室旋转到与分配头滤布清洗区 区相通时 室内继续维持正压 此时清洗滤布 恢复滤布的透气性 又开始下一个循环
8、 过程 过滤室 喉管 分配头 区 正压 清洗滤布 恢复滤布透气性 进行下一个循环过滤机工作期间 循环进行上述四个过程阶段 故其工作过程是连续的 转鼓真空过滤机按不同分类方式可分为下面几类 4 3 2 1按给料方式分类可分为顶部给料式 内部给料式和侧部给料式 A顶部给料式转鼓真空过滤机主要特点是 有助于滤饼形成 能减少阻力 滤布再生容易 不易堵塞滤布 但结构复杂 适用于过滤含有大量易沉降颗粒 并能形成有足够渗透性滤饼的悬浮液 也适用对滤饼进一步脱水 B内部给料式转鼓真空过滤机特点 料浆直接加在转鼓内筒里 可不另设浆槽 结构简单 结构见下图a 适用颗粒粗细不均且沉降速度大的料浆 C侧部给料式转鼓真
9、空过滤机特点 转鼓的侧面有一个料浆槽 料浆槽的对面一侧为卸饼位置 结构见下图b 4 3 2 2按滤饼卸料方式分类可分为刮刀卸料式 折带卸料式 绳索卸料式和辊子卸料式转鼓真空过滤机 A刮刀卸料式转鼓真空过滤机是应用最广的一种卸料方式 一般在刮刀之前需用压缩空气将滤饼吹松 特点 结构简单 容易操作 但滤饼需要空气吹脱 且部分未脱落的滤饼会返回料浆槽 整体过滤效率较低 降低过滤机的生产能力 A刮刀卸料式转鼓真空过滤机 B折带卸料式转鼓真空过滤机它是借助于行走的滤布卸除滤饼 滤布不仅起过滤介质作用 而且也起运载滤饼的作用 特点 滤饼不用压缩空气吹脱 滤饼不会返回料浆槽 可利用蒸汽吹和水洗等方法使滤布再
10、生 滤饼容易卸除 含湿量低 但结构较复杂 滤布容易磨损 滤布可能跑偏 结构见右图 该过滤机适用于过滤速度中等或较慢的料浆 滤饼厚度在3mm以上为佳 还适合于易于堵塞滤布的料浆 C绳索卸料式转鼓真空过滤机特点 卸料不用压缩空气及刮刀 滤饼含湿量低 但结构较复杂 结构见图4 8 该过滤机仅适用于卸除紧密的纤维性滤饼 如纸浆滤饼 D辊子卸料式转鼓真空过滤机主要用于胶状料浆的过滤 卸料辊是用能粘附滤饼的材料制成 或用橡胶或滤布包覆在卸料辊表面制成 特点 能有效卸除粘附滤饼 滤布更换方便 脱水率高 但滤布容易堵 厚度大时难清除滤饼 适用于过滤浓度为5 40 低过滤速度 粘性物料的料浆及滤饼 4 3 2
11、3按滤布铺设方式分类可分为内滤式与外滤式 内滤式与外滤式是根据滤布铺设在转鼓的内侧还是外侧 内滤式的滤布铺在圆筒的内表面 其价格低 但洗涤效果差 滤布更换困难 目前正逐渐被淘汰 4 3 2 4转鼓真空过滤机的结构和工作原理这里以几种转鼓真空过滤机为例 简要介绍转鼓真空过滤机的结构和工作原理 A刮刀卸料式转鼓真空过滤机 主要原理见图4 13 分若干个互不相通的区域 工作区间分为过滤区 第一吸干区 洗涤区 第二吸干区 卸渣区和滤布再生区 刮刀卸料原理见图4 14 一般 过滤区角度为125 135 洗涤吸干区角度为120 170 卸渣再生区角度40 60 B无格式转鼓真空过滤机结构 1 转鼓内腔不分
12、格室 而且也没有分配头 2 转鼓下部浸入料浆中 浸没率达50 以上 3 整个内腔内连续保持减压 4 滤液和洗液各有自己的排出管线不会相混 5 受到脉冲压缩空气的反吹 使滤布受振卸饼获得再生 6 过滤区和洗涤区的真空度相同 但与空气反吹区通过密封件3严密隔开 特点 真空系统压力损失小 过滤能力大 滤饼易于卸出 滤布不易堵塞 寿命长 但要求真空源容量大 造价高 C预涂层式转鼓真空过滤机其原理是 在过滤之前 先在滤布上形成助滤剂层 然后进行过滤 预涂层材料一般为硅藻土做助滤剂 在工作过程中 转鼓先被形成一层厚度50 100mm的预涂层 然后进行正式过滤 卸料时预涂层厚度也会被刮掉0 05 0 2mm
