① 过滤原理和压滤机
一、过滤原理
过滤操作是利用重力或人为造成的压差使悬浮液通过某种多孔性过滤介质，悬浮液中的固体颗粒被截留，而滤液则穿过介质流出。
过滤过程的原理如图6-1所示。待过滤的悬浮液称为滤浆。对泥浆的过滤，泥浆就是滤浆。具有许多小孔用来截留固体颗粒的多孔材料称为过滤介质。通过过滤介质的液体称为滤液。被截留的物质称为滤饼。
在图6-1装置中，滤浆通入过滤介质上面，滤浆中的水分通过介质的小孔成滤液流出，固体物料被介质截留积成滤饼。过滤介质常为多孔织物。事实上，当滤饼形成后，其本身也变成一种过滤介质。
图6-1过滤原理示意图
1-滤浆；2-滤饼；3-过滤介质；4-滤液
过滤开始时，滤饼尚未形成，过滤阻力就是介质阻力。但是，随着过滤时间的增长，滤饼逐渐形成，滤液通过介质的阻力也逐渐增大，为了过滤能维持下去，就必须给以一定的动力。因此，在大多数情况下，为使滤液能克服阻力，易于流出，需要泵或真空泵来使过滤介质两侧维持一定的压力差。
过滤时，大于滤孔的颗粒被介质截留，小的微粒也会由于“架桥”等现象被截留。对于用织物介质过滤，开始时只有介质阻力，当滤饼形成后，过滤阻力为滤饼阻力和介质阻力之和；当滤饼达到相当厚度时，介质阻力可忽略不计，滤饼变成实际的过滤介质。由于滤浆所含颗粒大小不一，一般情况下，介质不能完全阻止细粒通过，故过滤开始时，滤液往往呈浑浊，过了一会儿后，滤液才显澄清。
泥浆过滤脱水操作并不是整个过程是恒速或恒压进行的，而是分阶段操作。因为如整个过程用恒速过滤，到操作末期，压强要求很高，恒压过滤虽简单，但因开始时滤布表面未形成滤饼，过滤速度过大，较细颗粒穿透滤布使滤液浑浊，有些颗粒堵塞在滤布孔隙，接着又在滤布表面形成比较致密的初期滤饼，使阻力增大，也给后来的过滤运作带来困难。故通常在操作开始阶段，采用低压，然后逐渐升压，当压力达到要求时，转为恒压过滤。即过滤是分阶段进行操作的，初期接近于恒速过滤，之后转为恒压过滤。
过滤操作时，单位时间通过单位过滤面积的滤液体积称为过滤速率。设过滤设备的过滤面积为A，在过滤时间为t时所获得的滤液量为V，则过滤速率v为
非金属矿产加工机械设备
式中，
过滤操作中，滤饼厚度不断增加，在一定压差下，滤液通过的速率
二、滤饼的洗涤
某些过滤操作为了把残留在滤饼内的可溶性杂质除去以提高固体的纯度，或者为了回收滤饼中残留的母液，在除渣前需要对滤饼进行洗涤。有时为了进一步提高固体纯度，需要经过多次浆液的过滤操作。
洗涤速率的表示与过滤速率相似。倘以V为洗涤液的体积，则速率为
洗涤水用量一般以所得滤液的百分比表示。洗涤水量除以洗涤速度，即得洗涤所需的时间。
三、压滤机的构造与操作
各种生产工艺形成的悬浮液性质有很大的差异，过滤的目的，原料的处理量也很不相同。长期以来，为适应各种不同要求而发展了多种形式的过滤机，这些过滤机按产生压差的方式不同可分成两大类：
1.压滤和吸滤：如叶滤机、板框压滤机、回转真空过滤机等。在非金属矿产加工中，用于泥浆脱水，要求泥饼含水分较低，一般用板框压滤机。
2.离心过滤：有各种间歇卸料和连续卸料的离心机。
板框压滤机
板框压滤机是所有加压过滤机中最简单和应用最广的一种机型。它由板和框交替装配而成。板和框均可由各种结构材料制成，如铸铁、木材、聚丙烯等。
