固液分离课件.ppt

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1、7.1 固液分离概述7.2 重力沉降浓缩7.3 过滤7.4 干燥,第7章 固液分离,7.1 固液分离概述,固液分离(Solid-liquid Separation,or Dewatering)是指从悬浮液体中分离出固相或液相物料。,目的：（1）回收有用固体（废弃液体）,（2）回收液体（废弃固体）,（3）回收液体和固体,（4）分离与脱泥,分类：（1）机械分离法：是利用机械力（重力、压力等）使水与固体物料分离的方法，如沉淀浓缩、过滤、重力脱水和离心力脱水等。,（2）加热法：利用热能使水汽化而与固体物料分离的方法，如干燥。,（3）物理化学分离方法：利用吸水性化学品，如石灰、无水氮化钙等吸收固体物料的

2、水分。,悬浮液中固体的含量用矿浆浓度C（质量分数WB）表示，是指矿浆中固体质量占矿浆总质量的百分数%。,1、水分的赋存形态物料中的水分，以不同的形态赋存于物料中。（1）重力水，也称自由水；其运动受重力场控制，最容易被脱去。（2）毛细管水分，松散物料颗粒之间的小孔隙产生的毛细管现象。水分保留在这些孔隙和孔隙度有关，孔隙度越大可能保留的水分越多。,7.1.1 液相和固相性质及对固液分离的影响,（3）结合水分。固体与液相水接触时，由于其物理化学性质与固体内部不同，位于固体或液体表面的分子具有表面自由能，将吸引相邻相中的分子，在固体表面形成水膜，结合水又分为强结合水和弱结合水。（4）化合水分。是水分和

3、物质按固定的质量比率直接化合而成为并成为新物质的一个组成部分，它们之间的结合牢固，只有在加热到物质晶体被破坏的温度才能使化合水分释放出来。,（1）孔隙度，孔隙度大时容易脱水。（2）比表面积，比表面积大，吸附的水多且不易脱除。（3）密度，密度大，吸附的水少。（4）湿润性，湿润性差的疏水矿物，含水少且易脱除。（5）细泥含量，泥质属亲水矿物，水不容易脱除。（6）粒度组成，粒度越小，其比表面积大，吸附的水分多且不易脱除。,2、固相物料的性质对固液分离的影响,1、固液分离流程分类根据固液分离产品的用途不同，工艺流程分为：（1）精矿脱水，脱除精矿水分，同时回收几乎不含固体的清水供循环使用，用来处理浮选或细

4、粒重选精矿。,7.1.2 固液分离工艺,（2）尾矿脱水，以回收清水（含固体量甚低）为目的。将尾矿中多余的水在选矿厂内脱出，供循环使用。同时，提高尾矿浓度，减少尾矿输送量，节约能源，提高经济效益。,（3）中矿脱水，目的在于提高中矿或低品位粗精矿矿浆浓度，为下一步作业提供浓度合适的矿浆，同时，也可回收脱出的清水，以供循环使用。,（3）分级脱泥，以分出矿浆中的细粒级或矿泥为目的，为下一步作业提供合适的矿浆浓度，或回收粗粒洗矿产品，或将溢流单独处理或丢弃。,2、固液分离流程选择,主要根据对固液分离后的物料水分或浓度要求、物料的粒度差别以及与水的结合状态来确定。,尾矿的脱水常采用沉淀浓缩脱水法，不过滤。

5、精矿采用自然脱水法或机械脱水法。（1）第一步沉淀浓缩到含水量40%-50%的矿浆。（2）第二步过滤（借助过滤介质），得到含水量8%-12%的产品。（3）第三步干燥，用干燥机烘干到含水量低到6%以下。,图7-6 浮选厂精矿两段脱水配置图,浮选机,浓缩机,过滤机,气水分离器,真空泵,7.2 重力沉降浓缩,非匀相混合物的分离可利用相间的密度差使颗粒在重力作用下发生下沉或上浮来进行。这个分离过程称为重力沉降分离过程。重力沉降既可达到连续相（液体或气体）的澄清又可达到分散相颗粒的增浓。重力沉降通常作为非匀相混合物分离的第一道工序，常常在沉降槽中进行，设备结构简单，操作容易。,1、修正的斯托克斯定律,工业

6、上处理的非匀相混合物（或悬浮体系）中颗粒的浓度一般较高，颗粒之间有明显的相互作用。为干扰沉降。（1）每个颗粒因受附近颗粒的干扰，颗粒之间流动空隙的形状和面积不断变化，使得靠近颗粒处的速度梯度加大，因而剪力应力加大，颗粒受到比自由沉降时更大的阻力。,7.2.1 非匀相混合物中颗粒的实际沉降过程,（2）大颗粒是相对于小颗粒的悬浮体系进行沉降，所以，介质的表观密度和表观黏度都大于纯净的液体或气体介质。悬浮体系中颗粒浓度越大，介质的表观密度越大，表观黏度也越大，使得沉降速度越小。悬浮体系中的小颗粒有被沉降较快的大颗粒向下拖曳的趋势，故而被加速，因此，悬浮体系中颗粒浓度的沉降速度减慢，小颗粒的沉降速度加

