引言
近年來,人們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到固液分離的重要性,認(rèn)識(shí)到它與資源、能源的有效利用及環(huán)境問題密切相關(guān)。因此,對(duì)過濾物料性能的各異性,對(duì)過濾機(jī)械的更新?lián)Q代,過濾介質(zhì)的性能選擇提出了新的要求。壓濾機(jī)過濾機(jī)理的進(jìn)一步明析化,為過濾介質(zhì)的選擇提供了有利的條件。
1壓濾機(jī)簡(jiǎn)介
1.1壓濾機(jī)的工作原理、使用場(chǎng)合、分類壓濾機(jī)是一種能把由固液兩相構(gòu)成的漿液,在流體靜壓力作用下,通過過濾元件、過濾介質(zhì)(濾板、濾布)滲出液體、留阻顆粒物質(zhì)形成濾餅而實(shí)現(xiàn)固液分離的間歇性過濾設(shè)備。適用于洗精煤脫水、高灰分煤泥脫水、黃金尾礦脫水、造紙黑液木素分離等行業(yè)的固液分離,是理想的環(huán)保把關(guān)設(shè)備。按濾板結(jié)構(gòu)形式分為板框壓濾機(jī)和自動(dòng)廂式壓濾機(jī)。板框壓濾機(jī)是過濾機(jī)中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單、應(yīng)用最廣泛的一 種 機(jī) 型。自動(dòng)廂式壓濾機(jī)單機(jī)過濾面積大,過濾壓力高,最高壓力已達(dá)3.5MPa。
1.2壓濾機(jī)的過濾范圍及應(yīng)用壓濾機(jī)適濾的粒子尺寸和給料的濃度范圍,分別是1~100μm和0.5%~30%(體積分?jǐn)?shù))。壓濾機(jī)采用的過濾壓力取決于料漿的過濾特性,但最高壓力不應(yīng)超過0.8MPa。2壓濾機(jī)過濾機(jī)理過濾分為篩濾(即 表 面 過 濾)、深 層 過 濾 及 濾餅過濾等幾種基本類型。
2.1篩濾過濾介質(zhì)有大的孔隙,只要固體粒子的尺寸大于該孔隙,它們就會(huì)沉淀在過濾介質(zhì)上,而尺寸小于孔隙的粒子,則隨濾液一起通過過濾介質(zhì)。
2.2深層過濾深層過濾又分為高孔隙率和低孔隙率兩種,其捕捉粒子的機(jī)理有攔截、慣性碰撞、擴(kuò)散效應(yīng)、重力效應(yīng)和靜電效應(yīng)。
2.3濾餅過濾隨著過濾的進(jìn)行,介質(zhì)上形成了濾餅,濾餅本身起著過 濾 介 質(zhì) 的 作 用,固體粒子被濾餅表面截留,而液體則透過濾餅和介質(zhì)成為濾液。濾餅逐漸增厚,濾液也逐漸清澈。在過濾的初期,由介質(zhì)截留的大于其孔隙的粒子,而細(xì)小的粒子則透過介質(zhì)隨濾液排除。此時(shí)的濾液不夠清澈,應(yīng)打循環(huán)返回到懸浮液槽中。經(jīng)過一定時(shí)間的循環(huán)后,再收集合格的濾液。在大粒子被介質(zhì)截留的同時(shí),有些小于介質(zhì)孔隙的細(xì)小粒子會(huì)在孔隙上“架橋”,架起的橋會(huì)攔住細(xì)小粒子透過過濾介質(zhì),因而被截留住的大粒子和小粒子逐漸累積成薄餅層,乃至厚餅層。此后,過濾便轉(zhuǎn)入濾餅的過濾階段。應(yīng)當(dāng)指出:在過濾初期,尚無濾餅形成,無粒子貫入介質(zhì)孔隙中,過濾介質(zhì)和液體是清潔的,液流是流速較低的層流,在這種前提下,出現(xiàn)了達(dá)西定律,即達(dá)西公式:Q=P×A/μ×Rm(1)式中Q———體積流速,m3/s;Rm———過濾介質(zhì)阻力;P———壓差,Pa;A———過濾面積,m2;μ———液體的粘度,Pa.S。反之,如果過濾液體為懸浮液,則會(huì)在介質(zhì)上形成濾餅,并逐漸增厚,則過濾中受到兩個(gè)阻力,一個(gè)是介質(zhì)阻力Rm,另一個(gè)是濾餅阻力Rc,因此,濾餅過濾方程式為:Q=P×A/μ×(Rm+Rc)(2)由式(2)可知,懸浮液過濾時(shí),隨著過濾時(shí)間的進(jìn)行,過濾速率是逐減的。在濾餅過濾中,過濾速度之所以逐漸降低,是由于過濾介質(zhì)的孔隙受到了粒子的堵塞以及增厚的濾餅逐漸密實(shí)所致。針對(duì)這樣的問題,往往要給難過濾的料漿加絮凝劑(如聚丙烯酰胺)或助濾劑(硅藻土)。由此看來,在濾餅過濾操作中,前接篩濾,后續(xù)深層過濾。
3過濾介質(zhì)的分類及特性過濾介質(zhì)是壓濾機(jī)工作的心臟。過濾介質(zhì)與壓濾機(jī)和懸浮液的過濾機(jī)理是否匹配,直接影響到壓濾機(jī)的正常使用和工作效率。因此,選擇合適的過濾介質(zhì)是壓濾機(jī)使用的技術(shù)核心。
3.1過濾介質(zhì)的分類濾布的分類方法通常有三種:按濾布的材質(zhì)分類;按濾布的紗線構(gòu)成分類;按濾布的織法分類。濾布的過濾性能不僅與構(gòu)成濾布纖維有關(guān),而且與濾布的紗線構(gòu)成方式和濾布的織法也有關(guān)。紡織濾布的紗線分為單絲紗、復(fù)絲紗和短纖維紗三種。不同類型紗纖織成的濾布,其過濾性能按優(yōu)先順序排序如下:濾液透明度:
