陶瓷過濾機(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)陶瓷過濾機(jī)的使用要求也越來越高。

1 陶瓷過濾機(jī)的工作原理

    陶瓷過濾機(jī)其顧名思義就是采用陶瓷過濾,用陶瓷過濾板作為過濾介質(zhì), 在過濾過程中,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), 濾液能通過微孔, 而空氣卻不能通過,水能穿過, 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。

     陶瓷過濾機(jī)工作過程分為四個(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濾板上形成濾餅, 濾液經(jīng)過陶瓷過濾板微孔經(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。一部分濾液水通過水路系統(tǒng)回到反沖洗區(qū)清洗陶瓷過濾板進(jìn)行重新回用, 另一部分濾液水外排也可利用。

2 影響陶瓷過濾機(jī)產(chǎn)能的因素及提高陶瓷過濾機(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濾性能。精礦濃度高

一般處理量高, 可以采用跑溢流來提高精礦濃度, 精礦濃度過高對(duì)攪拌有影響。通過可調(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 。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

    隨著陶瓷過濾機(jī)槽體的料位增高, 陶瓷過濾板在真空區(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)于粘性物料來說, 因?yàn)樘沾蛇^濾機(jī)過濾剛開始是陶瓷過濾板為過濾介質(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。目前陶瓷過濾機(jī)配套了二級(jí)真空系統(tǒng)來提高真空度, 另一方面選擇動(dòng)力脫排式, 通過濾液泵來協(xié)助提高真空度[1] 。

2.9 刮刀間隙

    由于陶瓷過濾機(jī)采用非接觸式卸料, 刮刀間隙與陶瓷過濾板間隙越小, 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 陶瓷過濾板

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

    (2) 選擇相同陶瓷過濾板孔徑透水率高的陶瓷過濾板, 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濾板表面微孔或少部分細(xì)顆粒進(jìn)入陶瓷過濾板內(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, 其作用是通過由陶瓷過濾板內(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[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濾板嚴(yán)重受堵時(shí)再停機(jī)清洗。保證陶瓷過濾板的再生[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, 將被陶瓷過濾板表面的污物撞擊下來。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

    陶瓷過濾機(jī)過濾性能與濃度、溫度、pH值、粒徑和粒度分布、工藝流程中的添加劑、陶瓷過濾機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速、攪拌轉(zhuǎn)速、真空度、陶瓷過濾板孔徑及性能、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)改變提高其過濾性能, 通過摸索出更佳可操作參數(shù),提高其產(chǎn)能及降低濾餅水分。