7、快。,图7-7 间隙沉降实验,2、沉降实验,3、沉降曲线,4、凝聚剂和絮凝剂,凝聚剂和絮凝剂都可使胶体（固体颗粒小于1um的固体分散体系）或悬浮液中微细固体聚集而使尺寸变大，从而会大大提高沉降速度。,絮凝剂是利用含有极性官能团的高分子聚合物絮凝剂分子上吸附多个微粒的架桥作用而使多个微粒形成絮团。相对凝聚，絮凝产生的聚集物要大得多。,凝聚剂对固体县浮颗粒表面上双电层的消除或压缩，从而降低微细颗粒间的排斥能来达到的，从微细颗粒作用明显。,5、影响沉降分离的因素,重力沉降分离的依据是分散相和连续相之间的密度差。（1）颗粒的性质。同种固体物质，粗颗粒比细颗粒沉降速度快，球形的颗粒也沉降速度快。（2）悬

8、浮体系中颗粒的浓度。在液体中增加均匀分散的颗粒的数量（浓度增加），则会减少每个单独颗粒的沉降速度。,（3）介质的性质。介质与颗粒的密度差越大，介质的黏度越小，沉降速度就越快。（4）凝聚剂和絮凝剂的种类与用量。（5）沉降容器。沉降槽的分离效率和液体的澄清度随物料在容器内停留的时间的增加而提高。,7.2.2 沉降池,小型选矿厂使用。精矿流入沉降池后，由于截面积扩大，流速大大降低，粗颗粒精矿首先沉降下来，然后是细粒和细泥。在沉降池后部的不同高度设计有上清液排放管，沉降后的溢流清水由此排出。通常设有两个或多个沉降池，使溢流沉淀更加彻底。,7.2.3 耙式浓缩机,分为中心传动式和周边传动式两大类，由池体

9、、耙架、传动装置、给料、排料装置、安全信号和耙架提升装置组成。池体一般用水泥制成，小型的可用钢板焊制。为了便于运输物料，池体底部有60120的倾角；与池底距离最近的是耙架，耙架下有刮板。,工作原理：由给料溜槽将矿浆给入池中的中心受料筒，而后再向四周辐射。矿浆中的固体颗料逐渐浓缩并沉到底部，由耙架下的刮板入池底中心的圆锥形卸料斗中，再用砂泵排出。池体的上部周边设有环形溢流槽，最终的澄清水由环形溢流槽排出。当给料量过多或沉积物浓度过大时，安全装置便发出信号，通过人工手动或自动提耙装置将耙架提起，以免烧坏电机或损坏机件。,1中心传动耙式浓缩机传动方式：电机蜗轮减速齿轮齿圈稳流筒中心旋转架,图7-12

10、 中心传动耙式浓缩机的结构(尺寸单位：mm)1.桁架；2.传动装置；3.耙架提升系统；4.受料筒；5.耙架；6.倾斜板；7.浓缩池；8.环形溢流槽；9.竖轴；10.卸料斗,中心传动耙式浓缩机结构,2周边传动耙式浓缩机,传动方式：传动小车上电机经蜗轮减速到齿轮齿条，使小车在轨道上滚动，从而带动耙架回转。过载保护：（1）摩擦式：借助辊轮与轨道间摩擦传动过载时会自动打滑。（2）齿轮式：通过设置过负荷继电器。,7.2.4 高效浓缩机,在待浓缩的物料中添加一定量的絮凝剂，使矿浆中的固体颗粒形成絮团或凝聚体，以加快其沉降速度、提高浓缩效率；给料筒向下延伸，将絮凝料浆送至沉积和澄清区界面下；设有自动控制系统

11、控制药剂用量、底流浓度等。,主要特点,高效浓缩机的的主要区别在于给料-混凝装置和自控的方式。,图7-14 艾姆科(Eimco)型高效浓缩机,给料筒搅拌器叶轮分为三段，叶径逐渐减小，使搅拌强度逐渐降低,艾姆科(Eimco)型高效浓缩机料浆先给入排气系统，排出空气后经进料槽进入给料筒，絮凝剂则由絮凝剂进料管分段给入筒内和料浆混合，混合后的料浆由下部呈放射状的给料筒直接进入，形成的沉淀表面层料浆絮团迅速沉降。在沉淀层的底部安装了普通机械耙臂机构，将浓缩的沉淀刮向圆锥中心而澄清的清液则经浓缩一沉淀层过滤出来并向上流动，形成溢流排出。,7.2.5 深锥浓缩机,池深大于池直径，整机为立式桶锥形，悬浮液和絮