滤板表面可做成骨架形式，或者开槽，或者钻孔以做为排液通路。滤框是中空的，在过滤过程中，滤饼在滤框内集聚，如图6-3所示。一般编织物的过滤介质覆盖着每块滤板的两个过滤表面。滤板和滤框的个数在机座长度范围内可自行调节，一般为10～60块不等，过滤面积约为2～80m2。
滤板和滤框可做成正方形或圆形，滤板和滤框垂直悬挂在一对横梁上，上推板固定于一端，另一端的压紧板借助于旋转丝杠和板手转动杆，或齿轮传动装置，或液压压紧装置使压紧板向前移动，把滤框压紧在两滤板之间，使其紧固不漏液，如图6-2所示。
图6-2板框压滤机
1-固定头；2-滤板；3-滤框；4-滤布；5-压紧装置
图6-3滤板和滤框
1-悬浮液通道；2-洗涤液入口通道；3-滤液通道；4-洗涤液出口通道
压滤机通过在板和框角上的通道，或板与框两侧伸出的挂耳通道加料和排出滤液。滤液通道贯通压滤机全部长度并接入末端的排液管道称为暗流式。如通过每块板上滤液阀流到压滤机下部的敞口槽则称为明流式。如果过滤的物料是有毒的、易挥发的物质，必须采用暗流式。
滤板和滤框的构造如图6-3。板和框的四角开有圆孔，组装叠合后即分别构成供滤浆、滤液、洗涤液进出的通道（图6-4）。操作开始前，先将四角开孔的滤布盖于板和框的交界面上，板和框压紧后，过滤操作时，悬浮液从通道1进入滤框，滤液穿过框两边的滤布，从每一滤板的左下角经通道3排出机外。待框内充满滤饼，即停止过滤。此时可根据需要，决定是否对滤饼进行洗涤。可进行洗涤的板框压滤机（可洗式板框压滤机）的滤板有两种结构：洗涤板与非洗涤板，两者应作交替排列。洗涤液由通道2（图6-3c）进入洗涤板的两侧，穿过整块框内的滤饼，在非洗涤板的表面汇集，由右下角小孔流入通道4排出。待洗涤完毕后，即停车松开螺旋，卸除滤饼，洗涤滤布，为下一次过滤作好准备。如图6-4所示。
图6-4板框压滤机的过滤和洗涤原理图
由上图可见，洗涤时，洗涤液所走的途程为滤饼的全部厚度，而在过滤时，滤液的途程只约为其一半；并且，洗涤液须穿过两层滤布而滤液只须穿过一层。此外，洗涤液所通过的过滤面积仅为滤液的一半。故在板框压滤机中洗涤速率仅约为最后过滤速率的1/4。
板框压滤板滤板尺寸范围为（100×100～1550×1550）mm2，滤框厚度为25～200mm，操作压力通用型为0.7MPa。一般金属材料制作的板框压滤板，对460×460mm2以上滤框，其操作压力为1MPa，对600～900mm的滤框，其操作压力为0.7MPa，大于900mm的滤框为0.5MPa，用木材制作的压滤机的滤框最大工作压力为0.45～0.5MPa，硬聚丙烯滤板和滤框工作温度在40℃以下，其操作压力为0.4MPa。压滤机的过滤速率和滤饼的密度受到各种因素的影响，由物料的性质、滤框的有效厚度和操作压力所决定，可靠的设计数据必须通过对物料的实验而获得。
板框压滤机结构简单紧凑，过滤面积大，主要用于过滤固体含量多的悬浮液。由于它可承受较高的压差，因此可用于过滤细小颗粒或液体粘度较高的物料，滤饼中含水量较一般过滤机低，单位产量占地面和空间少。但由于排渣和洗涤易发生对过滤介质的磨损，过滤介质寿命短，手动拆框劳动强度大，工作条件较差。近代各种自动操作板框压滤机的出现，使这一缺点在一定程度上得到克服。
