陶瓷過(guò)濾機(jī)作為新型、高效、節(jié)能的液固分離設(shè)備以其顯著的節(jié)能、高真空度、濾餅含水率低、產(chǎn)量高、超眾的回收率、無(wú)環(huán)境污染及水資源充分利用等優(yōu)點(diǎn)已被礦山、環(huán)保等行業(yè)廣泛采用, 且應(yīng)用領(lǐng)域仍在逐漸擴(kuò)大 [1]。隨著地球資源的日漸緊缺, 低品位礦資源又進(jìn)行開(kāi)采或重新利用, 選礦工藝不斷更新, 精礦的顆粒更加細(xì)化, 對(duì)陶瓷過(guò)濾機(jī)的使用要求也越來(lái)越高。

1 陶瓷過(guò)濾機(jī)的工作原理

    陶瓷過(guò)濾機(jī)其顧名思義就是采用陶瓷過(guò)濾,用陶瓷過(guò)濾板作為過(guò)濾介質(zhì), 在過(guò)濾過(guò)程中,水和親水的陶瓷間產(chǎn)生表面張力, 這就產(chǎn)生毛細(xì)孔現(xiàn)象, 使微孔內(nèi)始終充滿液體, 當(dāng)抽吸真空時(shí), 濾液能通過(guò)微孔, 而空氣卻不能通過(guò),水能穿過(guò), 達(dá)到固液分離, 并以其較小的真空動(dòng)力達(dá)到較大的真空力[2] 。

    毛細(xì)孔徑可按照 kelvin 定律計(jì)算:

              △P =4 τcosθ/d =ρ·g·h
    式中: △P——毛細(xì)管引力, kPa;
               τ——液體表面張力, 0.07 N/m2 ;
               θ——潤(rùn)濕角, cosθ=1;
               d——毛細(xì)管徑, m;ρ——液體比重, kg/m3 ;
               g——重力加速度, m2/s ;
                 h——水柱高度, m。

     陶瓷過(guò)濾機(jī)工作過(guò)程分為四個(gè)階段包含四個(gè)區(qū): 濾餅形成階段 (真空區(qū))、濾餅干燥階段(干燥區(qū))、濾餅卸料階段 (卸料區(qū))、清洗階段(反沖洗區(qū)) 。

    (1) 濾餅形成階段: 真空區(qū)內(nèi)的料漿在真空力的作用下其所含固體顆粒吸附在陶瓷過(guò)濾板上形成濾餅, 濾液經(jīng)過(guò)陶瓷過(guò)濾板微孔經(jīng)濾室、分配閥到達(dá)真空桶。

    (2) 濾餅干燥階段: 濾餅在干燥區(qū)時(shí)繼續(xù)在真空力的作用下脫出濾液并經(jīng)濾室、分配閥到達(dá)真空桶。

    (3) 濾餅卸料階段: 在卸料區(qū)陶瓷過(guò)濾板上濾餅由刮刀卸下。

    (4) 清洗階段: 真空桶內(nèi)濾液水由濾泵抽出。一部分濾液水通過(guò)水路系統(tǒng)回到反沖洗區(qū)清洗陶瓷過(guò)濾板進(jìn)行重新回用, 另一部分濾液水外排也可利用。

2 影響陶瓷過(guò)濾機(jī)產(chǎn)能的因素及提高陶瓷過(guò)濾機(jī)產(chǎn)能的方法

2.1 溫度

    通常溫度越高液體的粘度越小, 根據(jù)以下公式可有利于提高過(guò)濾速度, 降低濾餅或沉渣的含濕量。適當(dāng)提高溫度、可降低料漿的粘度也能提高處理量。溫度過(guò)高影響對(duì)設(shè)備要求增高和附加成本增大。

dV                △p
              u= -------    =---------------
                   A·dt       μ(R0 + Rm)

2.2 濃度

    濃度可以改變懸浮液的性質(zhì), 因?yàn)樵S多懸浮液濃度達(dá)到一定值后, 其粘度不再是恒定值,屬于非牛頓流體性質(zhì)。特別是超過(guò)一定濃度的懸浮液、膠體溶液、高分子溶液與牛頓的假設(shè)有相當(dāng)大的差異。對(duì)細(xì)微顆粒的懸浮液, 低濃度料漿濾餅阻力大于高濃度料漿的濾餅阻力,所以提高濃度可以改善過(guò)濾性能。精礦濃度高