12、凝剂的混合是工作的关键工序，采用连续多点加药。,主要特点,图7-15 深锥浓缩机,图7-16 艾姆科(Eimco)型高桶深锥高效浓缩机,7.2.6 多层倾斜板浓缩机,在理想条件下，分隔成n层的浓缩机，其处理能力理论上可为不分层时的n倍。为解决各层浓缩相的清排问题，工程上将水平隔层改为与水平面倾斜成一定角度a 的斜面，以便沉降的颗粒自动下滑。这种形式的浓缩设备称为斜板浓缩机。如各倾斜板之间还进行分隔，成为斜管浓缩机。,根据水流在倾斜板内的流动方向与颗粒沉降和滑动方向的关系可将倾斜板浓缩机分为三种形式。（1）反向流形式。水流在倾斜板内的流动方向与颗粒沉降和滑动方向相反。倾斜板浓缩机大多采用这种形式

13、。（2）同向流形式。水流的流动方向与颗粒沉降和滑动方向相同。（3）横向流形式。也称侧向流形式，水流方向与颗粒沉降和滑动方向相垂直。,从理论上讲，同向流形式的倾斜板浓缩机的效率最高，但是，由于水与沉淀物流向相同时，两相的分离较困难，所以目前普遍采用的是反向流形式。,7-19 多层倾斜板浓缩箱结构示意图1.给料槽；2倾斜板（浓缩板）；3稳定板；4排砂嘴,斜方形箱体下装一角锥形漏斗。箱内安装有一定间隔的平行倾斜板，分为上下两层排列。,小型多层倾斜板浓缩箱,料浆沿整个箱体宽度给入到两层倾斜板之间，然后向上流过上层倾斜板的间隙。在料浆流动过程中，固体颗粒在板间沉降，故上层倾斜板称为浓缩板。沉降到板面的固

14、体颗粒在重力作用下下滑到下层板的空隙继续浓缩。下层倾斜板的用途主要是减少漩、涡的搅动，使沉降过程得以稳定进行，所以也称下层板为稳定板。底流沉淀的固体颗粒从锥形漏斗的底口排放，溢流清液则从上部溢流槽排出。倾斜板浓缩机溢流临界粒度通常510um。,倾斜板（浓缩板）材质要求：强度大，不变形、质轻、表面光滑、疏水、不黏结物料。常用的材料：玻璃板、硬质塑料板、涂面钢板等。聚四氟乙烯有良好的应用前景。,中心传动耙式浓缩机：加装的倾斜板安装在清液区下部，料浆沿倾斜板的空间向斜上方流动，使固体颗粒在两板之间垂直沉降，沉降路程被缩短，沉降时间减少。,多层倾斜板浓缩机,过 滤,过滤：在推动力的作用下，迫使含有固体

15、颗粒的液体通过多孔介质，而固体颗粒则被截留在介质上，从而达到液体与固体分离的目的。,过滤过程的物理实质是流体通过多孔介质和颗粒床层的流动过程，因此，流体通过均匀的、不可压缩的颗粒床层的流动规律是研究过滤的基础。,7.3 过滤,1、过滤过程,过滤在悬浮液的分离中用得较多。过滤用的悬浮液称为滤浆或料浆，分离得到的清液为滤液，截留在过滤介质上的颗粒称为滤饼或滤渣。促使流体流动的推动力可以是重力、压力差或离心力。,过滤操作中用以拦截流体所含固体颗粒并对滤饼起支撑作用的各种多孔性材料。要求：（1）流体阻力小；（2）细孔不易被颗粒堵塞或即使堵塞也能简单清除；（3）介质上的滤饼要求能够容易剥离。具备：（1）

16、多孔性；（2）具有化学稳定性；（3）足够的机械强度，使用寿命长。,2、过滤介质,工业上常用的过滤介质有：编织材料（滤布），由天然或合成纤维、金属丝等编织而成的滤布和滤网，此类材料价格便宜，清洗和更换方便,可截留的最小粒径为565m。用聚酰胺、聚酯或聚丙烯等纤维制成的单缕滤网，质地均匀、耐腐蚀、耐疲劳，正在逐步取代其他织物滤布。多孔性固体，包括多孔陶瓷、烧结金属（粉末冶金材料）或玻璃，或由塑料细粉粘结而成的多孔性塑料管等。此类材料可截留的最小粒径为13m，常用于处理含有少量微小颗粒的悬浮液。,多孔膜，由高分子材料制成，膜很薄，孔很细，可以分离到0.05m的颗粒，有超滤和微滤。,此外，工业滤纸也可

