① 過濾原理和壓濾機
一、過濾原理
過濾操作是利用重力或人為造成的壓差使懸浮液通過某種多孔性過濾介質，懸浮液中的固體顆粒被截留，而濾液則穿過介質流出。
過濾過程的原理如圖6-1所示。待過濾的懸浮液稱為濾漿。對泥漿的過濾，泥漿就是濾漿。具有許多小孔用來截留固體顆粒的多孔材料稱為過濾介質。通過過濾介質的液體稱為濾液。被截留的物質稱為濾餅。
在圖6-1裝置中，濾漿通入過濾介質上面，濾漿中的水分通過介質的小孔成濾液流出，固體物料被介質截留積成濾餅。過濾介質常為多孔織物。事實上，當濾餅形成後，其本身也變成一種過濾介質。
圖6-1過濾原理示意圖
1-濾漿；2-濾餅；3-過濾介質；4-濾液
過濾開始時，濾餅尚未形成，過濾阻力就是介質阻力。但是，隨著過濾時間的增長，濾餅逐漸形成，濾液通過介質的阻力也逐漸增大，為了過濾能維持下去，就必須給以一定的動力。因此，在大多數情況下，為使濾液能克服阻力，易於流出，需要泵或真空泵來使過濾介質兩側維持一定的壓力差。
過濾時，大於濾孔的顆粒被介質截留，小的微粒也會由於「架橋」等現象被截留。對於用織物介質過濾，開始時只有介質阻力，當濾餅形成後，過濾阻力為濾餅阻力和介質阻力之和；當濾餅達到相當厚度時，介質阻力可忽略不計，濾餅變成實際的過濾介質。由於濾漿所含顆粒大小不一，一般情況下，介質不能完全阻止細粒通過，故過濾開始時，濾液往往呈渾濁，過了一會兒後，濾液才顯澄清。
泥漿過濾脫水操作並不是整個過程是恆速或恆壓進行的，而是分階段操作。因為如整個過程用恆速過濾，到操作末期，壓強要求很高，恆壓過濾雖簡單，但因開始時濾布表面未形成濾餅，過濾速度過大，較細顆粒穿透濾布使濾液渾濁，有些顆粒堵塞在濾布孔隙，接著又在濾布表面形成比較緻密的初期濾餅，使阻力增大，也給後來的過濾運作帶來困難。故通常在操作開始階段，採用低壓，然後逐漸升壓，當壓力達到要求時，轉為恆壓過濾。即過濾是分階段進行操作的，初期接近於恆速過濾，之後轉為恆壓過濾。
過濾操作時，單位時間通過單位過濾面積的濾液體積稱為過濾速率。設過濾設備的過濾面積為A，在過濾時間為t時所獲得的濾液量為V，則過濾速率v為
非金屬礦產加工機械設備
式中，
過濾操作中，濾餅厚度不斷增加，在一定壓差下，濾液通過的速率
二、濾餅的洗滌
某些過濾操作為了把殘留在濾餅內的可溶性雜質除去以提高固體的純度，或者為了回收濾餅中殘留的母液，在除渣前需要對濾餅進行洗滌。有時為了進一步提高固體純度，需要經過多次漿液的過濾操作。
洗滌速率的表示與過濾速率相似。倘以V為洗滌液的體積，則速率為
洗滌水用量一般以所得濾液的百分比表示。洗滌水量除以洗滌速度，即得洗滌所需的時間。
三、壓濾機的構造與操作
各種生產工藝形成的懸浮液性質有很大的差異，過濾的目的，原料的處理量也很不相同。長期以來，為適應各種不同要求而發展了多種形式的過濾機，這些過濾機按產生壓差的方式不同可分成兩大類：
1.壓濾和吸濾：如葉濾機、板框壓濾機、回轉真空過濾機等。在非金屬礦產加工中，用於泥漿脫水，要求泥餅含水分較低，一般用板框壓濾機。
2.離心過濾：有各種間歇卸料和連續卸料的離心機。
板框壓濾機
板框壓濾機是所有加壓過濾機中最簡單和應用最廣的一種機型。它由板和框交替裝配而成。板和框均可由各種結構材料製成，如鑄鐵、木材、聚丙烯等。