一般處理量高, 可以采用跑溢流來(lái)提高精礦濃度, 精礦濃度過(guò)高對(duì)攪拌有影響。通過(guò)可調(diào)整溢流位達(dá)到高產(chǎn)能 [1]。

2.3 pH 值

    pH 值影響顆粒的 ζ電勢(shì)因而影響其流動(dòng)性,根據(jù)物料性質(zhì)改變 pH 值可有效提高陶瓷過(guò)濾機(jī)產(chǎn)能。

2.4 預(yù)處理

    預(yù)處理目的是改善懸浮液性質(zhì), 以利于固液兩相有效和經(jīng)濟(jì)的分開(kāi) 。可以使稀溶液增濃,細(xì)小顆粒的絮凝和凝聚等, 提高設(shè)備產(chǎn)能。

2.5 料位高低

    隨著陶瓷過(guò)濾機(jī)槽體的料位增高, 陶瓷過(guò)濾板在真空區(qū)內(nèi)的吸漿時(shí)間增長(zhǎng), 吸漿厚度增大, 產(chǎn)能增加。但干燥時(shí)間相對(duì)縮短, 精礦水分會(huì)適當(dāng)增大。選擇合適料位, 保證產(chǎn)能和精礦水分達(dá)到要求[1] 。

2.6 主軸轉(zhuǎn)速

    主軸轉(zhuǎn)速變慢, 在真空區(qū)濾餅形成時(shí)間增長(zhǎng), 產(chǎn)能逐漸增大, 但由于單位時(shí)間吸漿厚度不與主軸轉(zhuǎn)速變慢成正比, 而是成拋物線關(guān)系,陶瓷過(guò)濾機(jī)產(chǎn)能在某個(gè)范圍呈高點(diǎn)。另一方面隨著主軸轉(zhuǎn)速變慢吸漿厚度增厚, 也影響精礦水分。對(duì)于粘性物料來(lái)說(shuō), 因?yàn)樘沾蛇^(guò)濾機(jī)過(guò)濾剛開(kāi)始是陶瓷過(guò)濾板為過(guò)濾介質(zhì), 當(dāng)濾餅形成后逐漸轉(zhuǎn)化為以濾餅本身為多孔過(guò)濾介質(zhì),而粘性物料的濾餅不易形成, 外表不能形成干燥濾餅, 主軸轉(zhuǎn)速變慢易于降低精礦水分。同樣主軸轉(zhuǎn)速加快, 在真空區(qū)濾餅形成時(shí)間縮短,吸漿厚度減薄, 但由于單位時(shí)間產(chǎn)出量增大,陶瓷過(guò)濾機(jī)產(chǎn)能會(huì)提高。對(duì)于易成型物料可提高產(chǎn)能。但主軸轉(zhuǎn)速太快后不易于每一個(gè)循環(huán)的陶瓷過(guò)濾板清洗。而對(duì)于粘性物料, 主軸轉(zhuǎn)速加快后不易于濾餅形成, 影響產(chǎn)能。使用陶瓷過(guò)濾機(jī)應(yīng)針對(duì)精礦固有性質(zhì)摸索合適的主軸轉(zhuǎn)速[1] 。

2.7 攪拌轉(zhuǎn)速

    陶瓷過(guò)濾機(jī)吸漿機(jī)理實(shí)際是顆粒在真空力的作用下作運(yùn)動(dòng), 攪拌轉(zhuǎn)速較快影響細(xì)顆粒的吸漿。對(duì)易沉降料漿應(yīng)提高攪拌轉(zhuǎn)速, 一方面可防止料漿沉降, 另一方面易于顆粒的吸附。

    一般粘性物、不易沉降物、粒徑較細(xì)物一般攪拌轉(zhuǎn)速變慢。砂性物、易沉降物、粒徑較粗物一般攪拌轉(zhuǎn)速變快 [1]。

2.8 真空度

    一般情況下真空度高, 真空吸力大, 產(chǎn)能好。一方面選擇極限真空度高的真空泵可提高產(chǎn)能。目前陶瓷過(guò)濾機(jī)配套了二級(jí)真空系統(tǒng)來(lái)提高真空度, 另一方面選擇動(dòng)力脫排式, 通過(guò)濾液泵來(lái)協(xié)助提高真空度[1] 。