17、与上述过滤介质合用，以拦截悬浮液中少量微细颗粒。近年来，高分子多孔膜的制造与应用有很大发展，应用于更微小的颗粒的过滤，以获得高度澄清的液体。,堆积介质，如砂、砾石、木炭和硅藻土等颗粒状物料，或玻璃棉等非编织纤维的堆积层。一般用于处理固体含量很少的悬浮液，如城市给水和待净化的糖液等。,3、过滤方式与过滤机分类,（1）滤饼过滤又称为表面过滤。使用织物、多孔材料或膜等作为过滤介质。过滤介质的孔径不一定要小于最小颗粒的粒径。,过滤开始时，部分小颗粒可以进入甚至穿过介质的小孔。但很快由颗粒的架桥作用使介质的孔径缩小形成有效的阻挡。被截留在介质表面的颗粒形成称为滤饼的滤渣层，透过滤饼层的则是被净化了的滤液

18、。随着滤饼的形成真正起过滤介质作用的是滤饼本身，因此称为滤饼过滤。滤饼过滤主要适用于含固量较大（1%）的场合。,（2）深层过滤一般应用介质层较厚的滤床类（如沙层、硅藻土等）作为过滤介质。,颗粒小于介质空隙进入到介质内部，而长而曲折的孔道中被截留并附着于介质之上。深层过滤无滤饼形成，主要用于净化含固量很少（0.1%）的流体，如水的净化、烟气除尘等。,过滤的操作方式 根据使用的过滤设备、过滤介质及所处理的物系的性质和产品收集的要求，过滤操作分为间歇式和连续式两种主要方式。根据提供过滤推动力的方式，又有重力过滤、加压过滤、真空过滤和离心过滤之分，其目的都是克服过滤阻力。,重力过滤：依靠液体的位差使液

19、体穿过过滤介质的流动。推动力不大。加压过滤：使用普遍。离心过滤：利用使滤浆旋转所产生的离心压力使滤液流过滤饼和过滤介质，从而与颗粒分离。过滤效率高。,三菱高效沉降式离心脱水机 利用离心力使悬浮液中的固体浓缩并沉降在筒壁上、用螺旋刮刀进行卸料。设备采用圆柱形滚筒，污泥处于长时间的最大离心力作用，通过滚筒内的密封、挤压作用，将脱水程度最高的污泥传送到压榨部分，经过强力的压榨进一步脱水。,高速旋转产生离心力。,2、料浆性质。指料浆浓度、粒度和pH值。浓度增加可提高过滤效果，增加产量；粒度细难过滤；pH值小于8.5；温度提高可提高过滤速度。,1、过滤的推动力，是指真空度，压力差的增加可提高过滤机的处理

20、能力和降低滤饼水份。,3、过滤介质的性质。过滤阻力小，滤液中固体少，易清洗且强度好，尼龙布比较理想。,影响过滤机生产能力的因素,4、助滤剂的添加种类和量。,7.3.3 真空过滤机,1、圆盘真空过滤机（disc type filter）由槽体、主轴、过滤盘、分配头和瞬时吹风装置五部分组成。,（1）槽体：由钢板焊制而成。（2）主轴：由多段空心轴组成，轴的断面上有810个滤液孔，并带动过滤圆盘旋转，两端与分配头连接。（3）过滤盘：由若干个扇形过滤板组成。个数与真空主轴上过滤孔数目一致。,（4）分配头：作用是把过滤过程分成过滤、干燥和吹落三个区，在不同的区中过滤扇分别与真空泵、鼓风机轮换相通。（5）瞬

21、时吹风装置：由蜗轮减速器控制阀和风阀组成。当过滤盘转入吹落区时，风阀开启，压缩空气由风阀给入分配头，通过分配头将压缩空气鼓入扇形滤块并吹落。过滤扇每转一周，风阀开启的次数与扇形过滤块的块数相一致。,圆盘真空过滤机的工作原理当过滤圆盘顺时值旋转时，依次经过过滤区（I区）、脱水区（II区）和滤饼吹落区（III区），使每个扇形块与不同的区域连接。,1、当过滤扇位于过滤区时，与真空泵相连，在真空泵的作用的抽气作用下过滤扇内腔具有负压，浆料被吸向滤布，固体颗粒附着在滤布上形成滤饼，滤液通过滤布进入滤扇区的内腔，并经主轴的滤液孔排出，从而实现过滤。,当滤扇位于脱水区时，仍与真空泵相连，但此时过滤扇已离开料

22、浆液面，因此真空泵的抽气作用只是让空气通过滤饼并将空隙中的水分带走而使滤饼进一步降低。,2、当滤扇进入滤饼吹落区（卸料区）时，则与鼓风机相连，利用鼓风机的吹气作用而将滤饼吹落。,三个工作区间有过渡区，过渡区是一个死区，其作用是防止过滤块从一个工作区进入另一个工作区时互相串气，影响工作效果。,2、圆筒形真空过滤机(drum vacuum filter)（1）筒形外滤真空过滤机,外滤式圆筒真空过滤机内部是由铁制或木制的中空大圆筒，筒面上有许多小水沟，其表面覆盖以滤布。整个圆筒大致可以分为三个区间，在1、3区间的小水沟通过管道和抽气机（即真空泵）连接，在2区间的小水沟通过管道和压风机（即压气机）连接

