趙國英

(新疆阿舍勒銅業(yè)股份有限公司哈巴河836700)

陶瓷過濾機增設氣沖洗濾板的實驗研究

趙國英

(新疆阿舍勒銅業(yè)股份有限公司哈巴河836700)

傳統(tǒng)的陶瓷過濾機濾板的清洗方式主要為超聲波與酸或者堿配合進行清洗，耗費水量較大、清洗成本較高，為了能夠進一步減少清洗時用水量及降低清洗濾板成本，該廠試驗特別對陶瓷過濾機的清洗方式進行改造，試驗采用增設氣沖來進行反沖洗濾板。

濾板清洗方式進行改造氣沖

1 引言

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

2 陶瓷過濾機的工作原理

陶瓷過濾機工作基于毛細微孔的作用原理，采用微孔陶瓷作為過濾介質(zhì)，利用微孔陶瓷大量狹小具有毛細作用原理設計的固液分離設備，在負壓工作狀態(tài)下的盤式過濾機，利用微孔陶瓷過濾板其獨特通水不透氣的特性，抽取陶瓷過濾板內(nèi)腔真空產(chǎn)生與外部的壓差，使料槽內(nèi)懸浮的物料在負壓的作用下吸附在陶瓷過濾板上，固體物料因不能通過微孔陶瓷過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濾板的親水性則順利通過進入氣液分配裝置(真空桶)外排或循環(huán)利用從而達到固液分離的目的。

3 陶瓷過濾機的結(jié)構(gòu)與工作方式

3.1 結(jié)構(gòu)

陶瓷過濾機主要由輥筒系統(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、自動配酸酸洗）系統(tǒng)、全自動控制系統(tǒng)、槽體、機架幾部分組成，見圖1。

3.2 工作方式

（1）吸漿過程：在驅(qū)動裝置的帶動下,輥筒連同過濾板圍繞主軸朝刮刀方向旋轉(zhuǎn),在真空泵負壓作用下,浸沒在礦漿中的陶瓷過濾板吸附礦漿,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 陶瓷過濾機工作原理圖

（2）吸干過程：濾板旋轉(zhuǎn)出液面,在真空泵產(chǎn)生的負壓下,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濾板轉(zhuǎn)過刮刀時,刮刀將濾餅刮落,經(jīng)由輸送設備運到目的地。

（4）反沖洗過程：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,保持濾板的過濾效率。

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

4 陶瓷過濾機濾板的結(jié)構(gòu)特征

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

圖2 陶瓷過濾板結(jié)構(gòu)及工作原理圖

陶瓷過濾板的特殊材質(zhì)及結(jié)構(gòu)決定了它的特點,一般強度好，耐磨損耐腐蝕，使用壽命長，同時因為其強度好，微孔無變形，技術指標穩(wěn)定無波動；二是微孔小（1.5μm左右），毛細作用強，濾液自動吸入微孔中，真空泵的作用是把濾液排出，節(jié)約能耗；并且由于工作時微孔過水不過氣，過濾壓差高（真空度可達0.098MPa）,濾餅水分低，過濾機利用系數(shù)高是因為微孔小，使得濾液中的懸浮物含量低（鞍鋼東鞍山燒結(jié)廠實測為21mg∕L）,濾液清澈，可作現(xiàn)場環(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

這是過濾循環(huán)中關鍵步驟，每一塊陶瓷板的過濾效率的高低在于被過濾的物料是否最大限度從陶瓷板的細孔中被清除干凈。每一過濾循環(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小顆粒。然而長時間的運行僅靠反沖洗水是不能將過濾磁片表面上的細小顆粒及碳酸鈣、硫酸鈣之類的化學物質(zhì)清洗干凈的，為了保持濾片的透氣性。該機配備有超聲波和酸洗的聯(lián)臺清洗，超聲波振蕩器安放在兩個濾盤之間，清洗時箱體內(nèi)部裝有一定水位的水，超聲波振蕩器工作時，濾盤周圍的水面就會產(chǎn)生了很強的氣穴與機械刷洗的效果類似。為了加強清洗的效果同時還配合有酸洗，一般采用約1%的稀硝酸與反沖洗水同時清洗濾片，每次聯(lián)合清洗問隔可根據(jù)實際情況而定。清洗的整個過程可以采用自動或手動，根據(jù)用戶自己的要求而定。該設備的運轉(zhuǎn)過程可完全(或部分)由PLC控制，具有較高的自動化程度。主要的運行參數(shù)為槽體液位、濾液罐液位、反沖洗水壓力、真空度等都實現(xiàn)了自動檢測和控制。筒體和攪拌器的轉(zhuǎn)速由變頻調(diào)整，以實現(xiàn)無級調(diào)速。整套設備配有完美的聯(lián)鎖保護報警功能，確保設備能夠長期可靠的運行。