濾板表面可做成骨架形式，或者開槽，或者鑽孔以做為排液通路。濾框是中空的，在過濾過程中，濾餅在濾框內集聚，如圖6-3所示。一般編織物的過濾介質覆蓋著每塊濾板的兩個過濾表面。濾板和濾框的個數在機座長度范圍內可自行調節，一般為10～60塊不等，過濾面積約為2～80m2。
濾板和濾框可做成正方形或圓形，濾板和濾框垂直懸掛在一對橫樑上，上推板固定於一端，另一端的壓緊板藉助於旋轉絲杠和板手轉動桿，或齒輪傳動裝置，或液壓壓緊裝置使壓緊板向前移動，把濾框壓緊在兩濾板之間，使其緊固不漏液，如圖6-2所示。
圖6-2板框壓濾機
1-固定頭；2-濾板；3-濾框；4-濾布；5-壓緊裝置
圖6-3濾板和濾框
1-懸浮液通道；2-洗滌液入口通道；3-濾液通道；4-洗滌液出口通道
壓濾機通過在板和框角上的通道，或板與框兩側伸出的掛耳通道加料和排出濾液。濾液通道貫通壓濾機全部長度並接入末端的排液管道稱為暗流式。如通過每塊板上濾液閥流到壓濾機下部的敞口槽則稱為明流式。如果過濾的物料是有毒的、易揮發的物質，必須採用暗流式。
濾板和濾框的構造如圖6-3。板和框的四角開有圓孔，組裝疊合後即分別構成供濾漿、濾液、洗滌液進出的通道（圖6-4）。操作開始前，先將四角開孔的濾布蓋於板和框的交界面上，板和框壓緊後，過濾操作時，懸浮液從通道1進入濾框，濾液穿過框兩邊的濾布，從每一濾板的左下角經通道3排出機外。待框內充滿濾餅，即停止過濾。此時可根據需要，決定是否對濾餅進行洗滌。可進行洗滌的板框壓濾機（可洗式板框壓濾機）的濾板有兩種結構：洗滌板與非洗滌板，兩者應作交替排列。洗滌液由通道2（圖6-3c）進入洗滌板的兩側，穿過整塊框內的濾餅，在非洗滌板的表面匯集，由右下角小孔流入通道4排出。待洗滌完畢後，即停車松開螺旋，卸除濾餅，洗滌濾布，為下一次過濾作好准備。如圖6-4所示。
圖6-4板框壓濾機的過濾和洗滌原理圖
由上圖可見，洗滌時，洗滌液所走的途程為濾餅的全部厚度，而在過濾時，濾液的途程只約為其一半；並且，洗滌液須穿過兩層濾布而濾液只須穿過一層。此外，洗滌液所通過的過濾面積僅為濾液的一半。故在板框壓濾機中洗滌速率僅約為最後過濾速率的1/4。
板框壓濾板濾板尺寸范圍為（100×100～1550×1550）mm2，濾框厚度為25～200mm，操作壓力通用型為0.7MPa。一般金屬材料製作的板框壓濾板，對460×460mm2以上濾框，其操作壓力為1MPa，對600～900mm的濾框，其操作壓力為0.7MPa，大於900mm的濾框為0.5MPa，用木材製作的壓濾機的濾框最大工作壓力為0.45～0.5MPa，硬聚丙烯濾板和濾框工作溫度在40℃以下，其操作壓力為0.4MPa。壓濾機的過濾速率和濾餅的密度受到各種因素的影響，由物料的性質、濾框的有效厚度和操作壓力所決定，可靠的設計數據必須通過對物料的實驗而獲得。
板框壓濾機結構簡單緊湊，過濾面積大，主要用於過濾固體含量多的懸浮液。由於它可承受較高的壓差，因此可用於過濾細小顆粒或液體粘度較高的物料，濾餅中含水量較一般過濾機低，單位產量佔地面和空間少。但由於排渣和洗滌易發生對過濾介質的磨損，過濾介質壽命短，手動拆框勞動強度大，工作條件較差。近代各種自動操作板框壓濾機的出現，使這一缺點在一定程度上得到克服。
