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过滤介质在过滤机中的选择

过滤介质在过滤机中的选择过滤介质是所有过滤设备的心脏,目前过滤操作所依据的原理可分为滤饼过滤、深层过滤和表面过滤三类。

一、滤饼过滤滤饼过滤使用织物、多孔固体或孔膜等作为过滤介质,选用介质的孔一般小于过滤的颗粒,过滤时液体可以通过介质小孔,而大于小孔的颗粒被介质截留形成滤饼,因此滤饼过滤主要靠筛分起作用。

实际上滤饼过滤中尽管过滤介质的孔很小,但仍会有一些微小颗粒进入介质小孔,有些颗粒还会穿过介质使滤液浑浊。

随着过滤的持续,许多颗粒一齐拥向介质孔口,在孔中和孔口上形成架桥现象。

当固体颗粒浓度较高时,架桥现象很快生成,此时介质的作用开始实现,由于滤饼的空隙很小,使越来越细小的颗粒被截留,形成密实的滤饼层,使滤液变清,此后过滤才能真正有效地进行。

滤饼过滤通常用于处理固体体积浓度高于1%的悬浮液,对于较稀的悬浮液,可以借助于一些技术手段提高其进料浓度,也可以添加助滤剂,促进滤饼尽快形成。

滤饼过滤根据其采用的过滤技术不同,一般又分为真空过滤、加压过滤和离心过滤三种基本类型,每种类型都有其相应的过滤设备。

用于滤饼过滤的过滤介质,其技术特性必须满足此种过滤的特殊要求:介质的结构能保证开始过滤时,颗粒能迅速在介质表面架桥,使细颗粒不致穿滤流失;介质的孔道内夹持颗粒的比率低,介质的堵塞最小;滤饼能容易地、完全地卸除;介质结构便于清洗再生。

常用的滤饼过滤介质主要有滤布、滤纸、滤网、侧边式滤芯等。

对用作深层过滤的介质,则要求其结构满足指定的截留精度,能阻挡要求阻挡的颗粒;床层要求足够的容量,使其被颗粒堵塞的进程缓慢,以延长操作周期。

对各种过滤介质的共同要求是:优良的过滤特性(比阻小、截留精度高);良好的物理、机械性能(强度高、抗蠕变、钢柔性、耐磨性高);对一定工艺操作条件及环境下,化学稳定性好(耐腐蚀、耐温度及微生物作用等);清洗、再生方便,价格便宜,来源可靠。

1.真空过滤真空过滤是利用真空设备提供的负压作为推动力使悬浮液实现液—固分离的一种过滤过程,对应的过滤设备叫做真空过滤机。

(1)真空抽滤器真空抽滤器是一种间歇式真空过滤设备,主要用于不宜进行连续过滤的小规模生产或试验研究。

过滤介质采用编织布。

(2)真空叶滤机这种过滤机对滤饼生成周期长的滤浆有良好的适应性。

真空叶滤机又称为木耳过滤机。

过滤介质采用编织布。

(3)转鼓真空过滤机转鼓真空过滤机按过滤面形式分为外滤面转鼓真空过滤机和内滤面转鼓真空过滤机两种类型。

外滤面转鼓真空过滤机广泛应用于化工、冶金、食品、石油、精煤、造纸以及废水处理等工业部门,用于分离流动性好、不太稀薄的悬浮液。

过滤介质采用编织布。

GD系列折带式卸料转鼓真空过滤机适用于过滤速度中等或较慢的料浆的过滤。

由于滤布可以得到充分洗涤,因此该机适用于过滤容易堵塞滤布的料浆,主要应用于金属氢氧化物、高炉灰尘、造纸业、石油化学制品、氧化铁浆、各种工业废水等的过滤。

内滤面转鼓真空过滤机的过滤表面在转鼓的内部,适用于过滤固相粒子粗细不匀且沉降速度大(大于8mm/s)的悬浮液,主要用于采矿、煤炭与冶金工业。

过滤介质一般采用编织布。

(4)圆盘真空过滤机圆盘真空过滤机适用于过滤密度小、不易沉淀的悬浮液,主要用于选矿、无机化工、湿法冶金、氧化铝、催化剂、煤的洗选、废水处理等各种大量滤浆的过滤。

近年来,国内外利用亲水陶瓷材料作滤片研制出陶瓷圆盘真空过滤机,其特点是真空度高、真空损失小、节能、过滤效果大大改善、过滤效率提高、滤饼水分降低、滤液澄清度更高、含固量极小,但是一次性投资较大。