23、。,当圆筒在第3区间时，由于抽气机（即真空泵）的抽气，矿浆中的矿粒被吸到圆筒的滤布上，形成初步的滤饼，此区叫过滤区。圆筒继续运转到第1区时，由于真空泵的继续抽气，滤饼的水分进一步吸干，此区称为吸干区。当圆筒转到第2区时，由于管道连接在压风机上，把粘在圆筒滤布上的滤饼进行吹落，并被刮板从滤布上刮下。这样完成了一个过滤循环。,过滤过程中，各个区的真空和压气的分配都是通过分配头来进行的。分配头由三个部件组成。在外的板a是分配头的固定部件，其中孔1和孔2与真空泵连接在一起。在图中右边是固定板的反面，在它上面有环形沟槽，并由隔片3把沟槽分为两部分，其用途是必要时可以将滤液与洗涤液分开。,图7-30a 分

24、配头的结构,1，2孔与真空泵连接,6，7，8孔与空压机相连,在图中的板b为分配头可动部件，它与圆筒一起转动，圆筒的真空室用管子连接于板b的孔眼上。板c为可更换的转动板，在它上面的螺栓4穿入板a的孔5中。借弹簧使这两块板压紧。当板b与板c随过滤机圆筒一起转动时，与管子连接的板b的孔可以和板a的环形槽沟相吻合，这个环形沟又是经孔1和孔2直接与真空泵相连接。因此这些管的孔眼正对着板a的环形槽沟时，即被抽成真空。板a除了有孔1与孔2之外，还有孔6、孔7、孔8。压缩空气即经过这三个孔吹入，使滤饼吹落，就是在圆筒某部分的管子正好对着板。,筒形内滤真空过滤机的筒体内表面为其过滤面。矿浆给到筒体内部，由于重力

25、作用，粗粒物料先于细颗粒沉积于滤布上。形成间隙较大的粗颗粒层，随着细颗粒物料的沉积，孔隙中会发生“架桥现象”，因而使得直径小于孔道的细颗粒也能被拦住，从而提高了过滤效果。在饼层过滤中，真正发挥分离作用的主要是滤饼层，而不是过滤介质。,（2）筒形内滤真空过滤机,图732 筒形内滤真空过滤机（溜槽卸料）1分配头；2托辊；3卸料装置；4筒体；5传动装置,因此，筒形内滤式真空过滤机在形成滤饼时除了依靠真空作用外，还可借助于物料沉降作用，在过滤易沉降的物料时可获得较高的生产能力。这对于过滤粗粒物料和磁性团聚现象特别严重的磁铁矿尤为适宜。,真空泵是真空过滤机重要的配套辅助设备。（1）水环式真空泵。水环式真

26、空泵主要由泵、叶轮、前后泵盖，轴承架，填料函等部分构成。,3真空泵,工作原理：泵体内安装一个叶轮，叶轮回转中心与泵体中心有一个偏距。叶轮按图示方向旋转。向泵体中注入一定量的水，水同叶轮一起旋转，形成水环。由于离心力的作用，水环和叶轮之间形成空腔，在A区，水环逐渐离开叶轮，产生抽吸作用，端盖上对正此区开口，就可以抽吸气体。在B区，水环逐渐靠近叶轮，产生压缩作用，端盖上对正此区开口，就可以将进气口吸入的气体排出泵外。单作用泵的叶轮旋转一周完成一次抽气和排气。,(2)射流式真空泵。射流式真空泵简称射流泵，又称水喷射泵。结构组成：水室、气室、喷嘴、喷嘴座板、喉管和尾管等。若干个喷嘴在水室均匀分布，它们

27、喷射出的水汇交于一点（称为焦点），喉管的作用是防止外面的空气在大气压的作用下通过尾管进入气室，破坏泵的工作。,图7-34 射流式真空泵工作原理图,工作原理：水泵把水送入到泵的水室，并使水室保持一定的压力，水通过喷嘴高速喷入混合室，在周围形成负压，起到抽吸的作用，空气从混合室进气口被吸入混合室中，高速水流和空气的摩擦，产生漩涡卷带作用，空气和水一起进入喉管，再经尾管排出到泵外。,4真空过滤机的过滤系统,过滤系统是指真空过滤机与辅助设备之间的连接方式。三种：一级过滤系统、二级过滤系统和自动泄水仪。,（1）一级过滤系统：一级气水分离系统，也称单级气水分离系统。只用一个气水分离器。,滤液和空气由于真空

28、泵造成的负压被抽到气水分离器中，空气由气水分离器的上部排走，滤液从气水分离器的下部排出。一种滤液靠自重自然流出；一种需用泵强制抽出。当过滤机布置在高位时，所以要使滤液从气水分离器中排出（由于气水分离器在负压下工作），其滤液排出口和滤液池液面之间必须有9m的高差。为防止空气进入气水分离器，滤液流出的管口必须设有水封。,（2）二级过滤系统：二级气水分离系统或双级气水分离系统。有两个气水分离器，过滤机可以和一级过滤系统一样安装在较低位置，连接过滤机的气水分离器也在较低的位置。该气水分离器上部排出的气体再进入安装在较高位置的二级气水分离器中的气体由真空泵抽走。由于二级气水分离器位置较高，即使一级气水分