單絲濾布<復(fù)絲濾布<短纖維紗濾布;
過濾速度:單絲濾布>復(fù)絲濾布>短纖維紗濾布;
濾餅含濕濾:單絲濾布<復(fù)絲濾布<短纖維紗濾布;
卸餅性能:單絲濾布>復(fù)絲濾布>短纖維紗濾布;
使用壽命:單絲濾布<復(fù)絲濾布<短纖維紗濾布;
再生性能:單絲濾布>復(fù)絲濾布>短纖維紗濾布;
濾布分為織造類和非織造類兩類??椩祛悶V布包括:平紋、斜紋、緞紋。
不同織造方法織成的濾布,其過濾性能按優(yōu)先順序排序如下:
濾液透明度:平紋濾布>斜紋濾布>緞紋濾布>非織造類濾布;
過濾速率:平紋濾布<斜紋濾布<緞紋濾布<非織造類濾布;
濾餅含濕濾:平紋濾布>斜紋濾布>緞紋濾布>非織造類濾布;
卸餅性能:非織造類濾布<平紋濾布<斜紋濾布<緞紋濾布;
濾布?jí)勖?非織造類濾布<緞紋濾布<平紋濾布<斜紋濾布;
再生性能:緞紋濾布>斜紋濾布>平紋濾布>非織造類濾布;
簡(jiǎn)要介紹一種適合壓濾機(jī)使用的濾布“高溫定型(砑光)濾布。經(jīng)高溫定型(砑光)處理后的濾布,紗線間的孔形狀由正喇叭口狀變?yōu)榈估瓤跔睢N炊ㄐ蜑V布在過濾時(shí) 固 體 顆 粒(細(xì) 小 顆 粒)容易被截留在喇叭口內(nèi)堵塞過濾通道,不能形成好的架橋孔隙,影響過濾效果。濾餅和濾布粘結(jié),影響濾餅的脫落和濾布的水洗再生。經(jīng)高溫定型后的濾布,表面光滑,孔徑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,不易變形。喇叭口形成漏斗狀,固體顆粒不會(huì)被卡堵,能形成很好的架橋?yàn)V層,過濾精度更高,濾餅脫落容易,濾布容易 清 洗 再 生,并提高了濾板間的密封性,減小了濾板間的毛細(xì)滲漏,更適合全自動(dòng)壓濾機(jī)的操作。表面高溫定型對(duì)單絲濾布使用效果最佳,也只有單絲布能保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定不變形。隨著合成纖維的日益普及,由于合成纖維在拉伸強(qiáng)度,耐酸堿性,耐磨性等性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的紡織材料,如面、麻、絲的性能。目前使用的合成原料主要有滌綸、丙綸、錦綸,其次是維綸、聚乙烯纖維、芳綸以及金屬纖維等。常用材料的性能程度分別如下:
按強(qiáng)力排列:錦綸、滌綸、維綸、丙綸;
按耐磨性排列:錦綸、滌綸、維綸、丙綸;
按耐熱性排列:滌綸、錦綸、維綸、丙綸;
按耐酸性排列:丙綸、滌綸、錦綸、維綸;
按耐堿性排列:丙綸、錦綸、維綸、滌綸。濾布
使用者應(yīng)首先按上述五個(gè)主要物理特性來確定選用濾布的材質(zhì),強(qiáng)力的確定應(yīng)結(jié)合所用材質(zhì)的纖維結(jié)構(gòu)(即短纖維或長(zhǎng)絲)和普通與高 強(qiáng) 的 區(qū)別進(jìn)行。用于固—液分離的過濾物體溫度一般不會(huì)超過90°C,則主要考慮酸堿度。
3.2廂式快開隔膜壓濾機(jī)簡(jiǎn)介廂式快開隔膜壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
目前,為適應(yīng)難過濾物料,降低濾餅水分,提高生產(chǎn)效率,公司設(shè)計(jì)了隔膜壓榨壓濾機(jī),在設(shè)計(jì)過程中充分考慮了各個(gè)因素對(duì)過濾的影響,在選擇濾布上考慮了過濾物料的特性,選用了袖筒式單絲布,過濾效果良好。隔膜壓濾機(jī)的工作機(jī)理是:在過濾到一定程度后即停止入料,放棄傳統(tǒng)壓濾機(jī)后期利用入料泵的高壓力、小流量的較長(zhǎng)時(shí)間脫水階段,采用壓縮氣體或高壓液體使隔膜變形對(duì)濾餅進(jìn)行壓榨,破壞濾餅顆粒間形成的“拱橋”,改變拱橋的幾何結(jié)構(gòu)和重新排列濾餅顆粒布序狀態(tài),可以改變?yōu)V餅的孔隙率,將濾餅中殘存的水分?jǐn)D壓出來。
4結(jié)語隔膜壓濾 機(jī)以其效率高、能耗低、濾餅水分比較圖低、處理能力大、故障少、可靠性高、物料適應(yīng)面廣、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn),在固液分離行業(yè)一直占據(jù)重要地位,特別是快開隔膜壓濾機(jī),單循環(huán)過濾時(shí)間短,濾餅水分低、處理量大,對(duì)物料的適應(yīng)能力強(qiáng),受礦漿粒度組成影響小,在處理粘度大、粒度細(xì)及濃度高的物料領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
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