固液分離第四章_過濾

1、4.1 過濾的理論1）定義過濾：在壓強(qiáng)差作用下，懸浮液中的流體（氣體或液體）透過可滲性介質(zhì)（過濾介質(zhì)），固體顆粒則為介質(zhì)所截留，從而實(shí)現(xiàn)流體和固體分離的過程。2）實(shí)現(xiàn)過濾的條件具有實(shí)現(xiàn)分離過程所必需的設(shè)備（包括過濾介質(zhì)）；在過濾介質(zhì)兩側(cè)要保持一定的壓力差（推動(dòng)力）。3）過濾方法分類按推動(dòng)力可分為：重力過濾（50kPa）真空過濾（5393kPa）加壓過濾（50800kPa）離心過濾Chapter 4 過濾按其原理可分兩大類：a. 表面過濾（濾餅過濾）：在過濾介質(zhì)一側(cè)生成由被隔留顆粒形成的濾餅。表面過濾：適用于容積濃度1%的懸浮液，如：化工產(chǎn)品和礦物工程產(chǎn)品的過濾；b. 深層過濾：顆粒被阻留在過濾

2、介質(zhì)內(nèi)，不需形成濾餅。深度過濾：適用于容積濃度0.1%的稀懸浮液，如：水的凈化等。兩種過濾的區(qū)別：顆粒粒度與過濾介質(zhì)孔道：表面過濾大，深層過濾??；表面過濾，顆粒在一側(cè)；深層過濾，顆粒在介質(zhì)中；介質(zhì)阻力：初始時(shí)，深層過濾大，表面過濾??；其后，表面過濾阻力增加快，深層過濾阻力增加緩慢。4）過濾過程的特點(diǎn)a. 流體通過多孔介質(zhì)的流動(dòng)屬于極慢流動(dòng)，即滲流運(yùn)動(dòng)；（宏觀的流體力學(xué)因素，微觀的物化因素）b. 懸浮液中的固體粒子是連續(xù)不斷地沉積在介質(zhì)內(nèi)部孔隙中或介質(zhì)表面上，因而在過濾過程中，過濾阻力是不斷增加的。 4.1.1 過濾速度基本方程式魯思的過濾速度基本方程式為濾餅的平均過濾比阻為 其中的 0 和 1

3、 通過實(shí)驗(yàn)確定，n為常數(shù)（濾餅的壓縮系數(shù)）。當(dāng)n=0時(shí)，為不可壓縮濾餅，n=01時(shí)為可壓縮濾餅。 cmczRppRRpddVAddVq0)(nnavppp10010)(（1）過濾速率與壓力（過濾推動(dòng)力）成正比，與濾液的粘度成反比。（2）過濾速率隨濾餅厚度的增大而降低，單位面積通過的濾液量減少。（3）過濾速率隨通過濾液量的增加而減少。（4）過濾速率決定于濾餅的性質(zhì)，用比阻表示。過濾時(shí)，流過濾餅的流體，通過表面的動(dòng)量傳遞，給固體顆粒一個(gè)曳應(yīng)力，此力通過點(diǎn)接觸的顆粒向前傳遞，沿流動(dòng)方向逐漸積累。若濾餅結(jié)構(gòu)在此累積的曳應(yīng)力的作用下，顆粒不相互錯(cuò)動(dòng)，濾餅的孔隙度不產(chǎn)生變化，則稱這種濾餅為不可壓縮濾餅，否

4、則為可壓縮濾餅。所有的濾餅都有可壓縮性。一般判斷濾餅的過濾難易程度可通過 av 來比較， av 1011 mkg-1為易過濾濾餅， av =10121013 mkg-1為中等過濾阻力濾餅， av 1013 mkg-1為難過濾濾餅。物料硅藻土碳酸鈣鈦白（絮凝）高嶺土滑石粘土硫酸鋅氫氧化鋁n0.010.190.270.380.510.560.60.690.9幾種常見物料的壓縮指數(shù)值4.2 過濾設(shè)備的分類過濾機(jī)是利用多孔性過濾介質(zhì)，截留液體與固體顆?；旌衔镏械墓腆w顆粒，而實(shí)現(xiàn)固、液分離的設(shè)備。按推動(dòng)力可將過濾機(jī)區(qū)分為真空過濾機(jī)、加壓過濾機(jī)和離心過濾機(jī)。4.2.1 真空過濾機(jī)包括間歇式和連續(xù)式兩大類。

5、4.2.2 加壓過濾機(jī)常簡(jiǎn)稱壓濾機(jī)，包括間歇式和連續(xù)式兩大類。4.2.3 離心過濾機(jī)包括間歇式和連續(xù)式兩大類。 4.3 真空過濾機(jī)的性能與實(shí)踐真空過濾是借在過濾介質(zhì)一側(cè)造成一定程度的負(fù)壓（真空）而使濾液排出實(shí)現(xiàn)固液分離。1）真空過濾的特點(diǎn)a. 推動(dòng)力小，一般為0.050.08MPa，某些場(chǎng)合可達(dá)0.09 MPa；b. 過濾速度較慢；c. 濾餅的含水量較高；d. 能在相對(duì)簡(jiǎn)單的機(jī)械條件下連續(xù)操作，工作指標(biāo)良好。2）真空過濾機(jī)的工作周期A 成餅階段；B 脫水階段；C 洗滌階段；D 壓實(shí)階段；E 干燥階段；F 卸餅階段 4.3.1 真空吸濾盤真空吸濾盤是間歇式的過濾設(shè)備，一般用于小規(guī)模生產(chǎn)或試驗(yàn)研究

6、。其過濾系統(tǒng)見下圖。工作過程與實(shí)驗(yàn)室常用的布氏漏斗真空抽濾類似，主要缺點(diǎn)是卸餅階段需要人工清理，且過濾效果很難保證。4.3.2 轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)也叫圓筒型真空過濾機(jī)，是連續(xù)式過濾機(jī)，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，這種真空過濾機(jī)適合于過濾粒度1mm，粘度一般，濃度較高的懸浮液，它適應(yīng)性強(qiáng)，工作可靠。它適合于過濾粒度較細(xì)，密度小且不易沉淀的化工物料。在礦物工程中主要用于過濾各種金屬和非金屬浮選精料，如：銅、鉛、鋅、硫、鎳、鉬、煤等。脫水區(qū)卸料區(qū)濾布清洗區(qū)過濾區(qū)濾餅料漿（或懸浮液）分配頭是過濾機(jī)的主要部件，它的位置固定不動(dòng)，通過它控制過濾機(jī)各過濾室依次進(jìn)行過濾、濾餅脫水、卸料和清洗濾布等過程。分配頭一面與真空

7、泵、鼓風(fēng)機(jī)相聯(lián)，另一面與筒體上的喉管相通，將筒體分成幾個(gè)區(qū)域。區(qū)：筒體浸沒在料漿中，過濾區(qū)區(qū)：在液面之上，稱脫水區(qū)區(qū)：卸料區(qū)區(qū)：濾布清洗區(qū)、區(qū)不工作，其作用是將幾個(gè)工作區(qū)分割開。負(fù)壓，與真空泵接通負(fù)壓，與真空泵接通正壓，與鼓風(fēng)機(jī)接通正壓，與鼓風(fēng)機(jī)接通卸料區(qū)卸料區(qū)濾布清洗區(qū)濾布清洗區(qū)分配頭工作過程濾餅形成：過濾室隨筒體旋轉(zhuǎn)，開始時(shí)處于筒體的下部位置，浸在料漿槽的料漿中，過濾室經(jīng)過濾液管，喉管與分配頭區(qū)相通，室內(nèi)因有負(fù)壓作用使濾液透過濾布進(jìn)入濾室，由真空泵抽出機(jī)外，固體顆粒附著在濾布上形成濾餅。過程：過濾室（浸入料漿）喉管（連接）分配頭區(qū)（負(fù)壓）真空泵（抽出濾液）濾餅脫水區(qū)卸料區(qū)濾布清洗區(qū)過濾區(qū)濾

