陶瓷过滤机增设气冲洗滤板的实验研究

赵国英

(新疆阿舍勒铜业股份有限公司哈巴河836700)

陶瓷过滤机增设气冲洗滤板的实验研究

赵国英

(新疆阿舍勒铜业股份有限公司哈巴河836700)

传统的陶瓷过滤机滤板的清洗方式主要为超声波与酸或者碱配合进行清洗，耗费水量较大、清洗成本较高，为了能够进一步减少清洗时用水量及降低清洗滤板成本，该厂试验特别对陶瓷过滤机的清洗方式进行改造，试验采用增设气冲来进行反冲洗滤板。

滤板清洗方式进行改造气冲

1 引言

陶瓷过滤机是根据毛细作用原理，结合陶瓷技术发展，自行开发研制的高科技固液分离产品，具有过滤效率高，生产成本低、节能降耗、清洁环保等优点，可广泛应用于冶金、选矿、化工、环保、造纸、石油、煤炭、染料等行业，是当今世界最新一代固液分离产品。

2 陶瓷过滤机的工作原理

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，利用微孔陶瓷过滤板其独特通水不透气的特性，抽取陶瓷过滤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过滤板上，固体物料因不能通过微孔陶瓷过滤板被截留在陶瓷板表面，而液体因真空压差的作用及陶瓷过滤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。

3 陶瓷过滤机的结构与工作方式

3.1 结构

陶瓷过滤机主要由辊筒系统、搅拌系统、给排矿系统、真空系统、滤液排放系统、刮料系统、反冲冼系统、联合清洗（超声波清洗、自动配酸酸洗）系统、全自动控制系统、槽体、机架几部分组成，见图1。

3.2 工作方式

（1）吸浆过程：在驱动装置的带动下,辊筒连同过滤板围绕主轴朝刮刀方向旋转,在真空泵负压作用下,浸没在矿浆中的陶瓷过滤板吸附矿浆,固体物吸附在滤板表面,滤液吸入滤液罐中由滤液泵排放掉。

图1 陶瓷过滤机工作原理图

（2）吸干过程：滤板旋转出液面,在真空泵产生的负压下,吸附在滤板表面的滤饼被干燥,滤液吸入滤液罐中由滤液泵排放掉。

（3）刮料：吸附着被干燥后滤饼的过滤板转过刮刀时,刮刀将滤饼刮落,经由输送设备运到目的地。

（4）反冲洗过程：刮除滤饼后,滤液泵将一部分滤液经由清洗管路、分配头打入过滤板,从内向外将残留在其表面的物料冲洗掉,保持滤板的过滤效率。

（5）联合清洗过程：酸洗（通常用稀硝酸）是将酸与清水混合（浓度1～3%）经分配头打入过滤板,再联合超声波振动，从内向外对滤板微孔内的堵塞物进行溶洗。

4 陶瓷过滤机滤板的结构特征

陶瓷过滤板是陶瓷过滤机的核心部件,属于多孔功能陶瓷新型材料,其上布满纵横交错、互相贯通的毛细微孔(孔径1.5μm左右),由于毛细作用,陶瓷过滤板接触待过滤料浆后,液体无需外力作用,自动进入微孔通道中,固体被阻隔在滤板表面。其结构及原理见图2。

图2 陶瓷过滤板结构及工作原理图

陶瓷过滤板的特殊材质及结构决定了它的特点,一般强度好，耐磨损耐腐蚀，使用寿命长，同时因为其强度好，微孔无变形，技术指标稳定无波动；二是微孔小（1.5μm左右），毛细作用强，滤液自动吸入微孔中，真空泵的作用是把滤液排出，节约能耗；并且由于工作时微孔过水不过气，过滤压差高（真空度可达0.098MPa）,滤饼水分低，过滤机利用系数高是因为微孔小，使得滤液中的悬浮物含量低（鞍钢东鞍山烧结厂实测为21mg∕L）,滤液清澈，可作现场环水使用，杜绝环境污染及金属流失，节约水资源。

