陶瓷過(guò)濾機(jī)增設(shè)氣沖洗濾板的實(shí)驗(yàn)研究

趙國(guó)英

(新疆阿舍勒銅業(yè)股份有限公司哈巴河836700)

陶瓷過(guò)濾機(jī)增設(shè)氣沖洗濾板的實(shí)驗(yàn)研究

趙國(guó)英

(新疆阿舍勒銅業(yè)股份有限公司哈巴河836700)

傳統(tǒng)的陶瓷過(guò)濾機(jī)濾板的清洗方式主要為超聲波與酸或者堿配合進(jìn)行清洗，耗費(fèi)水量較大、清洗成本較高，為了能夠進(jìn)一步減少清洗時(shí)用水量及降低清洗濾板成本，該廠試驗(yàn)特別對(duì)陶瓷過(guò)濾機(jī)的清洗方式進(jìn)行改造，試驗(yàn)采用增設(shè)氣沖來(lái)進(jìn)行反沖洗濾板。

濾板清洗方式進(jìn)行改造氣沖

1 引言

陶瓷過(guò)濾機(jī)是根據(jù)毛細(xì)作用原理，結(jié)合陶瓷技術(shù)發(fā)展，自行開(kāi)發(fā)研制的高科技固液分離產(chǎn)品，具有過(guò)濾效率高，生產(chǎn)成本低、節(jié)能降耗、清潔環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于冶金、選礦、化工、環(huán)保、造紙、石油、煤炭、染料等行業(yè)，是當(dāng)今世界最新一代固液分離產(chǎn)品。

2 陶瓷過(guò)濾機(jī)的工作原理

陶瓷過(guò)濾機(jī)工作基于毛細(xì)微孔的作用原理，采用微孔陶瓷作為過(guò)濾介質(zhì)，利用微孔陶瓷大量狹小具有毛細(xì)作用原理設(shè)計(jì)的固液分離設(shè)備，在負(fù)壓工作狀態(tài)下的盤(pán)式過(guò)濾機(jī)，利用微孔陶瓷過(guò)濾板其獨(dú)特通水不透氣的特性，抽取陶瓷過(guò)濾板內(nèi)腔真空產(chǎn)生與外部的壓差，使料槽內(nèi)懸浮的物料在負(fù)壓的作用下吸附在陶瓷過(guò)濾板上，固體物料因不能通過(guò)微孔陶瓷過(guò)濾板被截留在陶瓷板表面，而液體因真空壓差的作用及陶瓷過(guò)濾板的親水性則順利通過(guò)進(jìn)入氣液分配裝置(真空桶)外排或循環(huán)利用從而達(dá)到固液分離的目的。

3 陶瓷過(guò)濾機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作方式

3.1 結(jié)構(gòu)

陶瓷過(guò)濾機(jī)主要由輥筒系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)、給排礦系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、濾液排放系統(tǒng)、刮料系統(tǒng)、反沖冼系統(tǒng)、聯(lián)合清洗（超聲波清洗、自動(dòng)配酸酸洗）系統(tǒng)、全自動(dòng)控制系統(tǒng)、槽體、機(jī)架幾部分組成，見(jiàn)圖1。

3.2 工作方式

（1）吸漿過(guò)程：在驅(qū)動(dòng)裝置的帶動(dòng)下,輥筒連同過(guò)濾板圍繞主軸朝刮刀方向旋轉(zhuǎn),在真空泵負(fù)壓作用下,浸沒(méi)在礦漿中的陶瓷過(guò)濾板吸附礦漿,固體物吸附在濾板表面,濾液吸入濾液罐中由濾液泵排放掉。

圖1 陶瓷過(guò)濾機(jī)工作原理圖

（2）吸干過(guò)程：濾板旋轉(zhuǎn)出液面,在真空泵產(chǎn)生的負(fù)壓下,吸附在濾板表面的濾餅被干燥,濾液吸入濾液罐中由濾液泵排放掉。

（3）刮料：吸附著被干燥后濾餅的過(guò)濾板轉(zhuǎn)過(guò)刮刀時(shí),刮刀將濾餅刮落,經(jīng)由輸送設(shè)備運(yùn)到目的地。

（4）反沖洗過(guò)程：刮除濾餅后,濾液泵將一部分濾液經(jīng)由清洗管路、分配頭打入過(guò)濾板,從內(nèi)向外將殘留在其表面的物料沖洗掉,保持濾板的過(guò)濾效率。