圆盘真空过滤机的过滤介质一般为合成纤维的纺织布。

陶瓷真空过滤机采用的是微孔陶瓷板。

(5)带式真空过滤机带式真空过滤机适用于过滤含粗颗粒的高浓度滤浆以及滤饼需要多次洗涤的物料,已经广泛应用于冶金、矿山、石油、化工、煤炭、造纸、火电、制药、环保等部门。

例如分离铁精矿、有色金属及非金属矿和尾矿、铀浸出液、湿法冶金、氧化铝、催化剂、树脂、柠檬酸、精煤粉、纸浆、石膏、青霉素、污水处理等。

带式真空过滤机的过滤介质一般为单丝或双层结构的聚酯滤布。

这类滤布的特点是透气性能好、阻力系数小、物料易于剥离、耐磨性能好、强度高。

(6)翻斗式真空过滤机翻斗式真空过滤机适用于颗粒度100~300目、浓度约15~35%的滤浆,广泛应用于磷酸生产中料浆的过滤,以及钨合金、铝业、铁砂、镍、铁矿石、二氧化锰、碳酸钙和其他特殊金属的固—液分离。

翻斗真空过滤机的过滤介质目前使用涤纶布较好,耐腐蚀、透气性好。

最好是采用聚丙烯单丝滤布,表面光洁平整,不粘滤饼。

(7)转台真空过滤机转台真空过滤机适用于过滤洗涤效果较好的料浆,也适用于过滤颗粒粗、密度大的料浆或密度小的悬浮颗粒的料浆。

过滤介质一般为合成纤维的纺织布。

2.加压过滤加压过滤是利用加压设备提供的压力作为推动力,使悬浮液实现液—固分离的一种过滤过程。

其对应的过滤设备称为加压过滤机。

(1)板框压滤机压滤机按滤室结构可分为板框式压滤机和厢式压滤机两大类。

板框压滤机属于间歇式加压过滤机,它具有单位过滤面积占地少、对物料的适应性强、过滤面积的选择范围宽、过滤压力高、洗涤效果好、滤饼含湿率低、固相回收率高、结构简单、操作维修方便、故障少、寿命长等优点,是加压过滤机中结构最简单、应用最广泛的一种机型。

其缺点是需人工排卸滤饼,劳动强度大,操作条件差。

板框压滤机用的过滤介质一般为滤布(编织布),有特殊要求时也可以用其他过滤介质。

(2)厢式压滤机自动厢式压滤机适合黏度大、颗粒小、渣量多等过滤难度较大的物料,因此在冶金、化工、石油、染料、制糖、陶瓷等工业领域均获得广泛的应用。

厢式压滤机的过滤介质与板框式压滤机相同。

(3)加压叶滤机由于叶滤机是采用加压过滤,过滤推动力大,一般用于过滤浓度较大、较黏而不易分离的悬浮液;也适用于悬浮液固相含量虽少(小于1%),但只需要液相而废弃固相的场合。

由于其滤叶等过滤部件均采用不锈钢材料制造,因此常用于啤酒、果汁、饮料、植物油的净化、硫磺的净化、制药、精细化工和某些加工业对分离设备的卫生条件要求较高的生产场合;又由于槽体容易实现保温或加热,可用于过滤操作要求在较高温度下的场合;另外,该机密封性能好,适用于易挥发液体的过滤。