5 清洗方式

5.1 滤板的酸洗

这是过滤循环中关键步骤，每一块陶瓷板的过滤效率的高低在于被过滤的物料是否最大限度从陶瓷板的细孔中被清除干净。每一过滤循环完成后，陶瓷板立即被反冲洗水清洗，反冲洗水的压力约为0.5～0.8bar，冲洗时间为2～5s，这样就洗掉了由于滤饼与刮板之间的间隙所引起的残留滤饼及磁片表面微孔中的细小颗粒。然而长时间的运行仅靠反冲洗水是不能将过滤磁片表面上的细小颗粒及碳酸钙、硫酸钙之类的化学物质清洗干净的，为了保持滤片的透气性。该机配备有超声波和酸洗的联台清洗，超声波振荡器安放在两个滤盘之间，清洗时箱体内部装有一定水位的水，超声波振荡器工作时，滤盘周围的水面就会产生了很强的气穴与机械刷洗的效果类似。为了加强清洗的效果同时还配合有酸洗，一般采用约1%的稀硝酸与反冲洗水同时清洗滤片，每次联合清洗问隔可根据实际情况而定。清洗的整个过程可以采用自动或手动，根据用户自己的要求而定。该设备的运转过程可完全(或部分)由PLC控制，具有较高的自动化程度。主要的运行参数为槽体液位、滤液罐液位、反冲洗水压力、真空度等都实现了自动检测和控制。筒体和搅拌器的转速由变频调整，以实现无级调速。整套设备配有完美的联锁保护报警功能，确保设备能够长期可靠的运行。

5.2 碱内外清洗

由于反冲洗水使用工业水，含固体颗粒较多，加上矿浆中含2号油及水玻璃等化学药剂伴随矿浆进入槽体，经过滤板吸附，使滤板堵塞严重，而一般的超声波加硝酸清洗难以清洗干净，导致滤板的吸附效果变差，所以经过一段时间（一般一周左右）要对陶瓷过滤机进行碱内外清洗，碱内洗时，把酸罐内酸液的更换成碱液（pH大于12），在进行超声波和碱洗。碱外洗时，一般加入2包片碱（即100kg）到槽体加水稀释后，再加超声波进行清洗。这样经过碱洗滤板的吸附效果会更好，延长了滤板的使用寿命。

6 清洗过程存在的问题及增设气冲洗的方案

6.1 采用水反冲洗的不足之处

该厂的陶瓷真空过滤机从安装使用至现在，由于本身系统设计的原因，其滤板的反冲洗水一直都使用工业水，工业水直接通过过滤罐内的滤芯进行过滤工业水，由于工业水中的固体悬浮杂质较多，使得滤芯更换频繁，约2小时换一次，一次更换5个滤芯，而且陶瓷过滤板的毛细微孔也容易被堵塞，这样不仅影响设备的正常运行，大大影响了陶瓷真空过滤机的使用效率，而且还直接影响陶瓷过滤机滤板的使用寿命，同时使过滤机在清洗过程中增大了硝酸和片碱的使用量，导致生产运行成本的增加，另外又增加了操作人员的工作强度。此外，在长期使用设备工作中，分配头处的陶瓷板的磨损严重，导致反冲洗水泄漏，影响反冲洗的水量，滤板表面无法快速冲洗干净，影响二次吸附效果，同时漏出的水又影响环境卫生，不利于向创建无泄漏车间的目标前进。

6.2 气反冲洗的优点

陶瓷过滤板是陶瓷过滤机最核心的部件，影响陶瓷过滤板的使用寿命及挂矿效果最重要的是清洗环节。由于气体流速快、反冲洗压力可持续保持在0.5MPa，在相同时间内气体清洗效率比水清洗效率要高许多，可以有效的清除堵塞物，较好地疏通滤板的毛细微孔，延长陶瓷板的使用寿命。