我国生产的板框压滤机主要有BAS、BMS、BM、BA等型号，广泛应用于化工、石油、制药、食品、陶瓷及非金属矿产加工部门。压紧方式有手动螺旋压紧、机械螺旋压紧和液压压紧三类。
板框压滤机操作压力为0.6～0.8MPa，手柄旋紧压力为5MPa，液压压紧压力为30MPa。设备分为洗涤和不可洗涤两大类型。板框压滤机型号意义如下：B——板框，M——明流；A——暗流；S——手动；J——机械；Y——液压；例如，手动螺旋压紧明流式板框压滤机BMS60-810/25，代表过滤面积60m2，滤框尺寸810×810mm2，板框厚度为25mm。
自动板框压滤机是操作连续而过程间歇的板框压滤机。这类机器装有专门的机构分别完成自动压紧、自动开框、自动卸饼、自动冲洗滤布等操作步骤。由电器控制可使各个操作步骤按预先安排的程序自动完成，使整个生产过程实现了半自动控制和远距离操纵，因此，克服了古老的板框压滤机用手工操作带来的各种缺点。我国已生产
图6-5自动板框压滤机结构外形
自动板框压滤机操作时，可用0.5～0.6MPa压缩空气通入内腔，吹鼓橡胶膜，挤出滤渣水分，自动压干滤饼。当板框自动拉开时，橡胶膜恢复原状，将滤饼卸料。通过滤布的驱动机构，压滤机滤布在通过洗涤箱的行程中，接受喷水管喷水，刷辊与滤布反方向转动，实现了自动清洗滤布的目的。全部操作过程实现了半自动远距离控制。
表6-1列出了部分国产板框压滤机的规格和技术性能。
四、安装使用
1.压滤机的安装。将左右机架放在水泥基础上，上好横梁，打好水平，拧紧螺母，灌注混凝土入预留孔至满，待牢固后拧紧地脚螺栓螺母，装上滤片及压紧装置等其他零部件。
2.压滤机是和泥浆泵或隔膜泵配套使用的，泥浆从浆池吸入，泥饼又是一块块卸出的，故在流程布置上应全面考虑到浆池至压滤机的高差要小，线路短，弯曲小，泥饼容易输送到指定地点，清水的排泄方便等。
表6-1板框压滤机的技术性能
3.由过滤原理可知，操作程序最好在开头是从低压开始，维持近似于恒速过滤，一段时间后维持恒压过滤，这可以通过调压阀来控制。
4.为了防止泥浆喷漏事故，密封面要平整，压紧力要施加均匀，不要偏载。
5.要锁紧阴阳螺母，滤布的张挂松紧程度要适中，破损后要及时更换。
② 磁性分离机、过滤离心机滤饼的洗涤、甩干脱水和操作循环
磁性分离机、过滤离心机滤饼的洗涤、甩干脱水和操作循环
对固定的滤饼层来讲，洗涤液穿过滤饼的路径基本是沿着滤液过滤时在滤饼层内形成的空隙进行的，所以洗涤液在滤饼层中的流动速率扔可沿用离心过滤速率的公式计算。如操作液面不变，则洗涤速率接近最终的过滤速率，但式中的液体密度和黏度应将洗涤液的密度和黏度代入。
滤饼洗涤的目的是以尽可能少的洗涤液，最大限度地置换滤饼中残留的母液和吸取滤饼中的杂质。所以滤饼洗涤时必须防止洗涤液走“短路”，为此在洗涤操作时应注意以下几点：应将洗涤液尽可能均匀地喷洒于滤饼的表面，且洗涤液加入速率和从滤饼中流出的速率尽可能一致。加入速率过小时，势必延长洗涤循环时间，且洗涤液也难以分布均匀；加入速率过大时，则易破坏滤饼结构而造成“短路”。对于不可压缩或近似不可压缩的滤饼，可用较高的分离因数进行洗涤，有利于加快洗涤液的排出速率而节省洗涤时间。
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