2.9 刮刀間隙

    由于陶瓷過(guò)濾機(jī)采用非接觸式卸料, 刮刀間隙與陶瓷過(guò)濾板間隙越小, 單位時(shí)間內(nèi)刮下的濾餅多, 產(chǎn)能就高。因此在條件允許下須經(jīng)常調(diào)整刮刀間隙 [1]。

2.10 陶瓷過(guò)濾板

    (1) 物料粒徑及分布與陶瓷過(guò)濾板微孔相匹配, 雖然陶瓷過(guò)濾板孔徑越大易吸漿, 但易引起陶瓷過(guò)濾板堵塞。

    (2) 選擇相同陶瓷過(guò)濾板孔徑透水率高的陶瓷過(guò)濾板, 透水率高吸漿性能較好。

2.11 清洗

    針對(duì)顆粒有可能堵塞陶瓷過(guò)濾板表面微孔或少部分細(xì)顆粒進(jìn)入陶瓷過(guò)濾板內(nèi)部微孔, 引起堵塞, 影響產(chǎn)能, 應(yīng)做好清洗。

    (1) 保證每循環(huán)反沖壓力, 其作用是通過(guò)由陶瓷過(guò)濾板內(nèi)部向外進(jìn)行反沖, 將細(xì)顆粒沖出或粘附表面顆粒沖開(kāi)[1] 。

    (2) 停機(jī)清洗時(shí)確保化學(xué)清洗與物理清洗。首先要保證每次清洗時(shí)間及清洗質(zhì)量, 保證清洗到位。其次是不要等陶瓷過(guò)濾板嚴(yán)重受堵時(shí)再停機(jī)清洗。保證陶瓷過(guò)濾板的再生[1] 。

    (3) 選擇好合適的清洗劑。化學(xué)清洗劑是將不易沖出的細(xì)顆粒進(jìn)行化學(xué)反應(yīng), 達(dá)到細(xì)化目的, 再結(jié)合循環(huán)反沖, 將細(xì)顆粒沖出。針對(duì)不同料漿可選擇不同化學(xué)清洗劑, 目的是達(dá)到顆粒細(xì)化[1] 。

    (4) 針對(duì)不同料漿特性合理選擇超聲波設(shè)備。物理清洗是采用超聲波清洗, 其電源將工頻電能變成高頻電信號(hào), 通過(guò)高頻電纜將電能輸送到換能器上。超聲換能器能將高頻電能轉(zhuǎn)換成強(qiáng)有力的超聲波向外發(fā)射, 超聲波在槽體水溶液中振動(dòng)產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊波, 將被陶瓷過(guò)濾板表面的污物撞擊下來(lái)。由于超聲波在水溶液中衰減很小, 所以對(duì)浸入液體中的物體表面, 包括狹縫小孔均有清洗作用。對(duì)浸入的陶瓷過(guò)濾板表面進(jìn)行物理清洗。一般水溶液在20 ~ 50 ℃時(shí)效果更好, 清洗時(shí)主軸轉(zhuǎn)速變慢,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后調(diào)整一下主軸轉(zhuǎn)速或采用自動(dòng)跟頻超聲設(shè)備, 達(dá)到每點(diǎn)得到清洗。如果陶瓷過(guò)濾板表面是粘性大的污物可采用頻率高的超聲換能器[1] 。

3 結(jié) 語(yǔ)

    陶瓷過(guò)濾機(jī)過(guò)濾性能與濃度、溫度、pH值、粒徑和粒度分布、工藝流程中的添加劑、陶瓷過(guò)濾機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速、攪拌轉(zhuǎn)速、真空度、陶瓷過(guò)濾板孔徑及性能、刮刀間隙 、清洗、料位高低等相關(guān)。

    要提高陶瓷過(guò)濾機(jī)的產(chǎn)能, 首先要了解料漿的性質(zhì), 其次對(duì)料漿的性質(zhì)進(jìn)行適當(dāng)改變提高其過(guò)濾性能, 通過(guò)摸索出更佳可操作參數(shù),提高其產(chǎn)能及降低濾餅水分。