（矿业工程专业论文）加压过滤机的研制与应用.pdf

东北走学硕士学位论文 摘要 加压过滤机脱水技术是一项国际公认的先进技术成果，至今已有4 0 年的 历史，该项技术已日臻完善并广泛应用于固液分离的各个行业。 加压过滤机作为对分离面的多孔过滤介质在较高压差作用下，在过滤介 质的表面捕集悬浮液中的固体颗粒，达到滤液和滤饼分离的机械操作，并使 滤饼水分达到较低水平。 本文以翔实的实验研究数据和现场一手资料，充分论述了加压过滤机这一新 型的固液分离设备的研制和有关参数确定。实验和现场生产证明不论是煤 炭、化工、还是有色金属矿山等选矿过程中的固液分离，还是环保过程中的 污水处理，均可采用此设备。同时也为各行业的选用，提供了可靠的理论依 据和实际数据。加压过滤机的研制，填补了国内空白，并取得了四项国家专 利。 关键词：加压过滤机研制应用 l i 东北大学硕士学位论文 a b s t r a c t p r e s s u r i z e df i l t e r d e h y d r a t i o nt e c h n o l o g yi s a l la d v a n c e da c h i e v e m e n t l e g a l i z e d i n t e r n a t i o n a l l y f r o m1 9 6 0 ss t a r t i n gt or e s e a r c hi tt ot h i sd a y ，i th a s4 0y e a r sh i s t o r y t h i st e c h n o l o g yb e c o m e p e r f e c ti n c r e a s i n g l y a n di s a p p l i e d i n e v e r yi n d u s t r y a s s e p a r a t i o no f s o l i da n dl i q u i dw i d e l y p r e s s u r i z e df i l t e ri sn a m e l ym e c h a n i co p e r a t i o nm a k et h ef i l t r a t ea n dt h ef i l t e rc a k e s e p a r a t ea n dm a k et h em o i s t e rc o n t e n to f f i l t e rc a k em i n i m i z eb yc a p t u r i n gt h es o l i d g r a n u l eo nt h es u r f a c eo ff i l t r a t i o nm e d i u ms u s p e n d i n gi nt h el i q u i d ，u n d e rh i g h e r p r e s s u r eo f p o r o u s f i l t r a t i o nm e d i u ma ss e p a r a t ef a c e p r e s s u r i z e df i l t e ri st h ee q u i p m e n t t h a th a ss u c hf u n c t i o na s p a r t i c l ec a p t u r i n gt of o r mf i l t e rc a k e ，d e h y d r a t i o no ff i l t e r c a k e ，r e g e n e r a t i o no f f i l v a f i o nm e d i u ma n d d i s c h a r g i n g o ff i l t e rc a k e n e w o r k i n gp r i n c i f i l e o fp r e s s u r i z e df i l t e ri sa s f o l l o w s b yp l a c i n gt a i l o r m a d e a m e 矗c a np r e s sf i l t e ri nt a i l o r - m a d ec o n t a i n e ra n dp r e s s u r i n ga i ra sp o w e ri n s t e a do f v a c u u m i z i n g ，i ts e p a r a t e st h e s o l i da n dl i q u i d i th a sar e l i a b l e a i r t i g h te j e c t o ra n d a u t o m a t i cc o n t r o l l i n gs y s t e m a c c o r d i n gt o i t sf o r mp r e s s u r i z e df i l t e ri sc l a s s i f i e di n t od i s h p r e s s u r i z e d f i l t e r ， c a n i s t e ri n s i d ep r e s s u r i z e df i l t e ra n dt a m b o u ro u t p r e s s u