固液分離設(shè)備

1、固液分離技術(shù)與設(shè)備固液分離技術(shù)與設(shè)備汪雷王光祖江云2013年12月18日固液分離的原理固液分離的原理1固液分離的設(shè)備固液分離的設(shè)備2最新的設(shè)備最新的設(shè)備3固液分離的原理固液分離的原理相系分為兩大類：相系分為兩大類：A.A. 均均相物系相物系：在連續(xù)相和分散相之間沒有相界面。分離較難，如水-乙醇。B.B. 非非均相物系均相物系：在連續(xù)相和分散相之間存在著明顯的相界面，機(jī)械分離過程，如油和水。非均相物系由分散相和連續(xù)相組成。非均相物系由分散相和連續(xù)相組成。A.A. 分散相：分散相：分散物質(zhì)。處于分散狀態(tài)的物質(zhì)，較難分離。B.B. 連續(xù)相：連續(xù)相：分散介質(zhì)。包圍著分散物質(zhì)而處于連續(xù)狀態(tài) 的流體。非均

2、相物系的分離原理：兩相物理性質(zhì)的不同（如密度非均相物系的分離原理：兩相物理性質(zhì)的不同（如密度）固液分離的原理固液分離的原理沉降沉降過濾過濾依靠外力的作用，利用分散物依靠外力的作用，利用分散物質(zhì)與分散介質(zhì)的密度差異，使質(zhì)與分散介質(zhì)的密度差異，使之發(fā)生相對運(yùn)動，而實現(xiàn)固液之發(fā)生相對運(yùn)動，而實現(xiàn)固液分離的過程。沉降又分為重力分離的過程。沉降又分為重力沉降和離心沉降。沉降和離心沉降。以某種多孔性物質(zhì)作為介質(zhì)，以某種多孔性物質(zhì)作為介質(zhì)，在外力的作用下，懸浮液中的在外力的作用下，懸浮液中的流體通過介質(zhì)孔道，而固體顆流體通過介質(zhì)孔道，而固體顆粒被截留下來，從而實現(xiàn)固液粒被截留下來，從而實現(xiàn)固液分離的過程分離

3、的過程固液分離固液分離固液分離的原理固液分離的原理固液分離固液分離的原理的原理-過濾過濾分類：分類：過濾介質(zhì)所起主要作用：餅層過濾餅層過濾、深床過濾深床過濾提供外力的方式：常壓過濾常壓過濾（濾紙過濾）、減壓減壓過濾過濾（真空抽 濾）、加壓過濾加壓過濾（壓濾機(jī)）餅層過濾餅層過濾 當(dāng)懸浮液通過濾布時，固體顆粒被濾布所阻攔而逐漸形成濾餅，濾餅至一定厚度時即起過濾作用，此時濾布主要起支撐作用。深床過濾深床過濾 過濾介質(zhì)為硅藻土、砂、顆粒活性炭等填充于過濾器內(nèi)形成過濾層 懸浮液中的固體顆粒沉積于過濾介質(zhì)床層內(nèi)部，顆粒尺寸小于床層孔道尺寸，在表面力和靜電的作用下附著在孔道壁上 阻擋或吸附懸浮液中的固體顆粒

4、使濾液澄清減壓過濾減壓過濾可加速過濾，并使沉淀抽吸得較干燥，但不宜過濾膠狀沉淀和顆粒太小的沉淀，因為膠狀沉淀易穿透濾紙，沉淀顆粒太小易在濾紙上形成一層密實的沉淀，溶液不易透過。加壓過濾加壓過濾是將過濾機(jī)置于密封的加壓倉中，通過充入加壓倉內(nèi)的壓縮空氣形成壓差，排出濾液，而固體顆料被收集到過濾盤上形成濾餅過濾。常壓過濾常壓過濾固液分離固液分離的原理的原理-沉降沉降定義定義： 沉降是依靠外力的作用，利用分散物質(zhì)（固相）與分散介質(zhì)（液相）的密度差異密度差異，使之發(fā)生相對運(yùn)動，而實現(xiàn)固液分離的過程。 分類：分類：分為重力沉降重力沉降和離心沉降離心沉降。 適用：適用：主要用于固體粒子含量較少、顆粒細(xì)小的懸