8、餅料漿（或懸浮液）濾餅脫水當(dāng)濾室旋轉(zhuǎn)到離開液面后，即進(jìn)入濾餅脫水區(qū)，室內(nèi)仍為負(fù)壓，濾餅水分不斷降低。過程：過濾室（離開水面）喉管分配頭區(qū)（負(fù)壓）真空泵濾餅脫落當(dāng)過濾室旋轉(zhuǎn)到與分配頭區(qū)及卸料區(qū)接通時(shí)，從鼓風(fēng)機(jī)來的壓力空氣吹入過濾室，使室內(nèi)由負(fù)壓變成正壓，濾餅被吹落下來，排出機(jī)外。過程：過濾室喉管分配頭區(qū)（正壓）鼓風(fēng)機(jī)濾餅脫落脫水區(qū)卸料區(qū)濾布清洗區(qū)過濾區(qū)濾餅料漿（或懸浮液）清洗濾布過濾室旋轉(zhuǎn)到與分配頭濾布清洗區(qū)區(qū)相通時(shí)，室內(nèi)繼續(xù)維持正壓，此時(shí)清洗濾布，恢復(fù)濾布的透氣性，又開始下一個(gè)循環(huán)。過程：過濾室喉管分配頭區(qū)（正壓）清洗濾布恢復(fù)濾布透氣性進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)過濾機(jī)工作期間，循環(huán)進(jìn)行上述四個(gè)過程階段，故

9、其工作過程是連續(xù)的。脫水區(qū)卸料區(qū)濾布清洗區(qū)過濾區(qū)濾餅料漿（或懸浮液）轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)按不同分類方式可分為下面幾類。4.3.2.1 按給料方式分類可分為頂部給料式、內(nèi)部給料式和側(cè)部給料式。A 頂部給料式轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)主要特點(diǎn)是：有助于濾餅形成，能減少阻力，濾布再生容易，不易堵塞濾布，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。適用于過濾含有大量易沉降顆粒，并能形成有足夠滲透性濾餅的懸浮液，也適用對(duì)濾餅進(jìn)一步脫水。 B 內(nèi)部給料式轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)特點(diǎn)：料漿直接加在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)筒里，可不另設(shè)漿槽，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。結(jié)構(gòu)見下圖a。適用顆粒粗細(xì)不均且沉降速度大的料漿。C 側(cè)部給料式轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)特點(diǎn)：轉(zhuǎn)鼓的側(cè)面有一個(gè)料漿槽，料漿槽的對(duì)面一側(cè)為卸餅位置。

10、結(jié)構(gòu)見下圖b。 4.3.2.2 按濾餅卸料方式分類可分為刮刀卸料式、折帶卸料式、繩索卸料式和輥?zhàn)有读鲜睫D(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)。A 刮刀卸料式轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)是應(yīng)用最廣的一種卸料方式，一般在刮刀之前需用壓縮空氣將濾餅吹松。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易操作。但濾餅需要空氣吹脫，且部分未脫落的濾餅會(huì)返回料漿槽，整體過濾效率較低，降低過濾機(jī)的生產(chǎn)能力。 A 刮刀卸料式轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)B 折帶卸料式轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)它是借助于行走的濾布卸除濾餅，濾布不僅起過濾介質(zhì)作用，而且也起運(yùn)載濾餅的作用。特點(diǎn)：濾餅不用壓縮空氣吹脫，濾餅不會(huì)返回料漿槽，可利用蒸汽吹和水洗等方法使濾布再生，濾餅容易卸除，含濕量低；但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，濾布容易磨損，

11、濾布可能跑偏。結(jié)構(gòu)見右圖。該過濾機(jī)適用于過濾速度中等或較慢的料漿，濾餅厚度在3mm以上為佳，還適合于易于堵塞濾布的料漿。 攪拌器返回輥卸料輥濾布C 繩索卸料式轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)特點(diǎn)：卸料不用壓縮空氣及刮刀，濾餅含濕量低；但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。結(jié)構(gòu)見圖4-8。該過濾機(jī)僅適用于卸除緊密的纖維性濾餅，如紙漿濾餅。 D 輥?zhàn)有读鲜睫D(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)主要用于膠狀料漿的過濾。卸料輥是用能粘附濾餅的材料制成，或用橡膠或?yàn)V布包覆在卸料輥表面制成。特點(diǎn)：能有效卸除粘附濾餅，濾布更換方便，脫水率高；但濾布容易堵，厚度大時(shí)難清除濾餅。適用于過濾濃度為540%、低過濾速度、粘性物料的料漿及濾餅。 4.3.2.3 按濾布鋪設(shè)方式分類可

12、分為內(nèi)濾式與外濾式。內(nèi)濾式與外濾式是根據(jù)濾布鋪設(shè)在轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)側(cè)還是外側(cè)。內(nèi)濾式的濾布鋪在圓筒的內(nèi)表面，其價(jià)格低，但洗滌效果差，濾布更換困難；目前正逐漸被淘汰。 4.3.2.4 轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理這里以幾種轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)為例，簡(jiǎn)要介紹轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。A 刮刀卸料式轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)主要原理見圖4-13。分若干個(gè)互不相通的區(qū)域，工作區(qū)間分為過濾區(qū)、第一吸干區(qū)、洗滌區(qū)、第二吸干區(qū)、卸渣區(qū)和濾布再生區(qū)。刮刀卸料原理見圖4-14。一般，過濾區(qū)角度為125135，洗滌吸干區(qū)角度為120170 ，卸渣再生區(qū)角度4060 。B 無格式轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)結(jié)構(gòu)：1）轉(zhuǎn)鼓內(nèi)腔不分格室，而且也沒有分

13、配頭；2）轉(zhuǎn)鼓下部浸入料漿中，浸沒率達(dá)50%以上；3）整個(gè)內(nèi)腔內(nèi)連續(xù)保持減壓；4）濾液和洗液各有自己的排出管線不會(huì)相混；5）受到脈沖壓縮空氣的反吹，使濾布受振卸餅獲得再生；6）過濾區(qū)和洗滌區(qū)的真空度相同，但與空氣反吹區(qū)通過密封件3嚴(yán)密隔開。特點(diǎn)：真空系統(tǒng)壓力損失小，過濾能力大；濾餅易于卸出；濾布不易堵塞，壽命長(zhǎng)。但要求真空源容量大，造價(jià)高。C 預(yù)涂層式轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)其原理是：在過濾之前，先在濾布上形成助濾劑層，然后進(jìn)行過濾。預(yù)涂層材料一般為硅藻土做助濾劑。在工作過程中，轉(zhuǎn)鼓先被形成一層厚度50100mm的預(yù)涂層，然后進(jìn)行正式過濾，卸料時(shí)預(yù)涂層厚度也會(huì)被刮掉0.050.2mm。過濾始終在新鮮的預(yù)

14、涂層上進(jìn)行。當(dāng)預(yù)涂層剩1015mm時(shí)，應(yīng)停止過濾，重新形成預(yù)涂層。特點(diǎn)：濾液澄清穩(wěn)定、過濾濃度可最低至0.1%、過濾速度快、不堵塞濾布、能處理含微細(xì)顆粒的料漿；但濾餅中會(huì)混入助濾劑，濾餅不能為產(chǎn)品、預(yù)涂層費(fèi)用高、濾餅體積大。主要用于制藥行業(yè)。 4.3.2.5 轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)有關(guān)參數(shù)選擇和計(jì)算A 轉(zhuǎn)速的確定一般為1/122r/min。B 所需功率的確定轉(zhuǎn)鼓回轉(zhuǎn)軸功率攪拌器功率過濾機(jī)總功率為電機(jī)啟動(dòng)過載系數(shù)，一般取1.11.3。10)5 . 12 . 1 (1AP 12)3 . 10 . 1 (PP )(21PPP4.3.3 圓盤真空過濾機(jī)它屬于連續(xù)式過濾設(shè)備，由數(shù)個(gè)過濾圓盤組成?？梢赃^濾密度小，