r i z e df i l t e r t h ep r i m a r yt e c h n i q u ep a r a m e t e r so fp r e s s u r i z e df f l t e ra r ef i l t e ra r e a ，m o i s t u r eo f f i l t e rc a k e ，w o r k i n g p r e s s u r e ，p r i n c i p l ea x i sr e v ，s o l i dc o n t e n to f f i l t e rc a k e ，c o n s u m eo f a i ra n d o u t p u t o f f i l t e rc a k e f o r c a l c u l a t i n gt h ep a r a m e t e r so f p r e s s u r i z e d f i l t e rp r i m a r i l yc o n s i d e rt h eo p e r a t i n g c o s t s ，m o i s t u r ec o n t e n to f f i l t e rc a k ea n dc o n s u m eo f a i r ，i no r d e rt op r o v i d eu s e rw i t h b a s i st oc h o o s ep r o p e rm o d e l t h i se q u i p m e n ti sa p p l i e di ns e p a r a t i n gs o l i da n dl i q u i do fh e a dc o a lf l o t a t i o na t f i r s t ，t h e nu s e di nm a n yi n d u s t r i e sa sf e e d i i l gc a l c i u mi no r i g i n a lc o a l s m i t sa n da l u m i n a t h et r i a li sd i v i d e di n t ot e s t i n gt r i a l s e m i i n d u s t r i a lt r i a la n di n d u s t r i a l t h et r i a ld e v i c e i s p r e s s u r i z e df i l t e rb u ti t s f i l t e ra r e ai sd i f f e r e n t s e m i i n d u s t r i a lt r i a li s a p p l i e di n i n d u s t r ya sh e a dc o a lf l o t a t i o na n df e e d i n gc a l c i u mi no r i g i n a lc o a l - s m i t s a l u m i n aa n d d i s t i l l a t i o nw a s t e ro fa m m o n i aa n da l k a l i t h ep r o d u c t i v i t yo f p r e s s u r i z e df i l t e ri sp r i m a r i l ya f f e c t e db yw o r k i n gp r e s s u r e ， c o n c e n t r a t i o no f e n t e r i n gm a t e r i a la n dp r i n c i p l ea x i sr e v i ti sa l s oa f f e c t e db yf i l v a t i o n m e d i u m d i r e c t l y ，t h a ti sm e c h a n i cp e r f o r m a n c e ，p e e l i n gp e r f o r m a n c eo f f i l t e rc a k e ，f i l t e r v e l o c i t ya n dr e g e n e r a t i o nv e l o c i t y a f t e rr e s e a r c h i n g ，m a n u f a c t u r i n ga n da p p l i c a t i o np r e s s u r i z e df i l t e rf o r10y e a r s ， p u t t i n g f o r w a r dc o n c l u s i o na sf o l l o w s ： 1 p r e s s u r i z e df i l t e rh a sa d v a n c e dp e r f o r m a n c e m a r k e ds a v i n gr e s o u r c ee f f e c t 1 0 w r u n n i n gc o s ta n dh i g hp r o d u c t i v i t ya n dt h em o i s t u r ec o n t e