陶瓷过滤机在正常工作状态下，反洗水与气冲洗切换使用，这样可节约了大量的水资源，极大减少滤芯使用数量，降低车间工人劳动强度，解决了水质不好以及对于水资源匮乏这一重要难题。

采用气反洗时，由于气体的流速远远大于反洗水的流速，在相同时间内气体清洗效率比水清洗效率要高出许多，可以有效的清除堵塞物，疏通管道，大大延长陶瓷滤板的使用寿命。

6.3 改造方案

在滤芯的出水端处增加一个三通，且分别配上控制阀门，用于切换反冲水和气冲洗，在开机前先用反冲水对滤板进行反冲洗，主要是对滤板进行湿润处理，防止开机时滤板干燥而导致爆裂，过滤生产时再切换到气反冲洗，这样就可以在设备运转的当中使用气冲洗滤板，可有效的进行冲洗，另外，可避免矿浆由于反冲洗水冲洗滤板而导致矿浆的浓度变稀，保证过滤时的浓度。如图，以下是根据现在陶瓷过滤机使用时反冲洗水的具体位置，要安装一个三通的位置，见图3。

图3

需采购一台全无油空压机，使用无油空压机，可防止使用有油空压机中导致部分的油通过气冲的压力进入陶瓷滤板中，这样就避免了陶瓷滤板被油所堵塞。所以采用一台无油空压机参数见表1。

表1

6.4 改造后可能存在的问题

空压机使用时间较长或未及时维修，气体内混有机油进入对陶瓷滤板，对滤板的使用效果有较大的影响。

空压机气体气冲的压力未调节在0.5MPa以内，可能导致滤板受压较大而导致滤板的破裂。

要增设气冲洗的设备，对于目前使用的泄漏严重的陶瓷分配头需要敲掉重新装配，并需备好备件。

6.5 改造后的优势

节约水资源。只需用原来的用水量的1∕10，并且泄漏的气体不会象工业水一样影响环境卫生，利于向创建无泄漏车间的目标前进。

节省滤芯。以陶瓷过滤机现在的生产周期计算：即每工作7个小时，整台机清洗为1个小时。改为气反冲洗后，只在整机清洗时才用到折叠滤芯过滤工业水，可节约了7∕8的折叠滤芯用量，减少了成本的消耗。此外也减少工作人员频繁更换折叠滤芯，提高工作人员生产效率。

延长了陶瓷过滤机滤板的使用寿命。假若以前使用滤板的使用寿命为一年，而增设了气反冲洗后可以最少延长陶瓷滤板半年的使用寿命，这又无形中降低生产费用。

不会降低矿浆的浓度。以一台45m2陶瓷过滤机为例，矿槽容量为9m3,反冲洗水每小时向槽内排放水量可达7m3，大大降低了矿槽内矿浆的浓度。从而提升了陶瓷过滤机过滤时的使用效率。

节约了酸和碱的用量。增设气冲洗滤板，滤板的吸附效果较好，在清洗过程中就可减少硝酸及片碱的用量从而降低了经济成本。

7 结语

陶瓷过滤机过滤效率高，节约能源，运行成本低，滤饼水分低，滤液可回用，节约水资源并杜绝环境污染的发生；设备采用PLC全自动控制，操作维护简便，劳动强度低;针对国内各种工业物料及相关工艺，对陶瓷过滤机进行全面优化，若能根据实际情况对滤板的清洗增设气冲洗的方式，可进一步优化设备，节约成本，利于环保，达到更好的综合效益。

[1]《选矿设计手册》编委会，选矿设计手册[M].北京:冶金工业出版社.

[2]吴伯明.正确使用陶瓷过滤机提高其设备产能[A].第五届全国矿山采选技术进展报告会论文集[C]，2006,1.

[3]胡岳华,冯其明.矿物资源加工技术与设备.科学出版社，2006.

[4]罗升,胡岳华.陶瓷过滤机的清洗实践与探讨[J].矿冶工程;2004，01.

收稿：2015-03-09

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