15、不易沉淀的料漿。4.3.3.1圓盤真空過濾機(jī)的特點(diǎn)1）結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、單位過濾面積造價(jià)低；2）真空度損失少，耗電少；3）可以不設(shè)攪拌裝置；4）更換濾布方便；5）側(cè)面過濾，過濾效果好；6）濾餅洗滌困難，甚至不能洗滌；7）濾餅厚度不均，含濕量高；8）濾布易堵，難再生，卸餅困難。 4.3.3.2 圓盤真空過濾機(jī)的分類按料漿性質(zhì)可分為普通型和耐酸型。普通型用于中性或堿性料漿，還可細(xì)分為一般普通型和帶蒸汽罩普通型。耐酸型適用于酸性或腐蝕性料漿的過濾，一般有色冶煉廠都是耐酸型的圓盤真空過濾機(jī)。 4.3.3.3 圓盤真空過濾機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理其結(jié)構(gòu)見圖4-16。原理見圖4-17。 （1） 結(jié)構(gòu)機(jī)體由一

16、根水平主軸和若干個(gè)圓形過濾盤構(gòu)成，每個(gè)盤分成幾個(gè)扇型過濾室。主要部件：主軸、過濾盤、分配頭、料漿槽、攪拌器、瞬時(shí)吹風(fēng)裝置。過濾盤由許多單獨(dú)的扇片組成，每一扇片為單獨(dú)的過濾部分，外面套有濾布，扇型片下部與空心樞軸相連。過濾盤主軸扇型過濾室（2） 工作原理濾盤料漿 脫水區(qū)卸料區(qū)過濾區(qū)區(qū)（過濾區(qū)）：過濾盤浸沒在料漿中，室內(nèi)為真空，料漿中的液體被吸入室內(nèi)成為濾液，固體顆粒附著在過濾盤兩側(cè)的濾布上成為濾餅。區(qū)（脫水區(qū)）：過濾盤已離料漿面，濾餅繼續(xù)脫水。區(qū)（卸料區(qū)）：壓縮空氣即瞬時(shí)吹落空氣進(jìn)入過濾室內(nèi)，吹落已脫水的濾餅，吹落下的濾餅由料漿上方的漏斗排出機(jī)外。（3） 特點(diǎn)及應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：有效利用空間，過濾面積大

17、，占地小，濾布更換方便，瞬時(shí)吹落濾餅 吹風(fēng)壓力高，卸落能力強(qiáng)。缺點(diǎn)：濾餅薄，顆粒粘性大時(shí)不易卸料。應(yīng)用：用于一般的各種物料及精煤的脫水。4.3.3.4 陶瓷過濾機(jī)陶瓷過濾板具有產(chǎn)生毛細(xì)效應(yīng)的微孔，微孔中的毛細(xì)作用力大于真空所施加的力，始終保持充滿液體狀態(tài)，無論在什么情況下，陶瓷過濾板不允許空氣透過，由于沒有空氣透過，漿液快速脫水形成干餅，固液分離時(shí)能耗低、真空度高。由于其工作原理先進(jìn)，在制造和使用上有巨大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，所以應(yīng)用越來越廣泛，有逐步取代傳統(tǒng)真空過濾機(jī)的趨勢(shì)。 陶瓷過濾機(jī)具有其他過濾機(jī)無法比擬的優(yōu)良功能： 穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量 漿體均勻分布在濾板上，濾液連續(xù)均勻的被去除，整個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)過程在穩(wěn)

18、定的運(yùn)行，沒有濾布破裂、穿洞，沒有不均勻分布。從而保證產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定。高真空度（0.090.098MPa），濾餅水分低。 連續(xù)的自動(dòng)的運(yùn)行 在PLC裝置控制下陶瓷過濾機(jī)整個(gè)工作過程都是連續(xù)的、自動(dòng)的運(yùn)行,并按工藝要求隨時(shí)調(diào)整轉(zhuǎn)盤速度。 能耗低 與傳統(tǒng)過濾設(shè)備相比能耗節(jié)省約90%以上。 結(jié)構(gòu)緊湊 陶瓷過濾機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、部件緊湊、合理的設(shè)計(jì)真空泵、過濾泵、轉(zhuǎn)筒、攪拌器及超聲波，設(shè)備體積及所需能源為最小。 便于安裝 陶瓷過濾機(jī)體積小、重量輕，便于安裝，廠房舉架不需過高。 4.3.4 轉(zhuǎn)臺(tái)真空過濾機(jī)（水平旋轉(zhuǎn)圓盤真空過濾機(jī)）它實(shí)際是圓盤真空過濾機(jī)的變種。適用于對(duì)濾餅洗滌效果要求較高的料漿過濾，也適用于過濾

19、粗顆粒、密度大的料漿或密度小的懸浮顆粒的料漿。4.3.4.1 轉(zhuǎn)臺(tái)真空過濾機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)見圖4-19。工作原理見圖4-20。4.3.4.2 轉(zhuǎn)臺(tái)真空過濾機(jī)的特點(diǎn)1）有效過濾面積大，設(shè)備重量輕；2）可具有大直徑和轉(zhuǎn)速，設(shè)備生產(chǎn)率高；3）采用螺旋卸料，易破壞物料晶形；4）卸料不完全，過濾效率較低；5）濾布再生效果較差；6）可在一臺(tái)設(shè)備同時(shí)進(jìn)行固液分離與洗滌過程。4.3.5 翻斗真空過濾機(jī)（水平旋轉(zhuǎn)翻盤真空過濾機(jī)）其結(jié)構(gòu)中有多個(gè)獨(dú)立的扇形濾盤，濾盤可以沿徑向軸線翻轉(zhuǎn)卸渣。結(jié)構(gòu)見圖4-21，工作原理見圖4-22。工作特點(diǎn)：1）能過濾粘性大的懸浮液，洗滌效果好；2）機(jī)械化程度高；3）有效過濾面積

20、可調(diào)節(jié)，最大可達(dá)85%；4）卸渣徹底，濾布?jí)勖L(zhǎng)；5）洗滌效率高達(dá)99%；6）逆流洗滌，回收率高；7）占地面積大；8）價(jià)格高。 4.3.6 帶式真空過濾機(jī)它是水平方向運(yùn)動(dòng)的無端濾帶，上表面過濾、下方抽真空，一端加料，另一端卸料的過濾機(jī)。4.3.6.1帶式真空過濾機(jī)的類型和特點(diǎn)帶式真空過濾機(jī)可分為固定室型、移動(dòng)室型、濾帶間歇運(yùn)動(dòng)型和濾盤連續(xù)運(yùn)動(dòng)型。特點(diǎn)：過濾效率高；洗滌效果好；濾布清洗徹底；操作靈活，維修費(fèi)用低；濾餅含濕量低；占地面積大。 帶式真空過濾機(jī)工作圖。 真空箱A給料箱隔板環(huán)形橡膠帶頭輪濾餅 清洗水管濾布調(diào)整裝置A濾布AA剖面圖：濾餅濾布環(huán)形膠帶返回的膠帶返回的濾布工作原理連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的環(huán)形

21、膠帶，上鋪隨之運(yùn)動(dòng)的濾布，環(huán)形膠帶上有一條條橫槽，槽底中間低，在膠帶中心有孔，每一槽對(duì)應(yīng)一孔，濾液通過孔流入下面真空箱中。從上部給料（過濾面呈水平狀），工作時(shí)環(huán)形膠帶從真空箱上拖走，濾液流入真空箱，濾渣被留在膠帶上，運(yùn)至頭輪處脫落。濾液或洗液4.3.6.2 結(jié)構(gòu)和工作原理A 固定室型帶式真空過濾機(jī)采用一條橡膠濾帶作為支撐帶，濾布放在脫液帶上，脫液帶開有溝槽和貫穿孔，濾布?jí)勖L(zhǎng)。工作原理見圖4-24。工作開始時(shí)，橡膠帶和濾布帶以相同的速度同向運(yùn)動(dòng)，分別完成過濾、洗滌、吸干作業(yè)；到達(dá)主動(dòng)輥處，橡膠帶和濾布帶相互分開，橡膠帶直接返回，濾布帶經(jīng)卸餅、洗滌、張緊后循環(huán)工作。特點(diǎn)：特點(diǎn)：可獲得較干濾餅；母