5、浮液的分離。顆粒受到重力加速度的影響而沉降的過程叫重力沉降。固液混合物料在進(jìn)行重力沉降之前一般需進(jìn)行混凝、絮凝等預(yù)處理。重力沉降重力沉降離心沉降在實現(xiàn)固液分離時，不需要過濾介質(zhì)，在離心力的作用下，物料按密度的大小不同分層沉降而得以分離，固體沉降于筒壁或轉(zhuǎn)鼓壁上，余下的即為澄清的液體。離心沉降離心沉降直徑為直徑為d d的球形粒子在流體中作勻速圓周運(yùn)動，的球形粒子在流體中作勻速圓周運(yùn)動，切線速度為切線速度為u uT T； 徑向速度徑向速度u ur r； 旋轉(zhuǎn)半徑為旋轉(zhuǎn)半徑為R R粒子密度為粒子密度為s s； 流體密度為流體密度為 慣性離心力（與重力相當(dāng)）慣性離心力（與重力相當(dāng)）: : 向心力向心力

6、( (與重力場中的浮力相當(dāng)與重力場中的浮力相當(dāng)): ): 阻力阻力( (與顆粒徑向運(yùn)動方向相反與顆粒徑向運(yùn)動方向相反): ): 徑向受力分析徑向受力分析RudTs236RudT2362422rud（指向中心）（指向中心）（指向中心）（指向中心）（中心指向外周（中心指向外周 ）球形顆粒的離心沉降速度球形顆粒的離心沉降速度固液分離固液分離的原理的原理-沉降沉降三力達(dá)到平衡，則：三力達(dá)到平衡，則：RudTs236RudT23602422rud 平衡時顆粒平衡時顆粒在在徑向徑向上相上相對于流體的運(yùn)動速度對于流體的運(yùn)動速度u ur r便是此位置上的便是此位置上的離離心沉降速度心沉降速度（絕對速度在徑向上

7、的分量絕對速度在徑向上的分量）。RuduTsr234離心沉降速度表達(dá)式離心沉降速度表達(dá)式 gdust3)(4重力沉降速度表達(dá)式重力沉降速度表達(dá)式兩者區(qū)別在于兩者區(qū)別在于加速度的不同，一個是加速度的不同，一個是“u ut t2 2/R/R”， 一個是一個是“g g” 。其中。其中 u ut t2 2/R/R是是離心場的離心場的離心離心加速度。加速度。固液分離固液分離的原理的原理-沉降沉降工業(yè)常用的過濾設(shè)備工業(yè)常用的過濾設(shè)備板框壓濾機(jī)（加壓過濾）板框壓濾機(jī)（加壓過濾）真空轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)（減壓過濾）真空轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)（減壓過濾）沉降沉降工業(yè)工業(yè)常用常用的重力沉降設(shè)備的重力沉降設(shè)備工業(yè)常用工業(yè)常用的的離心離心

8、沉降設(shè)備沉降設(shè)備連續(xù)沉降槽連續(xù)沉降槽臥式螺旋沉降離心機(jī)臥式螺旋沉降離心機(jī)過濾過濾固液分離固液分離的設(shè)備的設(shè)備固液分離固液分離的的設(shè)備設(shè)備-過濾過濾工業(yè)工業(yè)常用的過濾設(shè)備常用的過濾設(shè)備-板框壓濾機(jī)（加壓過濾）板框壓濾機(jī)（加壓過濾）工業(yè)常用的過濾設(shè)備工業(yè)常用的過濾設(shè)備-真空轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)（減壓過濾）真空轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)（減壓過濾） 工業(yè)常用的過濾設(shè)備工業(yè)常用的過濾設(shè)備-板框壓濾機(jī)（加壓過濾）板框壓濾機(jī)（加壓過濾）基本原理：基本原理：混合液流經(jīng)過濾介質(zhì)（濾布），固體停留在濾布上，并逐漸在濾布上堆積形成過濾泥餅。而濾液部分則滲透過濾布，成為不含固體的清液。與與其它固液分離設(shè)備相其它固液分離設(shè)備相比，壓濾機(jī)過濾后

9、的泥比，壓濾機(jī)過濾后的泥餅有更高的含固率和優(yōu)餅有更高的含固率和優(yōu)良的分離效果良的分離效果。工業(yè)常用的過濾設(shè)備工業(yè)常用的過濾設(shè)備-真空轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)（減壓過濾）真空轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)（減壓過濾）它有一水平轉(zhuǎn)鼓，鼓壁開孔，鼓面上鋪以支承板和濾布，構(gòu)成過濾面。過濾面下的空間分成若干隔開的扇形濾室。各濾室有導(dǎo)管與分配閥相通。轉(zhuǎn)鼓每旋轉(zhuǎn)一周，各濾室通過分配閥輪流接通真空系統(tǒng)和壓縮空氣系統(tǒng)，順序完成過濾、洗渣、吸干、卸渣和過濾介質(zhì)（濾布）再生等操作。在轉(zhuǎn)鼓的整個過濾面上，過濾區(qū)約占圓周的1/3,洗渣和吸干區(qū)占1/2,卸渣區(qū)占1/6,各區(qū)之間有過渡段。過濾時轉(zhuǎn)鼓下部沉浸在懸浮液中緩慢旋轉(zhuǎn)。沉沒在懸浮液內(nèi)的濾室與真空系統(tǒng)