29、离器在较低位置也不致影响真空泵的工作。,（3）自动排液装置。代替离心泵向外排放滤液。有浮子式和阀控式两种基本结构形式。图示状态时，右边排液罐内胶阀关闭小喉管、空气阀开启，罐内为常压，浮子受到向上压力P，大喉管下部的滤液阀由于气水分离器和在排液滤内的压力差的作用而关闭，排液罐底部的放水阀打开，原来积存在罐内的滤液自动排出。左边排液滤内小喉管打开，空气阀关闭，罐内具有和杠杆箱、气水分离器内相同的负压，放水阀关闭，滤液阀打开，气水分离器中的滤液流入罐内，使浮子产生向上的浮力R。当浮力R大于压力P时，左边浮子浮起，右边浮子下降，两个排液罐的状态对调。这样，自动排液装置周而复始地工作。,7.3.4 压滤

30、机,1卧式板框式自动压滤机（1）结构：水平框式自动压滤机。每台压机由644副垂直的板框，构成相应的压滤室。滤板内侧有孔供排出滤液和吹气，滤室衬着滤布。滤布在过滤时处于高位，卸饼时处于低位，起落由一些液压柱构成机械手操作。,每个压滤周期分为五个阶段：闭锁阶段，液压柱使滤布提起，过滤板密封；给矿过滤阶段，由滤室上部的给矿总管将矿浆分送到各滤室，直到其被滤饼充满；压缩阶段，向滤室通入压缩空气，进一步排除滤饼中的残留水分；,卸饼阶段，液压柱拉开所有的过滤室和底部的卸料门，同时滤布下放，排出滤饼；冲洗滤布阶段，用水冲洗滤布时，液压柱使滤布复位，滤板闭合，卸料门也关闭。,（2）压滤机的给料方式 单段泵给料

31、，常选用流量较大的泵，所以该给料方式适用于过滤性能较好、在较低压力下即可成饼的物料。两段泵给料方式，在压滤初期用低扬程、大流量的低压泵给料，经一定阶段再换泵，操作较为麻烦。泵与压缩空气机联合方式给料，在该系统中需要增加一台压缩空气机和储料罐，因此流程复杂。,（3）影响压滤机工作的因素。入料压力放料压力越高，压滤推动力越大，可降低压滤所需时间、降低滤饼水分并可提高压滤机的处理量。但是，入料压力过大会使动力消耗增大、设备磨损严重。,入料矿浆浓度提高入料矿浆浓度，可以缩短压滤循环时间，并提高压滤机的处理量，但对水分影响却不大。从压滤效果看，入料浓度越高越好。但压滤入料来自耙式浓缩机底流，浓度越高越容

32、易发生压耙事故。入料粒度组成随着-200目级别含量增大，压滤机的处理能力降低、滤饼水分增高。入料粒度较粗时的脱水效果较好，可得到较高的处理量，并可得到水分较低的滤饼。,2带式压滤机三个出现和应用条件因素（1）在结构上借鉴了造纸机连续滚压的机构；（2）工艺上采用各种聚合电介质絮凝剂；（3）采用良好的材料-多聚酯纤维滤网作为滤带。,工作原理及脱水过程经过浓缩的污泥与一定浓度的絮凝剂在静、动态混合器中充分混合以后，污泥中的微小固体颗粒聚凝成体积较大的絮状团块，同时分离出自由水，絮凝后的污泥被输送到浓缩重力脱水的滤带上，在重力的作用下自由水被分离，形成不流动状态的污泥，然后夹持在上下两条网带之间，经过

33、楔形预压区、低压区和高压区由小到大的挤压力、剪切力作用下，逐步挤压污泥，以达到最大程度的泥、水分离，最后形成滤饼排出。,1、楔形区预压脱水段重力脱水后的污泥流动性几乎完全丧失，随着带式压滤机滤带的向前运行，上下滤带间距逐渐减少，物料开始受到轻微压力，并随着滤带运行，压力逐渐增大，楔形区的作用是延长重力脱水时间，增加絮团的挤压稳定性，为进入压力区做准备。,2、挤压辊高压脱水段物料脱离楔形区就进入压力区，物料在此区内受挤压，沿滤带运行方向压力随挤压辊直径的减少而增加，物料受到挤压体积收缩，物料内的间隙游离水被挤出，此时，基本形成滤饼，继续向前至压力尾部的高压区经过高压后滤饼的含水量可降至最低。,3