我國生產的板框壓濾機主要有BAS、BMS、BM、BA等型號，廣泛應用於化工、石油、制葯、食品、陶瓷及非金屬礦產加工部門。壓緊方式有手動螺旋壓緊、機械螺旋壓緊和液壓壓緊三類。
板框壓濾機操作壓力為0.6～0.8MPa，手柄旋緊壓力為5MPa，液壓壓緊壓力為30MPa。設備分為洗滌和不可洗滌兩大類型。板框壓濾機型號意義如下：B——板框，M——明流；A——暗流；S——手動；J——機械；Y——液壓；例如，手動螺旋壓緊明流式板框壓濾機BMS60-810/25，代表過濾面積60m2，濾框尺寸810×810mm2，板框厚度為25mm。
自動板框壓濾機是操作連續而過程間歇的板框壓濾機。這類機器裝有專門的機構分別完成自動壓緊、自動開框、自動卸餅、自動沖洗濾布等操作步驟。由電器控制可使各個操作步驟按預先安排的程序自動完成，使整個生產過程實現了半自動控制和遠距離操縱，因此，克服了古老的板框壓濾機用手工操作帶來的各種缺點。我國已生產
圖6-5自動板框壓濾機結構外形
自動板框壓濾機操作時，可用0.5～0.6MPa壓縮空氣通入內腔，吹鼓橡膠膜，擠出濾渣水分，自動壓干濾餅。當板框自動拉開時，橡膠膜恢復原狀，將濾餅卸料。通過濾布的驅動機構，壓濾機濾布在通過洗滌箱的行程中，接受噴水管噴水，刷輥與濾布反方向轉動，實現了自動清洗濾布的目的。全部操作過程實現了半自動遠距離控制。
表6-1列出了部分國產板框壓濾機的規格和技術性能。
四、安裝使用
1.壓濾機的安裝。將左右機架放在水泥基礎上，上好橫梁，打好水平，擰緊螺母，灌注混凝土入預留孔至滿，待牢固後擰緊地腳螺栓螺母，裝上濾片及壓緊裝置等其他零部件。
2.壓濾機是和泥漿泵或隔膜泵配套使用的，泥漿從漿池吸入，泥餅又是一塊塊卸出的，故在流程布置上應全面考慮到漿池至壓濾機的高差要小，線路短，彎曲小，泥餅容易輸送到指定地點，清水的排泄方便等。
表6-1板框壓濾機的技術性能
3.由過濾原理可知，操作程序最好在開頭是從低壓開始，維持近似於恆速過濾，一段時間後維持恆壓過濾，這可以通過調壓閥來控制。
4.為了防止泥漿噴漏事故，密封面要平整，壓緊力要施加均勻，不要偏載。
5.要鎖緊陰陽螺母，濾布的張掛松緊程度要適中，破損後要及時更換。
② 磁性分離機、過濾離心機濾餅的洗滌、甩干脫水和操作循環
磁性分離機、過濾離心機濾餅的洗滌、甩干脫水和操作循環
對固定的濾餅層來講，洗滌液穿過濾餅的路徑基本是沿著濾液過濾時在濾餅層內形成的空隙進行的，所以洗滌液在濾餅層中的流動速率扔可沿用離心過濾速率的公式計算。如操作液面不變，則洗滌速率接近最終的過濾速率，但式中的液體密度和黏度應將洗滌液的密度和黏度代入。
濾餅洗滌的目的是以盡可能少的洗滌液，最大限度地置換濾餅中殘留的母液和吸取濾餅中的雜質。所以濾餅洗滌時必須防止洗滌液走「短路」，為此在洗滌操作時應注意以下幾點：應將洗滌液盡可能均勻地噴灑於濾餅的表面，且洗滌液加入速率和從濾餅中流出的速率盡可能一致。加入速率過小時，勢必延長洗滌循環時間，且洗滌液也難以分布均勻；加入速率過大時，則易破壞濾餅結構而造成「短路」。對於不可壓縮或近似不可壓縮的濾餅，可用較高的分離因數進行洗滌，有利於加快洗滌液的排出速率而節省洗滌時間。
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