22、液和洗液能嚴(yán)可獲得較干濾餅；母液和洗液能嚴(yán)格分開；可進(jìn)行薄濾餅格分開；可進(jìn)行薄濾餅(2mm)快速過濾快速過濾(24m/min)；濾布可正反連續(xù)沖洗，再生；濾布可正反連續(xù)沖洗，再生性好。性好。B 移動(dòng)室型帶式真空過濾機(jī)與固定室相比，移動(dòng)室型帶式真空過濾機(jī)的真空室可以往復(fù)移動(dòng)，且過濾帶和傳送帶同一。過濾開始時(shí)，真空室與過濾帶同步向前運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過濾、洗滌、吸干過程；真空行程終了時(shí)，真空室觸到行程開關(guān)，真空被切換，濾帶仍以原來速度運(yùn)行，真空室則在氣缸推動(dòng)下快速返回原地，觸到另一側(cè)行程開關(guān)時(shí)，開始下一過濾過程。特點(diǎn)：真空度高，可達(dá)0.09mpa；濾餅干；濾布使用壽命長(zhǎng)，易再生；可過濾溶劑性漿或高溫漿；但帶

23、速低(7m/min)，濾液與洗液難以嚴(yán)格區(qū)分，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、噪音振動(dòng)大、造價(jià)高、維護(hù)工作量大。C 濾帶間歇運(yùn)動(dòng)型帶式真空過濾機(jī)特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、對(duì)物料過濾性能變化的適應(yīng)性強(qiáng)；但不適合處理沉降速度快的物料。 2 2 ，真空行程；，真空行程；3 3，濾帶吸緊；，濾帶吸緊；過濾；緩慢過濾；緩慢2 2 ，解除真空；，解除真空；3 3，濾帶放松；，濾帶放松；卸餅、沖洗；快速卸餅、沖洗；快速D 連續(xù)移動(dòng)盤帶式真空過濾機(jī)將整體濾盤改為很多可以分合的小濾盤，小濾盤連接成一個(gè)環(huán)形帶，濾盤與濾布一起移動(dòng)，不需使用真空切換閥。 獨(dú)特之處在于小濾盤與真空室之間的滑動(dòng)密封裝置。4.3.7 真空過濾機(jī)的選型需要根據(jù)真空濾葉過

24、濾試驗(yàn)，比較技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)后，進(jìn)行選擇。各過濾機(jī)的適用范圍見P136表4-16。選型時(shí)需考慮工作任務(wù)相關(guān)因素及設(shè)備本身相關(guān)因素。 一般：對(duì)密度大、粒度粗的固體物料應(yīng)選擇上部進(jìn)料方式的過濾機(jī)；過濾后如需干燥處理，應(yīng)選擇連續(xù)卸料的過濾機(jī)；對(duì)濾餅純度有要求時(shí)，應(yīng)選擇有洗滌裝置的過濾機(jī)；當(dāng)要求較高的分離精度和洗滌容量時(shí)，優(yōu)先選用帶式過濾機(jī)；強(qiáng)調(diào)簡(jiǎn)單易行，選擇鼓式過濾機(jī)。4.4 壓濾機(jī)的性能與實(shí)踐 微細(xì)粒物料懸浮液的固液分離是化工、冶金及許多加工工業(yè)中的重要作業(yè)，這些懸浮液的共同特點(diǎn)是固體顆粒粒度細(xì)（一般小于10m）、沉降速度慢、漿體粘度大、可濾性差等。 在這些條件下，一般需要很大的分離面積及相當(dāng)高的過濾

25、壓力，常規(guī)的脫水設(shè)備（包括真空過濾機(jī)等）通常不能滿足脫水要求。 目前過濾微細(xì)粒物料的有效設(shè)備就是壓濾機(jī)。 加壓過濾，簡(jiǎn)稱壓濾，它是利用泵或機(jī)械擠壓所產(chǎn)生的壓力作為過濾動(dòng)力，擠壓出濾渣中水份。 與真空過濾相比：推動(dòng)力大、濾餅水份較之真空過濾低得多、可得到濁度很低的濾液。 根據(jù)工作的連續(xù)性，壓濾機(jī)可分為連續(xù)式和間歇式兩大類。間歇式壓濾機(jī)目前使用更加普遍。 根據(jù)結(jié)構(gòu)型式，壓濾機(jī)可分為：板框式壓濾機(jī)、廂式壓濾機(jī)、加壓葉濾機(jī)和氣罐式連續(xù)壓濾機(jī)。 工作過程可分為給料、濾餅洗滌、壓榨脫水、卸料和沖洗濾布五個(gè)階段。4.4.1 板框壓濾機(jī)4.4.1.1 板框壓濾機(jī)的特點(diǎn)及類型 板框式壓濾機(jī)由多個(gè)順序交替的方形框

26、與濾板組成，在濾框與濾板之間設(shè)有濾布，每個(gè)相鄰的兩個(gè)濾板及其中間所夾的濾框即組成一個(gè)獨(dú)立的濾室。a 出液方式：明流式和暗流式；b 板框安裝方式：立式和臥式；c 壓緊方式：手動(dòng)螺旋、機(jī)械螺旋、液壓壓緊或自動(dòng)操作；d 濾布安裝方式：濾布固定和濾布行走；e 有無壓榨方式：隔膜壓榨和無隔膜壓榨；f 有吹氣脫干和無吹氣脫干。特點(diǎn)：1 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易，故障少，壽命長(zhǎng)，所需輔助設(shè)備少；2 對(duì)物料的適應(yīng)性強(qiáng)，低濃度和高濃度都可以分離；3 過濾面積范圍廣，31250m2；4 濾餅含濕量較低；5 固相回收率高、濾液澄清度好；6 濾布的檢查、洗滌、更換較方便；7 過濾操作穩(wěn)定；8 單位過濾面積占地少、造價(jià)低、投

27、資小；9 間歇操作，效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大；10 屬于開啟性設(shè)備，操作條件差；11 隨濾餅厚度增加，過濾速度減慢，過濾效率低。 4.4.1.2 臥式板框壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理結(jié)構(gòu)見圖4-28。工作原理見圖4-29。 壓濾機(jī)工作時(shí)，由于液壓油缸的作用，將所有濾板壓緊在固定尾板端，使相鄰濾板和濾框之間形成濾室（一般兩塊濾板和一塊濾框），料漿由入料口處以一定的壓力給入，在壓差作用下，濾液穿過兩側(cè)的濾布，然后經(jīng)過濾板板面上的溝槽流至出口排走。固相則被濾布截留在濾框中形成濾餅，當(dāng)濾餅充滿濾框后，濾液不再流出時(shí)，停止給料和過濾。 若濾餅不需要洗滌，可隨即松開壓緊裝置將頭板拉開，然后濾板和濾框分離進(jìn)行卸料。若濾

28、餅需要洗滌，則將洗滌水壓入洗滌水通道，進(jìn)入板面與濾布之間，進(jìn)行洗滌作業(yè)。 A明流過濾：每個(gè)濾板的下方出液孔上裝有水嘴，濾液直接從水嘴流出；B暗流過濾：每個(gè)濾板的下方設(shè)有出液通道孔，若干塊濾板的出液孔連成一個(gè)出液通道，由止推板下方的出液孔相連接的管道排出。暗流式用于濾液易揮發(fā)或?yàn)V液對(duì)人體有害的懸浮液的過濾。 A、明流過濾流程 明流不可洗：料液從濾板“ A”口輸入，過濾時(shí)液體從濾板上的“ED”閥排出，適合于一般料液的過濾。 B、明流洗滌流程 明流可洗式料液從“A”口輸入，過濾時(shí)液體從濾板上的“ED”排出?！癇C”供洗液或壓縮空氣輸入，并透入濾餅從濾板的“ED”排出，該型適用于濾餅需要洗滌和濾餅需要

29、吹干的介質(zhì)過程。 C、暗流過濾流程 暗流不可洗：料液“A” 口輸入，過濾時(shí)濾液從“ED”通道排出，適用于有毒或高溫料液的過濾。 D、暗流洗滌流程 暗流可洗式料液從“A”口輸入，過濾時(shí)濾液從“ED”通道排出。洗液從“BC”口輸入，通過濾餅后洗液從“ED”排出。適用濾餅需要洗滌的有毒或高溫料液過濾。 雙桿水沖洗壓濾機(jī)壓濾工作流程濾餅沖洗方式4.4.1.3 立式自動(dòng)板框壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理 可分為單面過濾雙側(cè)卸料和雙面過濾單側(cè)卸料兩種形式，這里主要介紹前者。它是FinLand的Larox公司20世紀(jì)80年代的產(chǎn)品，是比較先進(jìn)的一種自動(dòng)壓濾機(jī)。（1）結(jié)構(gòu) 多層板框由壓緊機(jī)構(gòu)帶動(dòng)，可相互壓緊，也可層層