34、、物料排出物料经过以上各阶段的脱水处理后形成滤饼排出，通过刮泥板刮下，上下滤带分开，经过高压冲洗水清除滤网孔间的微量物料，继续进入下一步脱水循环。,结构特点：带式压滤机主要由一系列按顺序排列的、直径大小不同的辊轮、两条缠在这系列辊轮上的过滤带，以及给料装置、滤布清洗装置、高速调偏装置、张紧装置等部分组成。四个基本过程：絮凝和给料，重力脱水，挤压脱水，卸料和清洗滤带。,7.3.5 加压过滤机,分类：（1）盘式加压过滤机（2）转鼓加压过滤机（3）筒式内滤加压过滤机。,工作过程：将类似于圆盘真空过滤机的设备装入特制的压力容器内，利用压缩空气作为过滤的推动力，在过滤介质两侧产生压差，使物料在过滤盘上形

35、成滤饼并用瞬时吹风或刮刀把滤饼卸下。,图7-40 加压过滤机1.过滤机；2.加压仓；3.电控系统4.刮板输送机；5.密封排料装置,工作原理：加压过滤机是将过滤机置于一个密封的加压仓中，加压仓内充有一定压力的压缩空气，待过滤的悬浮液由入料泵给入过滤机的槽体中，在滤盘上，通过分配阀与通大气的汽水分离器形成压差，滤液通过浸入悬浮液中的过滤介质排出，而固体颗料被收集到过滤盘上形成滤饼，随着滤盘的旋转，滤饼经过干燥降水后，到卸料区卸料。由排料装置间歇排出到大气中，整个过程自动进行。,同等过滤面积时，与真空过滤机相比高效：生产能力是真空的24倍；节能：能耗是50%；过滤压力大10倍，滤饼水分低。全自动操作

36、。,7.3.6 陶瓷过滤机,毛细作用陶瓷过滤机是芬兰瓦迈特（Valmet OY）公司于1979年研制成功并用于造纸工业。1滤机原理由于水的表面张力和水与管壁之间的亲和力，细小的管孔具有一定的提升力，反之，把细管提出水面，管内的水也不会流出。即两个作用：一是把水吸入管内；二是保持管内的水，阻止空气通过细管。,以氧化铝为基本成本的陶瓷片中布满了直径小于2um的小孔，小孔与系统连接后，当水浇注到陶瓷片表面时，液体将从微孔中通过，直到所有的游离水消失为止，此后就不在有液体通过介质，而微孔的水阻止了气体的通过，从而形成 了无空气消耗的过滤过程。当陶瓷片插入矿浆中，情况与水中相同，滤饼所含有的水分经陶瓷片

37、中的毛细管抽出，最后达到平衡，此时也就是滤饼的最低含水量。,工作原理：陶瓷过滤机工作基于毛细微孔的作用原理，采用微孔陶瓷作为过滤介质，利用微孔陶瓷大量狭小具有毛细作用原理设计的固液分离设备，在负压工作状态下的盘式过滤机，利用微孔陶瓷板其独特通水不透气的特性，抽取陶瓷板内腔真空产生与外部的压差，使料槽内悬浮的物料在负压的作用下吸附在陶瓷板上，固体物料因不能通过微孔陶瓷板被截留在陶瓷板表面，而液体因真空压差的作用及陶瓷板的亲水性则顺利通过进入气液分配装置(真空桶)外排或循环利用从而达到固液分离的目的。,工作原理：在压强差的作用下，悬浮液通过过滤介质时，颗粒被截留在介质表面形成滤饼，而液体则通过过滤

38、介质流出，达到了固液分离的目的。不同之处：过滤介质陶瓷过滤板具有产生毛细效应的微孔，使微孔中的毛细作用力大于真空所施加的力，使微孔始终保持充满液体状态，无论在什么情况下，陶瓷过滤板不允许空气透过，由于没有空气透过，固液分离时能耗低、真空度高。陶瓷过滤机主要由转子、搅拌器、刮刀组件、料浆槽、分配器、陶瓷过滤板、真空系统、清洗系统和自动化控制系统等组成。,2设备结构及工作过程（1）设备结构：矿箱、搅拌器、筒体、管道及PLC可编程控制器组成。（2）工作过程：工作周期由矿浆给入、滤饼形成、滤饼干燥、滤饼卸料、反冲洗五部分组成。矿浆由浓密机底流注入给矿槽内，搅拌器在槽内搅拌防止矿浆沉槽现象，主轴带动装有

39、12块陶瓷片的过滤盘进入矿箱内，在滤盘上形成滤饼。,图744 陶瓷过滤机结构图1.矿箱；2.筒体；3.陶瓷刮刀；4.陶瓷过滤片；5.搅拌器；6.分配阀；7.驱动电机；8.真空泵；9.超声波清洗器；10.PLC可编程控制器,陶瓷过滤板(1)物料粒径及分布与陶瓷过滤板微孔相匹配。虽然陶瓷过滤板孔径越大易吸浆，但易引起陶瓷过滤板堵塞。(2)选择相同陶瓷过滤板孔径透水率高的陶瓷过滤板，透水率高吸浆性能较好。,3特点（1）真空度高；滤饼水分低；（2）滤液清澈，几乎不含固体物质；（3）能耗低；（4）无需昂贵的滤布；（5）自动连续运转，费用低；（6）能保证滤饼均匀洗涤；（7）生产无污染；环境安全；（8）陶瓷