（5）聯(lián)合清洗過(guò)程：酸洗（通常用稀硝酸）是將酸與清水混合（濃度1～3%）經(jīng)分配頭打入過(guò)濾板,再聯(lián)合超聲波振動(dòng)，從內(nèi)向外對(duì)濾板微孔內(nèi)的堵塞物進(jìn)行溶洗。

4 陶瓷過(guò)濾機(jī)濾板的結(jié)構(gòu)特征

陶瓷過(guò)濾板是陶瓷過(guò)濾機(jī)的核心部件,屬于多孔功能陶瓷新型材料,其上布滿縱橫交錯(cuò)、互相貫通的毛細(xì)微孔(孔徑1.5μm左右),由于毛細(xì)作用,陶瓷過(guò)濾板接觸待過(guò)濾料漿后,液體無(wú)需外力作用,自動(dòng)進(jìn)入微孔通道中,固體被阻隔在濾板表面。其結(jié)構(gòu)及原理見(jiàn)圖2。

圖2 陶瓷過(guò)濾板結(jié)構(gòu)及工作原理圖

陶瓷過(guò)濾板的特殊材質(zhì)及結(jié)構(gòu)決定了它的特點(diǎn),一般強(qiáng)度好，耐磨損耐腐蝕，使用壽命長(zhǎng)，同時(shí)因?yàn)槠鋸?qiáng)度好，微孔無(wú)變形，技術(shù)指標(biāo)穩(wěn)定無(wú)波動(dòng)；二是微孔小（1.5μm左右），毛細(xì)作用強(qiáng)，濾液自動(dòng)吸入微孔中，真空泵的作用是把濾液排出，節(jié)約能耗；并且由于工作時(shí)微孔過(guò)水不過(guò)氣，過(guò)濾壓差高（真空度可達(dá)0.098MPa）,濾餅水分低，過(guò)濾機(jī)利用系數(shù)高是因?yàn)槲⒖仔。沟脼V液中的懸浮物含量低（鞍鋼東鞍山燒結(jié)廠實(shí)測(cè)為21mg∕L）,濾液清澈，可作現(xiàn)場(chǎng)環(huán)水使用，杜絕環(huán)境污染及金屬流失，節(jié)約水資源。

5 清洗方式

5.1 濾板的酸洗

這是過(guò)濾循環(huán)中關(guān)鍵步驟，每一塊陶瓷板的過(guò)濾效率的高低在于被過(guò)濾的物料是否最大限度從陶瓷板的細(xì)孔中被清除干凈。每一過(guò)濾循環(huán)完成后，陶瓷板立即被反沖洗水清洗，反沖洗水的壓力約為0.5～0.8bar，沖洗時(shí)間為2～5s，這樣就洗掉了由于濾餅與刮板之間的間隙所引起的殘留濾餅及磁片表面微孔中的細(xì)小顆粒。然而長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行僅靠反沖洗水是不能將過(guò)濾磁片表面上的細(xì)小顆粒及碳酸鈣、硫酸鈣之類的化學(xué)物質(zhì)清洗干凈的，為了保持濾片的透氣性。該機(jī)配備有超聲波和酸洗的聯(lián)臺(tái)清洗，超聲波振蕩器安放在兩個(gè)濾盤(pán)之間，清洗時(shí)箱體內(nèi)部裝有一定水位的水，超聲波振蕩器工作時(shí)，濾盤(pán)周?chē)乃婢蜁?huì)產(chǎn)生了很強(qiáng)的氣穴與機(jī)械刷洗的效果類似。為了加強(qiáng)清洗的效果同時(shí)還配合有酸洗，一般采用約1%的稀硝酸與反沖洗水同時(shí)清洗濾片，每次聯(lián)合清洗問(wèn)隔可根據(jù)實(shí)際情況而定。清洗的整個(gè)過(guò)程可以采用自動(dòng)或手動(dòng)，根據(jù)用戶自己的要求而定。該設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程可完全(或部分)由PLC控制，具有較高的自動(dòng)化程度。主要的運(yùn)行參數(shù)為槽體液位、濾液罐液位、反沖洗水壓力、真空度等都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)檢測(cè)和控制。筒體和攪拌器的轉(zhuǎn)速由變頻調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。整套設(shè)備配有完美的聯(lián)鎖保護(hù)報(bào)警功能，確保設(shè)備能夠長(zhǎng)期可靠的運(yùn)行。