30、拉開。環(huán)形濾布繞過各層板框，板框上裝設(shè)有卸料輥，起多處卸料和支持濾布的作用。 由驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)濾布運(yùn)動(dòng)，由閥門系統(tǒng)控制框內(nèi)給料、給高壓水以及吹入壓縮空氣等。 板框過濾板過濾板濾液腔濾液腔過濾布過濾布下層板框下層板框?yàn)V餅濾餅橡膠隔膜橡膠隔膜過濾板過濾板上層板框上層板框壓縮空氣給入口壓縮空氣給入口吹干濾餅的空氣入口吹干濾餅的空氣入口給料口給料口濾液濾液濾餅加壓腔濾餅加壓腔 過濾機(jī)的主要工作部分，板框分上下兩腔，上面是濾液腔，鋪有過濾板，由上一層板框的濾餅壓出的濾液透過濾布和濾板，從此腔中排出。 下面是濾餅加壓腔，內(nèi)有隔膜，被過濾的料漿給入隔膜的下面，壓縮空氣送入加壓腔壓迫隔膜，擠壓濾餅，排出濾液。

31、在隔膜下面除了給料口之外，還有一管口，可給入壓縮空氣，吹干濾餅。（2）工作過程 自動(dòng)板框壓濾機(jī)周期性的工作，但它可以自動(dòng)連續(xù)作業(yè)，它的每個(gè)循環(huán)均包括以下六個(gè)過程： 過濾；一次壓榨；洗滌； 二次壓榨；空氣吹干；卸料。經(jīng)過上述六個(gè)過程完成一個(gè)過濾循環(huán)。 在早期的自動(dòng)板框壓濾機(jī)中，沒有向?yàn)V餅吹風(fēng)階段，增加吹風(fēng)后，對(duì)降低水分作用明顯。 隔膜壓榨工作原理四個(gè)階段：進(jìn)料過濾1：物料進(jìn)入過濾機(jī)，進(jìn)料壓力使濾液穿過濾布，固體被濾布截留形成濾餅；進(jìn)料過濾2：隨著過濾進(jìn)行，進(jìn)料壓力持續(xù)升高，濾室被濾餅逐漸填滿，進(jìn)料壓力達(dá)到最大并長(zhǎng)時(shí)間保持不變，進(jìn)料速度減小。 反吹：從壓緊板端吹氣，可提高濾餅含固量同時(shí)防止管道堵塞

32、。向?yàn)V餅吹風(fēng)，帶走一部分水分。 隔膜壓榨：關(guān)閉進(jìn)料閥，向隔膜板內(nèi)注入壓縮空氣或高壓水，鼓張隔膜進(jìn)行壓榨脫水。隔膜壓濾可大幅度降低濾餅含水率，洗水量少，縮短過濾周期，對(duì)過濾性能差的介質(zhì)適應(yīng)能力強(qiáng)。 隔膜壓榨原理和過程4.4.2 廂式壓濾機(jī) 箱式壓濾機(jī)又稱凹板型壓濾機(jī)，它與普通平板式板框壓濾機(jī)的主要區(qū)別普通平板式板框壓濾機(jī)的一個(gè)過濾室由由一片濾板和一片濾框構(gòu)成，而箱式壓濾機(jī)的一個(gè)過濾室由兩片凹形的濾板構(gòu)成，它具有的特點(diǎn)是：（1）體積和重量都較普通平板式板框壓濾機(jī)小；（2）濾布裝卸方便，易清洗，壽命長(zhǎng)；（3）濾餅厚度易調(diào)整；（4）板外進(jìn)料，過濾面積大； 工作過程 自動(dòng)廂式壓濾機(jī)周期性的工作，但它可以

33、自動(dòng)連續(xù)作業(yè)，它的每個(gè)壓濾循環(huán)均包括以下六個(gè)過程： 板框壓緊：板框壓緊機(jī)構(gòu)動(dòng)作，將各層板框壓緊。 給料：向板框內(nèi)給入料漿，用泵壓入，直到充滿為止。 隔膜壓緊：用泵向隔膜壓入幾個(gè)大氣壓的高壓空氣或水，使隔膜壓緊，壓榨下面的濾渣使之脫水。 濾餅吹風(fēng)：向?yàn)V餅吹風(fēng)，帶走一部分水分。 拉開板框：拉開板框讓濾渣落在濾布上。 卸落濾渣：濾布運(yùn)行至卸料輥處卸落。 經(jīng)過上述六個(gè)過程完成一個(gè)過濾循環(huán)。幾種濾餅卸載方式常見壓濾工藝4.4.3 加壓葉濾機(jī) 由一組并聯(lián)的濾葉按一定方式裝入密封的濾筒內(nèi)，當(dāng)料漿在壓力下進(jìn)入濾筒后，濾液透過濾葉從管道排出，而固體被截留在濾葉表面，這種過濾機(jī)叫加壓葉濾機(jī)。 濾葉是葉濾機(jī)的基本元

34、件，一般有里層的支撐網(wǎng)、邊框和覆在外層的細(xì)金屬絲網(wǎng)或?yàn)V布組成。濾葉的形狀可以使正方形、圓形和矩形等。葉濾機(jī)的卸料比較困難，可用沖出、震動(dòng)、空氣反吹、離心力、刷洗等“干法“，也可用噴淋沖洗等“濕法”或干濕共用等方法。 葉濾機(jī)采用加壓過濾，推力較大，可適用于過濾濃度較大、較黏而不易分離的懸浮固體顆粒溶液，廣泛用于冶金、化工、輕工等行業(yè)。加壓葉濾機(jī)一般為間歇工作式。4.4.3.1 快開式水平加壓葉濾機(jī) 該機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖見圖4-39。 該機(jī)一般為間歇工作式，操作程序?yàn)椋汉蠑n頭蓋銷緊進(jìn)料漿加壓過濾排放殘余料漿進(jìn)洗滌液洗滌放余洗滌水進(jìn)壓縮空氣吹干濾餅卸壓松銷拉開頭蓋及框架轉(zhuǎn)動(dòng)90卸餅清洗濾布。 該機(jī)適合過濾

35、含固量20%，沉降速度0.2 mm/s的可壓縮性細(xì)粘物料。4.4.3.2 立式葉濾機(jī) 該葉濾機(jī)較為常見，主要用于濾餅不需要洗滌的場(chǎng)合。濾管懸吊在管板上，管板將過濾機(jī)圓筒分為兩個(gè)獨(dú)立的部分，料漿由下部或頂部壓入，固體在濾管外形成濾餅，濾液透過濾管進(jìn)入圓筒上部排出，濾餅基于自重或再輔以空氣反吹或震動(dòng)從濾管上脫落，然后從底部排料口排出。主要特點(diǎn)：（1）卸渣和清洗都在濾筒內(nèi)進(jìn)行，無需開蓋或移動(dòng)濾片，因而過濾周期短；（2）密閉操作，不污染環(huán)境；（3）濾布密封，沖洗徹底，使用壽命長(zhǎng)；（4）清理、維護(hù)周期長(zhǎng)。葉濾機(jī)工作示意圖4.4.7 帶式壓濾機(jī) 帶式壓濾機(jī)是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，性能優(yōu)良的連續(xù)壓濾機(jī)。