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號油及水玻璃等化學藥劑伴隨礦漿進入槽體，經(jīng)過濾板吸附，使濾板堵塞嚴重，而一般的超聲波加硝酸清洗難以清洗干凈，導致濾板的吸附效果變差，所以經(jīng)過一段時間（一般一周左右）要對陶瓷過濾機進行堿內(nèi)外清洗，堿內(nèi)洗時，把酸罐內(nèi)酸液的更換成堿液（pH大于12），在進行超聲波和堿洗。堿外洗時，一般加入2包片堿（即100kg）到槽體加水稀釋后，再加超聲波進行清洗。這樣經(jīng)過堿洗濾板的吸附效果會更好，延長了濾板的使用壽命。

6 清洗過程存在的問題及增設氣沖洗的方案

6.1 采用水反沖洗的不足之處

該廠的陶瓷真空過濾機從安裝使用至現(xiàn)在，由于本身系統(tǒng)設計的原因，其濾板的反沖洗水一直都使用工業(yè)水，工業(yè)水直接通過過濾罐內(nèi)的濾芯進行過濾工業(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小時換一次，一次更換5個濾芯，而且陶瓷過濾板的毛細微孔也容易被堵塞，這樣不僅影響設備的正常運行，大大影響了陶瓷真空過濾機的使用效率，而且還直接影響陶瓷過濾機濾板的使用壽命，同時使過濾機在清洗過程中增大了硝酸和片堿的使用量，導致生產(chǎn)運行成本的增加，另外又增加了操作人員的工作強度。此外，在長期使用設備工作中，分配頭處的陶瓷板的磨損嚴重，導致反沖洗水泄漏，影響反沖洗的水量，濾板表面無法快速沖洗干凈，影響二次吸附效果，同時漏出的水又影響環(huán)境衛(wèi)生，不利于向創(chuàng)建無泄漏車間的目標前進。

6.2 氣反沖洗的優(yōu)點

陶瓷過濾板是陶瓷過濾機最核心的部件，影響陶瓷過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微孔，延長陶瓷板的使用壽命。

陶瓷過濾機在正常工作狀態(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，降低車間工人勞動強度，解決了水質(zhì)不好以及對于水資源匱乏這一重要難題。

采用氣反洗時，由于氣體的流速遠遠大于反洗水的流速，在相同時間內(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三通，且分別配上控制閥門，用于切換反沖水和氣沖洗，在開機前先用反沖水對濾板進行反沖洗，主要是對濾板進行濕潤處理，防止開機時濾板干燥而導致爆裂，過濾生產(chǎn)時再切換到氣反沖洗，這樣就可以在設備運轉(zhuǎn)的當中使用氣沖洗濾板，可有效的進行沖洗，另外，可避免礦漿由于反沖洗水沖洗濾板而導致礦漿的濃度變稀，保證過濾時的濃度。如圖，以下是根據(jù)現(xiàn)在陶瓷過濾機使用時反沖洗水的具體位置，要安裝一個三通的位置，見圖3。

圖3

需采購一臺全無油空壓機，使用無油空壓機，可防止使用有油空壓機中導致部分的油通過氣沖的壓力進入陶瓷濾板中，這樣就避免了陶瓷濾板被油所堵塞。所以采用一臺無油空壓機參數(shù)見表1。

表1

6.4 改造后可能存在的問題

空壓機使用時間較長或未及時維修，氣體內(nèi)混有機油進入對陶瓷濾板，對濾板的使用效果有較大的影響。

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

要增設氣沖洗的設備，對于目前使用的泄漏嚴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

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

節(jié)省濾芯。以陶瓷過濾機現(xiàn)在的生產(chǎn)周期計算：即每工作7個小時，整臺機清洗為1個小時。改為氣反沖洗后，只在整機清洗時才用到折疊濾芯過濾工業(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。

延長了陶瓷過濾機濾板的使用壽命。假若以前使用濾板的使用壽命為一年，而增設了氣反沖洗后可以最少延長陶瓷濾板半年的使用壽命，這又無形中降低生產(chǎn)費用。

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

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

7 結(jié)語

陶瓷過濾機過濾效率高，節(jié)約能源，運行成本低，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；設備采用PLC全自動控制，操作維護簡便，勞動強度低;針對國內(nèi)各種工業(yè)物料及相關工藝，對陶瓷過濾機進行全面優(yōu)化，若能根據(jù)實際情況對濾板的清洗增設氣沖洗的方式，可進一步優(yōu)化設備，節(jié)約成本，利于環(huán)保，達到更好的綜合效益。

[1]《選礦設計手冊》編委會，選礦設計手冊[M].北京:冶金工業(yè)出版社.

[2]吳伯明.正確使用陶瓷過濾機提高其設備產(chǎn)能[A].第五屆全國礦山采選技術進展報告會論文集[C]，2006,1.

[3]胡岳華,馮其明.礦物資源加工技術與設備.科學出版社，2006.

[4]羅升,胡岳華.陶瓷過濾機的清洗實踐與探討[J].礦冶工程;2004，01.

收稿：2015-03-09

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