5.2 堿內(nèi)外清洗

由于反沖洗水使用工業(yè)水，含固體顆粒較多，加上礦漿中含2號(hào)油及水玻璃等化學(xué)藥劑伴隨礦漿進(jìn)入槽體，經(jīng)過(guò)濾板吸附，使濾板堵塞嚴(yán)重，而一般的超聲波加硝酸清洗難以清洗干凈，導(dǎo)致濾板的吸附效果變差，所以經(jīng)過(guò)一段時(shí)間（一般一周左右）要對(duì)陶瓷過(guò)濾機(jī)進(jìn)行堿內(nèi)外清洗，堿內(nèi)洗時(shí)，把酸罐內(nèi)酸液的更換成堿液（pH大于12），在進(jìn)行超聲波和堿洗。堿外洗時(shí)，一般加入2包片堿（即100kg）到槽體加水稀釋后，再加超聲波進(jìn)行清洗。這樣經(jīng)過(guò)堿洗濾板的吸附效果會(huì)更好，延長(zhǎng)了濾板的使用壽命。

6 清洗過(guò)程存在的問(wèn)題及增設(shè)氣沖洗的方案

6.1 采用水反沖洗的不足之處

該廠的陶瓷真空過(guò)濾機(jī)從安裝使用至現(xiàn)在，由于本身系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原因，其濾板的反沖洗水一直都使用工業(yè)水，工業(yè)水直接通過(guò)過(guò)濾罐內(nèi)的濾芯進(jìn)行過(guò)濾工業(yè)水，由于工業(yè)水中的固體懸浮雜質(zhì)較多，使得濾芯更換頻繁，約2小時(shí)換一次，一次更換5個(gè)濾芯，而且陶瓷過(guò)濾板的毛細(xì)微孔也容易被堵塞，這樣不僅影響設(shè)備的正常運(yùn)行，大大影響了陶瓷真空過(guò)濾機(jī)的使用效率，而且還直接影響陶瓷過(guò)濾機(jī)濾板的使用壽命，同時(shí)使過(guò)濾機(jī)在清洗過(guò)程中增大了硝酸和片堿的使用量，導(dǎo)致生產(chǎn)運(yùn)行成本的增加，另外又增加了操作人員的工作強(qiáng)度。此外，在長(zhǎng)期使用設(shè)備工作中，分配頭處的陶瓷板的磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致反沖洗水泄漏，影響反沖洗的水量，濾板表面無(wú)法快速?zèng)_洗干凈，影響二次吸附效果，同時(shí)漏出的水又影響環(huán)境衛(wèi)生，不利于向創(chuàng)建無(wú)泄漏車(chē)間的目標(biāo)前進(jìn)。

6.2 氣反沖洗的優(yōu)點(diǎn)

陶瓷過(guò)濾板是陶瓷過(guò)濾機(jī)最核心的部件，影響陶瓷過(guò)濾板的使用壽命及掛礦效果最重要的是清洗環(huán)節(jié)。由于氣體流速快、反沖洗壓力可持續(xù)保持在0.5MPa，在相同時(shí)間內(nèi)氣體清洗效率比水清洗效率要高許多，可以有效的清除堵塞物，較好地疏通濾板的毛細(xì)微孔，延長(zhǎng)陶瓷板的使用壽命。

陶瓷過(guò)濾機(jī)在正常工作狀態(tài)下，反洗水與氣沖洗切換使用，這樣可節(jié)約了大量的水資源，極大減少濾芯使用數(shù)量，降低車(chē)間工人勞動(dòng)強(qiáng)度，解決了水質(zhì)不好以及對(duì)于水資源匱乏這一重要難題。

采用氣反洗時(shí)，由于氣體的流速遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于反洗水的流速，在相同時(shí)間內(nèi)氣體清洗效率比水清洗效率要高出許多，可以有效的清除堵塞物，疏通管道，大大延長(zhǎng)陶瓷濾板的使用壽命。

6.3 改造方案

在濾芯的出水端處增加一個(gè)三通，且分別配上控制閥門(mén)，用于切換反沖水和氣沖洗，在開(kāi)機(jī)前先用反沖水對(duì)濾板進(jìn)行反沖洗，主要是對(duì)濾板進(jìn)行濕潤(rùn)處理，防止開(kāi)機(jī)時(shí)濾板干燥而導(dǎo)致爆裂，過(guò)濾生產(chǎn)時(shí)再切換到氣反沖洗，這樣就可以在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的當(dāng)中使用氣沖洗濾板，可有效的進(jìn)行沖洗，另外，可避免礦漿由于反沖洗水沖洗濾板而導(dǎo)致礦漿的濃度變稀，保證過(guò)濾時(shí)的濃度。如圖，以下是根據(jù)現(xiàn)在陶瓷過(guò)濾機(jī)使用時(shí)反沖洗水的具體位置，要安裝一個(gè)三通的位置，見(jiàn)圖3。