40、片使用寿命长，工人劳动强度低；（9）精矿脱水费用为传统的18.%40.1%。,干 燥,干燥是指在含有水分或其它溶剂的湿物料，受热后使其中的水分或其它溶剂气化，除去水分的过程。,干燥是一个传热传质的过程，可较为彻底地去除物料表面甚至内部的湿分，能耗较大，费用高。,7.4 干燥,7.4.1 圆筒干燥机,1、直接传热圆筒干燥机,工作过程：物料送入一个与水平线略倾斜（与圆筒长度有关，一般介于15之间）的旋转（转速26r/min）圆筒的一端，物料与热空气接触旋转，从一端流向另一端，进而被干燥排出。干燥机处于负压条件下工作，进料与排料端采用密封装置以免漏风。,扬板的作用是保证物料均匀分布在筒壁上并与干燥介

41、质良好接触。为了使物料能够迅速而且比较均匀地送到扬板上，亦可在给料端15m处安装螺旋形导料板，以避免湿物料在筒壁上黏结堆积。同时因干燥后的物料很容易被扬起而被废气带走，而在排料端不装任何扬板。,举升式扬板适用于大块物料或容易黏结在筒壁上的物料。四格式扬板适用于密度大、不脆的或不易分散的物料。该扬板将圆筒分成了四个格，呈互不相通的扇状作业室，物料与热气体的接触面比升举式扬板大，并且又能增加物料的充填率及降低物料的降落高度而减少粉尘量损失等优点。,十字形或架形扬板适用于较脆及易分散的小块物料，使其物料能均匀地分散在筒体的整个截面上。套筒式扬板为复式传热（或称半直径加热）圆筒干燥机的扬板。分格式（扇

42、形）扬板适宜颗粒很细而易引起粉末飞扬的物料。物料一给入就堆积在格板上，当筒体回转时，物料被翻动并不断与热气体接触，同时又因物料降落高度的降低，减少了干燥物料被气体带走的可能性。,直接传热圆筒干燥机的干燥介质为烟道气。顺流式燃烧室和热气流同物料运动方向一致。,逆流式直接传热圆筒干燥机的燃烧室在排料端，热气流同物料运动方向相反。,7.4.2 流化床干燥器 流化床干燥器又称沸腾床干燥器，用来处理散粒物料或均匀小块物料干燥。散粒料从输送器进入干燥室，落在热风分布板上。热风分布板是用多孔或筛网构成，加热空气从下部的热风分配室穿过小孔向上流动，再穿流过物料层。,图7 51 流化床干燥器的示意图1.加料斗；

43、2.风机；3.输料器；4.热风进口；5.干燥室；6.排气口；7.旋风分离器；8.旋转阀；9.热风分布板；10.热风分配室；11.多孔挡板,流化态,由于板孔处的空气流速超过物料颗粒的悬浮速度，致使物料在流化床面上形成沸腾状运动。但是热空气在全截面上的流速又小于颗粒的悬浮速度，因此物料又不会被气流带走。这种状态就称为流态化，这时热空气的干燥作用就是流化干燥。,在流化状态下，床层（物料层）体积膨胀，颗粒之间脱离接触，形成剧烈的混合和搅拌。物料与流化介质（空气）共同形成的多相床层具有像流体一样的特性。在连续加料的条件下，物料向出口旋转阀门流动，形成连续操作状态。特点：物料与热空气的接触面积达到最大，全

44、部颗粒总表面积就是干燥面积；流化床内温度分布均匀；很容易控制物料在流化床上的停留时问。因此，干燥的干燥效率高，也容易控制干燥制品的水分含量。,严重的缺点：就是颗粒在流化床上的停留时间往往不均匀，则进入的湿物料中可能有一部分在较短时间内便流到出口处排出，而另一部分可能会在流化床上停留过久，受到过分的干燥。,解决方法：在流化床上建立了几个垂直的多孔挡板，可使物料颗粒按顺序溢流到下一个隔室，大大改善物料干燥程度的均匀性。也可以为流化床的每个隔室提供不同参数的干燥介质（热空气）和料层厚度，以控制不同的干燥工艺条件，相当于几个流化干燥器串连使用。立式多层流化干燥器将几个流化床高低叠置，上层物料依次流向下层以流化床，热空气从下层向上层流动，从而穿透几层流化床，热空气流量降低，阻力增大。,振动流化床 在干燥颗粒较大、较重的物料时，同时又要较小的热空气流量时，空气的流速不足以形成物料的流化状态，采用机械高频振动床面，使物料产生流化效果。,Thank You!,