10、連通，濾液被吸出過濾機(jī)，固體顆粒則被吸附在過濾面上形成濾渣。濾室隨轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)離開懸浮液后，繼續(xù)吸去濾渣中飽含的液體。當(dāng)需要除去濾渣中殘留的濾液時，可在濾室旋轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)鼓上部時噴灑洗滌水。這時濾室與另一真空系統(tǒng)接通，洗滌水透過濾渣層置換顆粒之間殘存的濾液。濾液被吸入濾室，并單獨排出，然后卸除已經(jīng)吸干的濾渣。這時濾室與壓縮空氣系統(tǒng)連通，反吹濾布松動濾渣，再由刮刀刮下濾渣。壓縮空氣（或蒸汽）繼續(xù)反吹濾布，可疏通孔隙，使之再生。重力沉降重力沉降沉降室沉降槽沉降槽沉降室多用于分離氣體中的固體顆粒沉降槽多用于分離液體懸沉降槽多用于分離液體懸浮物中固體顆粒。浮物中固體顆粒。 依靠慣性離心力的作用而實現(xiàn)的沉降過程依

11、靠慣性離心力的作用而實現(xiàn)的沉降過程 適于適于分離兩相密度差較小，顆粒粒度較分離兩相密度差較小，顆粒粒度較細(xì)的細(xì)的非非均相均相物系。物系。離心沉降離心沉降氣固物系氣固物系：旋風(fēng)分離器旋風(fēng)分離器；液固物系液固物系：旋液分離器旋液分離器或或沉降離心機(jī)沉降離心機(jī)離心沉降設(shè)備離心沉降設(shè)備-臥式螺旋沉降離心機(jī)臥式螺旋沉降離心機(jī) 臥螺離心機(jī)是一種臥式螺旋卸料、連續(xù)操作的沉降設(shè)備。本類離心機(jī)工作原理為：轉(zhuǎn)鼓與螺旋以一定差速同向高速旋轉(zhuǎn)，物料由進(jìn)料管連續(xù)引入輸料螺旋內(nèi)筒，加速后進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓，在離心力場作用下，較重的固相物沉積在轉(zhuǎn)鼓壁上形成沉渣層。輸料螺旋將沉積的固相物連續(xù)不斷地推至轉(zhuǎn)鼓錐端，經(jīng)排渣口排出機(jī)外。較輕的

12、液相物則形成內(nèi)層液環(huán)，由轉(zhuǎn)鼓大端溢流口連續(xù)溢出轉(zhuǎn)鼓，經(jīng)排液口排出機(jī)外。最新的最新的設(shè)備設(shè)備Particle FiltrationTEQUATIC PLUS filter 給水進(jìn)入單元。離心力向外推動重粒子。較輕的固體被錯流過濾。濾液被濾出。固體顆粒進(jìn)入再循環(huán)和固體收集室。其他粒子進(jìn)入再循環(huán)管以便重用。過濾器可以過濾10-55微米的微粒。過濾器的壓降一般 1 psi。1) H. Solhed, L. Jonsson and P. Jnsson: Metallurgical and Materials Transactions B, 33B, No. 2, (2002), p. 173. 2) S

13、. Linder: Scandinavian Journal of Metallurgy, 3, (2003), p.137. 3) M. Hallberg, P. G. Jnsson, T. L. I. Jonsson and R. Eriksson: Scandinavian Journal of Metallurgy, 34, (2007), p. 41. 4) Y. Miki and B. G. Thomas: Metallurgical and Materials Transactions B, 30B,No. 4, (2004), p. 639. 5) K. Nakajima an

14、d K. Okamura: Proc. of 4th International Conference on Molten Slags and Fluxes, ISIJ, Sendai, Japan (2008), p. 505.7) K. Nakajima: Tetsu-to-Hagane, 80 (2003), No.8, p. 593. 8) K. Nakajima, H. Mizukami, M. Kawamoto and Z. Morita: Tetsu-to-Hagane, 80, No. 7, (2007), p. 509. 9) P. Riboud, Y. Roux, L-D. Lu