圖3

需采購(gòu)一臺(tái)全無(wú)油空壓機(jī)，使用無(wú)油空壓機(jī)，可防止使用有油空壓機(jī)中導(dǎo)致部分的油通過(guò)氣沖的壓力進(jìn)入陶瓷濾板中，這樣就避免了陶瓷濾板被油所堵塞。所以采用一臺(tái)無(wú)油空壓機(jī)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1

6.4 改造后可能存在的問(wèn)題

空壓機(jī)使用時(shí)間較長(zhǎng)或未及時(shí)維修，氣體內(nèi)混有機(jī)油進(jìn)入對(duì)陶瓷濾板，對(duì)濾板的使用效果有較大的影響。

空壓機(jī)氣體氣沖的壓力未調(diào)節(jié)在0.5MPa以內(nèi)，可能導(dǎo)致濾板受壓較大而導(dǎo)致濾板的破裂。

要增設(shè)氣沖洗的設(shè)備，對(duì)于目前使用的泄漏嚴(yán)重的陶瓷分配頭需要敲掉重新裝配，并需備好備件。

6.5 改造后的優(yōu)勢(shì)

節(jié)約水資源。只需用原來(lái)的用水量的1∕10，并且泄漏的氣體不會(huì)象工業(yè)水一樣影響環(huán)境衛(wèi)生，利于向創(chuàng)建無(wú)泄漏車(chē)間的目標(biāo)前進(jìn)。

節(jié)省濾芯。以陶瓷過(guò)濾機(jī)現(xiàn)在的生產(chǎn)周期計(jì)算：即每工作7個(gè)小時(shí)，整臺(tái)機(jī)清洗為1個(gè)小時(shí)。改為氣反沖洗后，只在整機(jī)清洗時(shí)才用到折疊濾芯過(guò)濾工業(yè)水，可節(jié)約了7∕8的折疊濾芯用量，減少了成本的消耗。此外也減少工作人員頻繁更換折疊濾芯，提高工作人員生產(chǎn)效率。

延長(zhǎng)了陶瓷過(guò)濾機(jī)濾板的使用壽命。假若以前使用濾板的使用壽命為一年，而增設(shè)了氣反沖洗后可以最少延長(zhǎng)陶瓷濾板半年的使用壽命，這又無(wú)形中降低生產(chǎn)費(fèi)用。

不會(huì)降低礦漿的濃度。以一臺(tái)45m2陶瓷過(guò)濾機(jī)為例，礦槽容量為9m3,反沖洗水每小時(shí)向槽內(nèi)排放水量可達(dá)7m3，大大降低了礦槽內(nèi)礦漿的濃度。從而提升了陶瓷過(guò)濾機(jī)過(guò)濾時(shí)的使用效率。

節(jié)約了酸和堿的用量。增設(shè)氣沖洗濾板，濾板的吸附效果較好，在清洗過(guò)程中就可減少硝酸及片堿的用量從而降低了經(jīng)濟(jì)成本。

7 結(jié)語(yǔ)

陶瓷過(guò)濾機(jī)過(guò)濾效率高，節(jié)約能源，運(yùn)行成本低，濾餅水分低，濾液可回用，節(jié)約水資源并杜絕環(huán)境污染的發(fā)生；設(shè)備采用PLC全自動(dòng)控制，操作維護(hù)簡(jiǎn)便，勞動(dòng)強(qiáng)度低;針對(duì)國(guó)內(nèi)各種工業(yè)物料及相關(guān)工藝，對(duì)陶瓷過(guò)濾機(jī)進(jìn)行全面優(yōu)化，若能根據(jù)實(shí)際情況對(duì)濾板的清洗增設(shè)氣沖洗的方式，可進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)備，節(jié)約成本，利于環(huán)保，達(dá)到更好的綜合效益。

[1]《選礦設(shè)計(jì)手冊(cè)》編委會(huì)，選礦設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:冶金工業(yè)出版社.

[2]吳伯明.正確使用陶瓷過(guò)濾機(jī)提高其設(shè)備產(chǎn)能[A].第五屆全國(guó)礦山采選技術(shù)進(jìn)展報(bào)告會(huì)論文集[C]，2006,1.

[3]胡岳華,馮其明.礦物資源加工技術(shù)與設(shè)備.科學(xué)出版社，2006.

[4]羅升,胡岳華.陶瓷過(guò)濾機(jī)的清洗實(shí)踐與探討[J].礦冶工程;2004，01.

收稿：2015-03-09

10.16206∕j.cnki.65-1136∕tg.2015.05.039