对于要求滤液澄清度高的过滤,一般均采用预敷层过滤方式。

加压叶滤机的过滤介质一般为滤网。

(4)带式压榨过滤机带式压榨过滤机是借助于上下两条环绕在按一定顺序排列的一系列辊筒上的端滤带实现挤压脱水的一种压榨过滤机。

此机由于具有结构简单、操作方便、能耗少、噪音低、处理量大、可以连续作业等优点,目前已在食品、化工、造纸、浮选尾煤脱水和环保污泥脱水领域获得了大量的应用。

带式浓缩脱水一体化是将污泥浓缩段与污泥脱水段组合于一体。

具有处理效率高、脱水效果好、能耗低等优点,适用于化工、煤炭、冶金、食品、造纸、城市给排水等行业的工业生产和生活的各类污泥脱水和部分工业物料的固—液分离。

带式压榨过滤机的过滤介质,由于滤网承受压力和强力较大,要求机械性能高,能承受较高的压力和强力,且不易跑偏、打折,目前主要采用聚酯网带。

3.离心过滤离心过滤是利用机械旋转产生的离心力来分离或浓缩液—固、液—液等非均相系混合物的一种过滤方式,其使用的设备叫做过滤离心机。

(1)三足式离心机三足式离心机适用于中颗粒度悬浮液的固相颗粒分离和纤维状物料的脱水,广泛应用于化工、轻工、制药、食品和纺织等工业部门。

三足式离心机常用的过滤介质有滤布(编织布)或金属滤网两大类。

过滤介质的选用可遵循以下基本原则:第一,被过滤物料为较粗的结晶颗粒(粒径为0.5~1mm),且晶粒分布很均匀时,可以选用捕集孔径较粗的单丝纤维织物或者金属丝网、条形网类过滤介质,以有利于降低滤饼的含湿率,提高设备的生产能力和过滤介质的再生效果;第二,被过滤物料为中等颗粒,且料浆浓度较高时,可采用斜纹或者缎纹织物的工业滤布、孔径小的金属丝网等作为过滤介质,以保证固相颗粒的收率,也有利于降低滤饼的含湿率;第三,被过滤物料所含的固相颗粒很细,但固相浓度较高或固相浓度中等,或被过滤物料虽然颗粒不很细,但粒径分布很宽时,为了保证固相颗粒的收率,应选用捕集效果好的平纹织法的工业滤布,且滤布紧密度应高。

(2)上悬式离心机上悬式离心机是转鼓主轴上端悬挂在支架横梁上的一种过滤机。

主要用于分离中等颗粒(0.1~1mm)和细颗粒(0.01~0.1mm)的悬浮液,如砂糖、葡萄糖、味精、氯化钾、氯酸钾、磷酸氢钙、硼砂、轻质碳酸钙、聚氯乙稀和树脂等的分离。

其过滤介质一般为滤网。

(3)卧式刮刀卸料离心机卧式刮刀卸料离心机是一种全自动间歇卸料过滤式离心机。

卧式机械刮刀卸料离心机适用于刮削松散物料;卧式虹吸刮刀卸料离心机适用于生产量大、要求过滤含湿低并需充分洗涤的场合,广泛用于淀粉、碳酸氢钠、碳酸钙、聚丙烯腈等物料的分离。

刮刀离心机的过滤介质为衬网,即转鼓内装过滤网,过滤网由衬网(不锈钢丝网)和面网(滤布)组成。

过滤介质的选择原则与三足式离心机相同。

(4)活塞推料离心机活塞推料离心机是一种自动连续操作的过滤式离心机。

活塞推料离心机主要适用于含固量为30~70%的中粗颗粒悬浮液的过滤,即对分散度较低,能很快脱水和失去流动性的悬浮液最为适宜;不适用于分散度较高的悬浮液、胶状物料或无定形物料,也不适宜具有很大亲液性的物料,以及具有高摩擦系数物料的分离。

其过滤介质一般为筛网。

(5)离心卸料离心机离心卸料离心机又称锥篮离心机,主要用于分离大于0.1mm的结晶颗粒、无定形物料、纤维状物料,如浓度在50%左右的悬浮液、食盐、砂糖、化肥、羊毛、粘胶纤维等。

其过滤介质一般为筛网。

4.滤布的选型4.1滤布的过滤性能滤布的过滤性能不仅与构成滤布纤维的材质有关,而且与滤布的纱线构成方式和滤布的织法也有关。

滤布的物料和化学稳定性与构成滤布的纤维材料有很大关系。

不同类型纱线织成的滤布,其过滤性能按优先顺序排序如下:(1)滤液澄清度:单丝滤布<复丝滤布<短纤维纱滤布;(2)过滤速度:单丝滤布>复丝滤布>短纤维纱滤布;(3)滤饼含湿率:单丝滤布<复丝滤布<短纤维纱滤布;(4)卸饼性能:单丝滤布>复丝滤布>短纤维纱滤布;(5)使用寿命:单丝滤布<复丝滤布<短纤维纱滤布;(6)再生性能:单丝滤布>复丝滤布>短纤维纱滤布。

不同织造方法制成的滤布,其过滤性能按优先顺序排序如下:(1)滤液澄清度:平纹滤布>斜纹滤布>缎纹滤布>非织造类滤布;(2)过滤速度:平纹滤布<斜纹滤布<缎纹滤布<非织造类滤布;(3)滤饼含湿率:平纹滤布>斜纹滤布>缎纹滤布>非织造类滤布;(4)卸饼性能:缎纹滤布>斜纹滤布>平纹滤布>非织造类滤布;(5)使用寿命:斜纹滤布>平纹滤布>缎纹滤布>非织造类滤布;(6)再生性能:缎纹滤布>斜纹滤布>平纹滤布>非织造类滤布。

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