固液分离第四章_过滤概要.ppt

Chapter 4 过滤 4.1 过滤的理论 1）定义 过滤：在压强差作用下，悬浮液中的流体（气体或液体）透过可渗性介质（过滤介质），固体颗粒则为介质所截留，从而实现流体和固体分离的过程。 2）实现过滤的条件 具有实现分离过程所必需的设备（包括过滤介质）； 在过滤介质两侧要保持一定的压力差（推动力）。 3）过滤方法分类 按推动力可分为： 重力过滤（50kPa） 真空过滤（53～93kPa） 加压过滤（50～800kPa） 离心过滤 按其原理可分两大类： a. 表面过滤（滤饼过滤）：在过滤介质一侧生成由被隔留颗粒形成的滤饼。表面过滤：适用于容积浓度＞1%的悬浮液，如：化工产品和矿物工程产品的过滤； b. 深层过滤：颗粒被阻留在过滤介质内，不需形成滤饼。深度过滤：适用于容积浓度＜0.1%的稀悬浮液，如：水的净化等。 两种过滤的区别： ①颗粒粒度与过滤介质孔道：表面过滤大，深层过滤小； ②表面过滤，颗粒在一侧；深层过滤，颗粒在介质中； ③介质阻力：初始时，深层过滤大，表面过滤小；其后，表面过滤阻力增加快，深层过滤阻力增加缓慢。 4）过滤过程的特点 a. 流体通过多孔介质的流动属于极慢流动，即渗流运动；（宏观的流体力学因素，微观的物化因素） b. 悬浮液中的固体粒子是连续不断地沉积在介质内部孔隙中或介质表面上，因而在过滤过程中，过滤阻力是不断增加的。 4.1.1 过滤速度基本方程式 鲁思的过滤速度基本方程式为 滤饼的平均过滤比阻为 其中的α 0 和α 1 通过实验确定，n为常数（滤饼的压缩系数）。当n=0时，为不可压缩滤饼，n=0～1时为可压缩滤饼。 过滤时，流过滤饼的流体，通过表面的动量传递，给固体颗粒一个曳应力，此力通过点接触的颗粒向前传递，沿流动方向逐渐积累。若滤饼结构在此累积的曳应力的作用下，颗粒不相互错动，滤饼的孔隙度不产生变化，则称这种滤饼为不可压缩滤饼，否则为可压缩滤饼。所有的滤饼都有可压缩性。 一般判断滤饼的过滤难易程度可通过α av 来比较， α av ＜1011 m·kg-1为易过滤滤饼， α av =1012～1013 m·kg-1为中等过滤阻力滤饼， α av ＞1013 m·kg-1为难过滤滤饼。 4.2 过滤设备的分类 过滤机是利用多孔性过滤介质，截留液体与固体颗粒混合物中的固体颗粒，而实现固、液分离的设备。 按推动力可将过滤机区分为真空过滤机、加压过滤机和离心过滤机。 4.2.1 真空过滤机 包括间歇式和连续式两大类。 4.2.2 加压过滤机 常简称压滤机，包括间歇式和连续式两大类。 4.2.3 离心过滤机 包括间歇式和连续式两大类。 4.3 真空过滤机的性能与实践 真空过滤是借在过滤介质一侧造成一定程度的负压（真空）而使滤液排出实现固液分离。 1）真空过滤的特点 a. 推动力小，一般为0.05～0.08MPa，某些场合可达0.09 MPa； b. 过滤速度较慢； c. 滤饼的含水量较高； d. 能在相对简单的机械条件下连续操作，工作指标良好。 2）真空过滤机的工作周期 A 成饼阶段；B 脱水阶段；C 洗涤阶段； D 压实阶段；E 干燥阶段；F 卸饼阶段 4.3.1 真空吸滤盘 真空吸滤盘是间歇式的过滤设备，一般用于小规模生产或试验研究。 其过滤系统见下图。工作过程与实验室常用的布氏漏斗真空抽滤类似，主要缺点是卸饼阶段需要人工清理，且过滤效果很难保证。 4.3.2 转鼓真空过滤机 也叫圆筒型真空过滤机，是连续式过滤机，在工业生产中应用广泛，这种真空过滤机适合于过滤粒度＜1mm，粘度一般，浓度较高的悬浮液，它适应性强，工作可靠。 它适合于过滤粒度较细，密度小且不易沉淀的化工物料。在矿物工程中主要用于过滤各种金属和非金属浮选精料，如：铜、铅、锌、硫、镍、钼、煤等。 分配头是过滤机的主要部件，它的位置固定不动，通过它控制过滤机各过滤室依次进行过滤、滤饼脱水、卸料和清洗滤布等过程。分配头一面与真空泵、鼓风机相联，另一面与筒体上的喉管相通，将筒体分成几个区域。Ⅰ区：筒体浸没在料浆中，过滤区Ⅱ区：在液面之上，称脱水区Ⅳ区：卸料区Ⅵ区：滤布清洗区Ⅲ、Ⅴ、Ⅶ区不工作，其作用是将几个工作区分割开。 工作过程①滤饼形成：过滤室随筒体旋转，开始时处于筒体的下部位置，浸在料浆槽的料浆中，过滤室经过滤液管，喉管与分配头Ⅰ区相通，室内因有负压作用使滤液透过滤布进入滤室，由真空泵抽出机外，固体颗粒附着在滤布上形成滤饼。过程：过滤室（浸入料浆）—喉管（连接）—分配头Ⅰ区（负压）—真空泵（抽出滤液）—滤饼 ②滤饼脱水当滤室旋转到离开液面后，即进入滤饼脱水区，室内仍为负压，滤饼水分不断降低。过程：过滤室（离开水面）—喉管—分配头Ⅱ区（负压）—真空泵③滤饼脱落当