36、結(jié)構(gòu)上借鑒了造紙機(jī)連續(xù)滾壓的機(jī)構(gòu)，同時(shí)使用了聚合電解質(zhì)絮凝劑，保證了帶式壓濾機(jī)的高效性。 原理：礦漿在兩條濾帶間受到擠壓和剪切力的作用而脫水，屬于一種壓榨壓濾機(jī)。主要特點(diǎn)： 帶式壓濾機(jī)過濾前需要加絮凝劑處理料漿，使之形成絮團(tuán)，這是帶式壓濾機(jī)工作的必要條件。 藥劑費(fèi)用約占?jí)簽V機(jī)過濾總費(fèi)用的50%。 濾帶采用的是與其他傳統(tǒng)壓濾機(jī)不同，采用的是高強(qiáng)度的單絲聚酯或聚乙烯、尼龍絲織成的多層網(wǎng)式無端環(huán)形帶，抗拉伸強(qiáng)度很高。 A、結(jié)構(gòu)及工作過程攪拌筒攪拌筒混合筒混合筒料漿料漿絮凝劑絮凝劑 反應(yīng)筒反應(yīng)筒下濾帶下濾帶上濾帶上濾帶高壓脫水（高壓脫水（S區(qū)）區(qū)）濾餅濾餅卸卸料料絮凝和給料絮凝和給料重力脫水重力脫水低

37、壓脫水低壓脫水（1）絮凝和給料 絮凝的好壞直接影響到物料能否形成濾餅，是壓濾成功的關(guān)鍵，若不能形成濾餅，將無法繼續(xù)脫水。 絮凝劑一般先經(jīng)調(diào)制和攪拌后加入料漿中，與料漿均勻混合，并經(jīng)一定時(shí)間的反應(yīng)，形成穩(wěn)定的絮團(tuán)狀，再均勻、定量地散布在濾帶上。絮凝劑用量一般為：50500g/t固體。（2）重力脫水 固體顆粒絮團(tuán)之間析出游離水，在自身重力作用下，透過濾帶與絮團(tuán)分離。 重力脫水段要有足夠的長(zhǎng)度，以保證盡量多排水。因此重力脫水階段不應(yīng)過短，一般為2.52.7 m 重力脫水段形成的濾餅要能經(jīng)得住濾帶和壓輥的擠壓而不流失，其厚度要均勻，以免使濾帶進(jìn)入擠壓區(qū)后發(fā)生跑偏和打褶。（3）擠壓脫水可分為低壓脫水和高

38、壓脫水。 低壓脫水：是依靠濾帶自身張緊的張力，借助壓輥向?yàn)V餅施加壓力，壓縮濾餅，排出毛細(xì)水。此外，濾帶經(jīng)過每個(gè)壓輥，運(yùn)動(dòng)方向都發(fā)生改變，濾餅顆粒之間位置相互錯(cuò)動(dòng)，毛細(xì)管破壞，也有助于濾餅脫水。 高壓脫水：除了靠濾帶本身張緊的張力外，還借助S區(qū)大小輥間相互的擠壓進(jìn)一步脫去濾餅水分。（4）卸料與清洗濾帶 擠壓脫水后，上下兩條濾帶分開，濾餅借助濾帶的彎曲、自重和刮板將其從濾帶上刮下，排出機(jī)外，濾帶用高壓水清洗。B、特點(diǎn)及應(yīng)用與板框壓濾相比其優(yōu)點(diǎn)：基建投資減少50，生產(chǎn)費(fèi)用節(jié)約30；按固體計(jì)的生產(chǎn)能力增大1倍；設(shè)備工作可靠，脫水指標(biāo)不受給料性質(zhì)波動(dòng)的影響；操作方便，自動(dòng)化程度高。缺點(diǎn)：濾布磨損快（20

39、00h）；更換困難；濾布易跑偏； 定量添加絮凝劑較復(fù)雜；沖洗濾布清水量大。適用對(duì)象：添加絮凝劑后，可壓縮性的物料。帶式壓濾機(jī)的實(shí)際生產(chǎn)過程4.5 離心過濾機(jī)4.5.1 概述 離心過濾是利用機(jī)械旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力來進(jìn)行固液分離的。離心過濾對(duì)所要分離的液相和固相沒有密度差的要求，它使懸浮液中固相顆粒截留在過濾介質(zhì)上，不斷堆積成濾餅層，同時(shí)，液相借離心力穿過濾餅層和過濾介質(zhì)，從而達(dá)到固液分離的目的。 離心過濾機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、分離效率高、生產(chǎn)能力大及附屬設(shè)備少等優(yōu)點(diǎn)。離心機(jī)的類型很多，這里簡(jiǎn)單介紹三足式離心過濾機(jī)。4.5.2 三足式離心過濾機(jī) 三足式上部卸料離心過濾機(jī)結(jié)構(gòu)見圖4-51。 優(yōu)點(diǎn)：對(duì)

40、物料的適應(yīng)性強(qiáng)，過濾、洗滌能按需要隨時(shí)調(diào)節(jié)操作參數(shù)；可得到較干的濾餅和進(jìn)行充分的洗滌；固相顆粒幾乎不受破壞；能分離粒徑為微米級(jí)的微細(xì)顆粒；運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉。 缺點(diǎn)：間歇操作，輔助作業(yè)時(shí)間較長(zhǎng)，生產(chǎn)能力較低。 適用于處理量不大，要求充分洗滌的物料。操作時(shí)一般采用低速加料、高速分離脫水、降速或停機(jī)卸料。 4.6 過濾介質(zhì)與助濾劑4.6.1 濾布 濾布是過濾過程中應(yīng)用最多的一種過濾介質(zhì)，對(duì)于過濾性能起到關(guān)鍵的作用。 除了濾布外，過濾介質(zhì)還包括濾網(wǎng)、濾氈、濾紙、過濾襯墊、剛性多孔介質(zhì)（陶瓷、金屬陶瓷、多孔塑料）等。 一般對(duì)過濾介質(zhì)的要求：a產(chǎn)生清潔的濾液，能有效地阻擋微粒物質(zhì)；b不會(huì)或很少

41、發(fā)生突然的或累積式的阻塞；c良好的卸餅性能；d適當(dāng)?shù)哪颓逑茨芰?；e具有一定的機(jī)械強(qiáng)度和耐化學(xué)腐蝕能力；f耐微生物作用；g有較高的過濾速率。 按不同分類方式，濾布有很多種類。 4.6.1.1 按濾布纖維材質(zhì)分類可分為天然纖維和化學(xué)合成纖維。4.6.1.2 按濾布紗線構(gòu)成分類單絲纖維紗復(fù)絲纖維紗短纖維紗（紡織紗）4.6.1.3 按織造分類分為織造類和非織造類。A 織造類平紋織法斜紋織法緞紋織法新變化：斜紋方格織法；荷蘭式織法；密斜紋織法；矩陣型織法B 非織造類一般屬深層過濾，對(duì)粒子的截留效果好。 4.6.1.4 濾布的選擇 濾布選擇的原則為： 1）要求過濾阻力小，濾餅含水少且容易剝離，濾布不容易發(fā)

42、生堵塞，經(jīng)洗滌后容易恢復(fù)原狀，使用壽命長(zhǎng)。 2）要求耐熱、耐腐蝕性好，機(jī)械強(qiáng)度高（特別要求抗張強(qiáng)度大），濾布容易加工，價(jià)格較低。 3）濾布能保持過濾速度穩(wěn)定，過濾效率高，能適應(yīng)過濾機(jī)的形式和操作條件，滿足生產(chǎn)要求。 一般需要通過試驗(yàn)確定合適的濾布種類，選擇濾布最主要著眼于濾液的澄清度、過濾速度、化學(xué)穩(wěn)定性和工作壽命，然后是經(jīng)濟(jì)性。常見濾布見P186表4-25。 4.6.2 助濾劑定義：指那些能提高過濾效率或強(qiáng)化過濾過程的物質(zhì)，凡是 1）能降低濾液的表面張力，2）改變過濾物質(zhì)的粒度組成（使之d變大），3）提高濾餅透過度的物質(zhì)，統(tǒng)稱為助濾劑?？煞譃榻橘|(zhì)型助濾劑和化學(xué)助濾劑兩大類型。4.6.2.1