13、 过滤始终在新鲜的预涂层上进行 当预涂层剩10 15mm时 应停止过滤 重新形成预涂层 特点 滤液澄清稳定 过滤浓度可最低至0 1 过滤速度快 不堵塞滤布 能处理含微细颗粒的料浆 但滤饼中会混入助滤剂 滤饼不能为产品 预涂层费用高 滤饼体积大 主要用于制药行业 4 3 2 5转鼓真空过滤机有关参数选择和计算A转速的确定一般为1 12 2r min B所需功率的确定转鼓回转轴功率搅拌器功率过滤机总功率 为电机启动过载系数 一般取1 1 1 3 4 3 3圆盘真空过滤机它属于连续式过滤设备 由数个过滤圆盘组成 可以过滤密度小 不易沉淀的料浆 4 3 3 1圆盘真空过滤机的特点1 结构紧凑 占地面积
14、小 单位过滤面积造价低 2 真空度损失少 耗电少 3 可以不设搅拌装置 4 更换滤布方便 5 侧面过滤 过滤效果好 6 滤饼洗涤困难 甚至不能洗涤 7 滤饼厚度不均 含湿量高 8 滤布易堵 难再生 卸饼困难 4 3 3 2圆盘真空过滤机的分类按料浆性质可分为普通型和耐酸型 普通型用于中性或碱性料浆 还可细分为一般普通型和带蒸汽罩普通型 耐酸型适用于酸性或腐蚀性料浆的过滤 一般有色冶炼厂都是耐酸型的圆盘真空过滤机 4 3 3 3圆盘真空过滤机的结构和工作原理其结构见图4 16 原理见图4 17 1 结构机体由一根水平主轴和若干个圆形过滤盘构成 每个盘分成几个扇型过滤室 主要部件 主轴 过滤盘 分
15、配头 料浆槽 搅拌器 瞬时吹风装置 过滤盘由许多单独的扇片组成 每一扇片为单独的过滤部分 外面套有滤布 扇型片下部与空心枢轴相连 2 工作原理 区 过滤区 过滤盘浸没在料浆中 室内为真空 料浆中的液体被吸入室内成为滤液 固体颗粒附着在过滤盘两侧的滤布上成为滤饼 区 脱水区 过滤盘已离料浆面 滤饼继续脱水 区 卸料区 压缩空气即瞬时吹落空气进入过滤室内 吹落已脱水的滤饼 吹落下的滤饼由料浆上方的漏斗排出机外 3 特点及应用优点 有效利用空间 过滤面积大 占地小 滤布更换方便 瞬时吹落滤饼吹风压力高 卸落能力强 缺点 滤饼薄 颗粒粘性大时不易卸料 应用 用于一般的各种物料及精煤的脱水 4 3 3
16、4陶瓷过滤机 陶瓷过滤板具有产生毛细效应的微孔 微孔中的毛细作用力大于真空所施加的力 始终保持充满液体状态 无论在什么情况下 陶瓷过滤板不允许空气透过 由于没有空气透过 浆液快速脱水形成干饼 固液分离时能耗低 真空度高 由于其工作原理先进 在制造和使用上有巨大的技术优势 所以应用越来越广泛 有逐步取代传统真空过滤机的趋势 陶瓷过滤机具有其他过滤机无法比拟的优良功能 稳定的产品质量浆体均匀分布在滤板上 滤液连续均匀的被去除 整个产品生产过程在稳定的运行 没有滤布破裂 穿洞 没有不均匀分布 从而保证产品优质稳定 高真空度 0 09 0 098MPa 滤饼水分低 连续的自动的运行在PLC装置控制下陶瓷过滤机整个工作过程都是连续的 自动的运行 并按工艺要求随时调整转盘速度 能耗低与传统过滤设备相比能耗节省约90 以上 结构紧凑陶瓷过滤机结构简单 部件紧凑 合理的设计真空泵 过滤泵 转筒 搅拌器及超声波 设备体积及所需能源为最小 便于安装陶瓷过滤机体积小 重量轻 便于安装 厂房举架不需过高 4 3 4转台真空过滤机 水平旋转圆盘真空过滤机 它实际是圆盘真空过滤机的变种 适用于对滤饼洗涤效果要求较