43、介質(zhì)型助濾劑它是一種顆粒均勻、質(zhì)地堅(jiān)硬、不可壓縮的粒狀物質(zhì)。其作用在于防止膠狀微粒對(duì)濾孔的堵塞，即充當(dāng)實(shí)際的過濾介質(zhì)。它是通過物理或機(jī)械作用來改善過濾過程（如增大孔隙度等），通常采用預(yù)涂層方法（預(yù)先在過濾介質(zhì)表面涂層），一般用量為250700g/m2，若加入到所過濾的懸浮液中，其用量為懸浮液重量的0.10.5。 4.6.2.1 介質(zhì)型助濾劑由于介質(zhì)型助濾劑使用后會(huì)殘留于濾餅中，所以只有當(dāng)濾渣質(zhì)量要求不嚴(yán)格時(shí)才能使用。主要用于：膠態(tài)難沉降的微細(xì)顆粒。介質(zhì)型助濾劑應(yīng)具備以下幾種物理特性：惰性的，即不影響懸浮液化學(xué)性質(zhì)；不溶于所處理的液體；不可壓縮的，即在過濾設(shè)備操作壓力下，能保持高孔隙率；顆粒小而

44、多孔且形狀不規(guī)則。常用的有：硅藻土、膨脹珍珠巖、纖維素、石棉、碳粉。 4.6.2.2 化學(xué)助濾劑主要用于希望降低濾餅水分和提高過濾機(jī)生產(chǎn)能力的場(chǎng)合。 按其作用原理，可分為表面活性劑型和高分子絮凝劑型兩類：(一)、表面活性劑型助濾劑 表面活性劑型助濾劑主要起降低濾液表面張力，使阻礙濾液在顆粒間隙中流動(dòng)的附加壓力也隨著降低，提高濾液透過濾餅的能力，從而達(dá)到強(qiáng)化過濾的目的，主要分為陰離子型和非離子型。 不是所有的表面活性物質(zhì)都能作助濾劑使用，原因是影響助濾劑發(fā)揮作用的因素很多，并不是單以濾液表面張力下降一個(gè)因素所能解釋清楚。 a、陰離子型磺基琥珀酸（2乙基己基）二酯鈉鹽及其高級(jí)同系物 CH2CH3

45、NaSO3-CHCOO-CH2CHCH2CH2CH2CH3 CH2COO-CH2CHCH2CH2CH2CH3 CH2CH3早在20世紀(jì)60年代中期，這種被稱為OT型的助濾劑已投放市場(chǎng)，它由美國(guó)著名的氰胺公司研制，開辟了多種型號(hào)。己基琥珀酸磺基乙基乙基OT型助濾劑的特點(diǎn)：起泡性過強(qiáng)，對(duì)濾餅有明顯的減薄作用。耐堿性差，酯鍵在溶液中易水解而降低其效果。 水分水分（）（）用量（用量（g/t）OT型助濾劑對(duì)濾餅水分的影響如左圖，從圖中可看出，隨用量的增加，餅內(nèi)水分下降。 OT型助濾劑一般規(guī)律：C原子越多，水分降低 也越多，濾液中殘留的越少，C原子在1216 時(shí)為最佳?；腔晁狨０匪狨} 同屬OT型，胺

46、解后，助濾性能更好。烷基或烷芳基磺酸鹽 R-SO3H 或 R-Ar-SO3H 可降低含S、Cu濾餅的水分。b、陽離子型 這類陽離子表面活性劑多為脂肪胺類化合物，其結(jié)構(gòu)式為： 其中為含C2C12的烷基、烷氧乙基、烷基丙基，、為H或含有C1C12的烷基，碳原子總數(shù)為530。胺內(nèi)陽離子表面活性劑由于價(jià)格昂貴，在工業(yè)中應(yīng)用不多。 c、非離子型 與陰離子表面活性劑比較，其最大特點(diǎn)是起泡性不強(qiáng)，脫水助濾效果較好。目前被廣泛研究和應(yīng)用。 Tween型 它是失水山梨醇（一種多元醇）的脂肪酸酯與環(huán)氧乙烷的加成物，根據(jù)環(huán)氧乙烷和失水山梨醇的脂肪酸酯加成數(shù)的不同，可分為Tween 20，Tween 60，Tween

47、 80等種類。Tween 20為聚氧乙烯山梨酸醇酐單月桂酸酯，其為淡黃色粘稠液體，皂化值為40-50mg KOH/g,易溶于乙醇，甲苯和熱水中。結(jié)構(gòu)式為：特點(diǎn)：這種加成物由于失水位置不同，失水山梨醇有不同的異構(gòu)體，而且只有12個(gè)羥基被酯化，所以這類制品多半是混合物，其助濾效果與OT型大致相同。高級(jí)醇與環(huán)氧乙烷的加成物 R R R C-OH + nCH2-CH2 R - C OCH2CH2n OH R O R式中RRR為H或烷基（含C原子總數(shù)517），此類助濾劑用量小于陰離子型，一般為45450g/T，且濾餅疏松，濾液進(jìn)入回水不產(chǎn)生破壞作用。c、混合型表面活性助濾劑 非離子型與陰離子型混用 如：

48、仲醇聚氧乙烯醚（非離子型）OT型磺化 琥珀酸聚氧乙烯醇單酯鹽混用。 事實(shí)證明：高效醇聚氧乙烯醚與OT型混用，可產(chǎn) 生明顯的“協(xié)同效用”，助濾效果好。 陽離子型與陰離子型混用 對(duì)于陽離子表面活性劑（脂肪胺類），因其價(jià)格昂貴， 很少大量用作助濾劑，如果將含C原子530的脂肪胺與 OT型混用，這樣無需將OT助濾劑胺解，即可達(dá)到減弱其 起泡性能的作用，并提高助濾效果。 適用混用的胺的通式為： R RNRR：C原子512；RR：C原子1 12。(二) 絮凝劑型助濾劑作用機(jī)理：它能使微細(xì)的顆粒生成穩(wěn)定的絮團(tuán)，不再以單個(gè)顆粒的形式穿透濾布，且不在濾布孔隙中沉積，從而提高過濾速率。主要分類：天然高分子物質(zhì)：淀

49、粉、樹膠；人工合成高分子物質(zhì)：非離子型PAM、陰離子型PAM、丙烯酸與丙烯酰胺的共聚物、陰離子型丙烯酸，N、N二甲基氨基乙酯鹽酸鹽。天然高分子物質(zhì) 淀粉、甘露半乳聚糖、纖維素衍生物、海藻酸鹽、殼糖。 均為水溶性聚合物。其化學(xué)結(jié)構(gòu)、分子量、生物降解能力以及易溶性和制備方法均不盡相同。 a、淀粉 為最常用高分子絮凝劑。最早是用于煤泥的濃縮，現(xiàn)常用：于磷酸鹽類細(xì)泥的絮凝劑和含鐵物料的選擇性絮凝劑。結(jié)構(gòu)式為：作用基：烴基 ORR：CS2Na(淀粉黃藥）或NH2（乙二胺）或CH2COONa（乙酸鈉）羥基 OH 淀粉作用機(jī)理：淀粉與固體顆粒的吸附機(jī)理為氫鍵吸附。 淀粉的分子結(jié)構(gòu)： 直鏈淀粉和支鏈淀粉兩種，

50、 直鏈占25%，支鏈占75%。 制備方法：天然淀粉在使用前須經(jīng)過處理，使其成為可溶性的淀粉膠才可使用。 加熱法：是把淀粉配成50%的液漿，放在高壓釜中加熱至145 ，攪拌15分鐘以上后放出，加清水稀釋至所需濃度使用。 苛性法：是在5%的淀粉液漿中加入苛性鈉攪拌15分鐘而制得。淀粉的作用特點(diǎn)：（i）作用速度快；作用在1520s內(nèi)完成；（ii）須迅速均勻地與懸浮液混合；（iii）用量：100150g/T（固體）。 b、淀粉黃藥（CS2Na） 淀粉+CS2+NaOH R-CS2Na +H2O 可作為選擇性絮凝劑。 c、瓜耳膠：是從豆科（古耳）植物的種子中得來的，成非離子型半乳甘露聚糖膠質(zhì)。產(chǎn)于印度、

51、巴基斯坦等，二十世紀(jì)引入美國(guó)，我國(guó)近幾年有種植。應(yīng)用：作絮凝劑和助濾劑，一般用量為45225g/T。 人工合成高分子物質(zhì) 人工合成高分子聚合物是最主要的固液分離絮凝劑，大多是聚丙烯酰胺的衍生物，也有其他的化合物。 工業(yè)用合成高分子絮凝劑分為陰離子型，陽離子型和非離子型三大類。 I、陰離子型聚合物 常用的是含羧基（ COOH）的陰離子聚合物，又分：高分子量和低分子量二種。包括聚丙烯酸、聚丙烯酸鹽和丙烯酰胺為基體的聚合物。 羧酸類陰離子型聚合物： a、聚丙烯酰胺（PAM） CH2CH n C=0 NH2 （鏈上的活性基團(tuán)為酰胺基） 特點(diǎn)： 屬非離子型； 分子卷曲成團(tuán)狀； 鏈上的活性基團(tuán)CONH2（

52、酰胺基）不能充分伸展； 不經(jīng)水解絮凝效果差。 其水解反應(yīng)為： CH2CH m +nNaOH CH2CH m-n+ CH2CH n+nNH3 CONH2 CONH2 COONa 從上述水解反應(yīng)中可看出：該反應(yīng)是加堿后的水解反應(yīng)。 加堿水解可使其中部分酰胺基轉(zhuǎn)化為羧酸鈉-COONa。 當(dāng)羧酸鈉（-COONa）被電離時(shí)，即可形成-COO-（羧基），從而使鏈狀分子沿長(zhǎng)度方向分布負(fù)電荷，而成為陰離子型的水解聚丙烯酰胺（HPAM）。b、水解聚丙烯酰胺（HPAM） 加堿越多，則水解度（n/m）越大，羧基- COO-就越多，此時(shí)由于同性電荷的相斥，使分子伸展得越開。 H表示聚丙酰胺中羧基的多少，以水解度表示：

53、 水解度H H=n/m 100% （n為水解的鏈節(jié)數(shù)，m為分子總鏈節(jié)數(shù)） 水解度是指聚丙烯酰胺中羧基的百分含量。 水解度的兩重作用： 第一，水解度表示在高分子鏈上存在有羧基活性基團(tuán)，這些羧基基團(tuán)可取代相應(yīng)數(shù)量的酰胺基團(tuán)，參與對(duì)顆粒的表面作用，對(duì)正電溶膠的擴(kuò)散層發(fā)揮壓縮作用。即：（）羧基基團(tuán)可取代相應(yīng)數(shù)量的酰胺基團(tuán)參與粒子表面作用，對(duì)正電溶膠的擴(kuò)散層發(fā)揮壓縮作用。 第二，由于酰胺基有較強(qiáng)的氫鍵締合作用，它可以與分子鏈上的其它酰胺基團(tuán)形成分子內(nèi)氫鍵，使大分子卷曲。但在增加一定羧基后，由于羧基解離后荷負(fù)電，故可依靠電性排斥作用，使分子伸展，充分發(fā)揮橋連作用。即：（） 由于羧基解離后荷負(fù)電，靠電性排斥

54、作用使分子伸展充分發(fā)揮橋聯(lián)作用。 若水解度過大，則帶負(fù)電荷的羧基（ -COO- ）就會(huì)大大增多，對(duì)帶負(fù)電的膠體的吸附或?qū)Ξ愺w凝聚產(chǎn)生一定影響，反而降低絮凝效果。適宜的水解度應(yīng)為：水解度H：3040%。 含硫的陰離子型聚合物 這一類聚合物的典型代表為：磺化聚丙烯酰胺（PAMS）。這是一種具有很強(qiáng)電離性的陰離子型聚合物，主要是：帶有磺甲基（-CH2SO3 - ）的衍生物。 通常進(jìn)行磺化的方法是：加入甲醛和亞硫酸鈉進(jìn)行磺化。具體過程是：聚丙烯酰胺磺化過程： CH2CH m +CH2O+Na2SO3 CONH2 聚丙烯酰胺甲醛亞硫酸鈉聚丙烯酰胺甲醛亞硫酸鈉 CH2CH n + CH2CH o+ CH2

55、CH P + CH2CH q COONa CONH2 CONHCHOH CONHCH2SO3Na 丙烯酸鈉丙烯酸鈉 丙烯酰胺丙烯酰胺 羥甲基丙烯酰胺磺甲基丙烯酰胺羥甲基丙烯酰胺磺甲基丙烯酰胺 這一反應(yīng)過程在堿性介質(zhì)pH：1013，溫度6068 下完成。 該產(chǎn)物是丙烯酰胺、丙烯酸鈉、羥甲基丙烯酰胺和磺甲基丙烯酰胺的四元共聚物。其中磺（甲基）化度(q/m)最大可達(dá)50%，一般以402%為宜。另一類陰離子型聚合物為含膦酸基的聚合物：含膦酸基的陰離子型聚合物如：聚膦酸乙烯脂等。其酸的強(qiáng)度介于弱陰離子與強(qiáng)陰離子之間。 II、陽離子型聚合物 這類絮凝劑帶有正電荷基團(tuán)。如：-NH3+（氨基）、-CH2-NH

56、2 +-CH2（亞氨基）、N+R4（季氨基） 目前大多數(shù)的陽離子高分子聚合物都是由丙烯酰胺以及少量的陽離子基體的自由基團(tuán)共聚而成。如：聚乙烯亞胺 CH2 -CH2-NH2 + n Cl 聚乙烯亞胺等。而锍基和鏻基的陽離子絮凝劑應(yīng)用較少。陽離子絮凝劑的一個(gè)新發(fā)展方向：疏水性聚合物。 應(yīng)該指出的是：無論是分子量高或低的陽離子絮凝劑都會(huì)起絮凝作用，原因在于自然界中絕大多數(shù)固體顆粒均帶負(fù)電性。所以陽離子聚合物具有中和電性和架橋二種作用。 III、非離子型聚合物 其種類遠(yuǎn)比陰離子和陽離子型少。最常用的非離子型聚合物是：聚丙烯酰胺和聚氧化乙烯（PEO）。 a、聚氧化乙烯（PEO） CH2 - CH2 -

57、O n 分子量：介于2 1045106 之間 b、聚丙烯酰胺 分子量：介于1 1062107 之間 真正的非離子型聚丙烯酰胺并不存在，原因是：丙烯酰胺的聚合過程是在水溶液中，并在絕熱狀態(tài)下進(jìn)行，這種條件對(duì)它的水解過程有利。因此，大多數(shù)非離子型聚丙烯酰胺中大約含有12%的水解胺基，它們帶弱離子性。所以真正的非離子型聚丙烯酰胺并不存在。c、非離子型及陰離子型聚合物的絮凝機(jī)理均以其分子上的胺基吸附于粒子表面，形成氫鍵而實(shí)現(xiàn)架橋絮凝。d、合成聚合物與天然聚合物比較：合成聚合物用量低。如：PAM（聚丙烯酰胺）用量為25g/m3 懸浮液。合成聚合物可完全從溶液中被固體吸附，故回水中不含聚合物。合成聚合物所

58、形成的凝聚體比無機(jī)電解質(zhì)或疏水性表面活性物質(zhì)所產(chǎn)生的凝聚體粗大、牢固，因此絮凝能力強(qiáng)。4.6.2.3助濾劑的選擇和使用助濾劑使用方法一般分為預(yù)涂層助濾和體加料助濾兩種。1）絮凝劑的選擇 一般情況：高分子量的絮凝劑適用于濃縮（沉降），中等分子量（107 ）的適用于過濾。 含鐵物料的過濾多采用低分子量（106）的強(qiáng)陰離子型絮凝劑。 目前可供作為助濾劑的商品絮凝劑有： 強(qiáng)陰離子型805 中強(qiáng)陰離子型25AP2）助濾劑使用 絮凝劑與絮凝劑混用： 如：PAMHPAM或與聚烯多胺（陽離子型）混用，可明顯改善過濾效果。 絮凝劑與表面活性劑混用： 如：在含鐵物料料漿中加少量分子量為12106 的PAM，對(duì) 濾餅水分無影響，再加入OT型，水份可降2，再加入2乙基己胺及 HPAM，水份又可降低2。協(xié)同效應(yīng)明顯。絮凝劑的制備與添加（1）配制溶液（以聚丙烯酰胺為例） 加水?dāng)嚢鑀AM粉末 1%溶液 稀釋至0.10.01%使用 22.5