n ti sl o w ，w i t l lt h ei n c e s s a n t d e v e l o p m e n t o fs c i e n c e i tw i l it a k et i l ep l a c eo f p i v o tp r e s s u r ef i l t e ra n dv a c u u mf i l t e r g r a d u a l l y 2 p r e s s u r i z e df i l t e rw i l lb ea p p l i e di nm a n yi n d u s t r i e ss e p a r a t i n gs o l i da n dl i q u i d g r a d u a l l y k e vw o r d s ：p r e s s u r i z e df i l t e r ，f i l t e rc a k e ，m o i s t u r ec o n t e n t ，a p p l i c a t i o n 1 1 1 声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中的研究成果归 山东煤矿莱芜机械厂所有。在论文中除引用了作者本人曾经出版的专著和论文外， 不包含有其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所 做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 本人签名： 日期： 力1 务民 垒竺曼：玉! 兰 东北大学硕士学位论文 1 概述 1 概述 1 1 加压过滤机的发展及其在中国的应用现状 加压过滤机脱水技术是一项国际公认的先进技术成果，发展到现在，工艺技 术方面已日益成熟，在世界的不同领域已开始应用于工业性生产。 最早由西德从六十年代着手研究，到八十年代初，当时西德的k h d 公司以 卡尔斯鲁大学的加压过滤机技术的理论研究为基础，经过五年的努力，于八五年 底试制成功了世界上第一台9 6 m 2t 业用盘式加压过滤机。至九零年共投入使用 的6 0 1 2 0m 2 设备已有十套，年处理能力达3 0 0 多万吨，占德国产煤量的2 5 3 0 ，凡商品煤水分超标的选煤厂均采用了加压过滤机代替其他过滤机。还生产 了o 1 2m 2 的加压过滤机，用于处理煤、铜、锌、铝等物料。 据九零年奥地利a n d r i t z 公司报道，于八六年从卡尔斯鲁大学获得了加压 过滤机制造许可证，到目前已生产了h b f 型7 2 1 2 0m 2 加压过滤机多套，大部 分出口。 七十年代中期，煤用加压过滤机的研究被列为我国的研究课题，由唐山院承 担，由于政治、资金等原因，停止几年，从八九年开始在借鉴国外技术和以往经 验教训基础上，用三年时间完成了中间试验，1 0 m 2 实验室用加压过滤机于九一年 五月通过煤炭部的技术鉴定。山东煤矿莱芜机械厂于九一年与唐山院签订了技术 合同，共同研制6 0 m 2 加压过滤机，并在枣庄八一矿选煤厂进行了工业性试验， 于九四年十月通过了原煤炭部鉴定。 该过滤机的特点是：( 1 ) 工作压力最高为o 3 5 m p a ： ( 2 ) 滤扇采用径向布 置：( 3 ) 排料口固定；( 4 ) 排料装置采用单开闸板。其主要技术指标是：工作 压力为0 2 0 3m p a 时，产品水分1 8 2 1 ：生产能力：3 0 0 8 0 0 k g m 2 h 。由试 验结果可以证明，其主要技术指标达到和接近国外同类产品的水平。由于受我国 东北大学硕士学位论文1 概述 的材料及工艺水平的限制，在气动元件、液压元件、密封件及易损件使用方面与 国外有一定的差距，但相同规格的加压过滤机价格仅为进口设备的1 4 。 随着中国经济的高速发展及对精煤需求量的增加，特别是大型钢厂、电厂等 对精煤水分的要求越来越严格、越精细。水分高不仅降低了焦煤的发热量( 水分 降低1 ，焦炉耗热可节省2 1 9 万焦耳吨煤) ，而且，还会给炼钢质量造成一系 列影响；同时，水分高还给运输、装卸车等环节造成一系列困难，如北方寒冷地 区冬天煤仓冻结，车皮冻结造成卸车困难等问题。 由于该设备有效地解决了选煤厂精煤水分偏高的难题，近几年来，它已越来 越多的引起了诸多选煤厂的高度重视。辽宁、黑龙江、四川、贵州、河南、陕 西、山西、安徽、河北、山东等地许多选煤厂家纷纷进行考察，并订货。到目前 为止，已有八十多台加压过滤机在各大洗煤厂投入工业性生产。运行结果证明： 加压过滤机是一种高效、节能、全自动操作的新型脱水设备，它有效的解决了盘 式真空过滤机长期存在的生产能力低，滤饼水分高以及由此引发的一系列弊病， 其主要特点是：( 1 ) 具有很高的生产能力。加压过滤机由于过滤压力的增加及 滤液系统的改进，使生产能力大为提高，在通常情况下，处理浮选糖煤时生产能 力为0 5 _ 0 s t l r l 2h ，比真空过滤机提高4 8 倍，对于粒度比较小，浓度比较低的 浮选精煤，真空过滤机处理比较困难，而加压过滤机则能胜任，即使是原生煤泥 也能处理。( 2 ) 滤饼水分低。在工作压力0 2 5 0 3 5 m p a ，压力下，浮选精煤脱 水，滤饼水分在2 0 以下，有效得解决了真空过滤机水分偏高的问题。( 3 ) 能 耗低。加压过滤机工作压力0 2 5m p a 。处理相同的物料时，能耗只有真空过滤机 的l 2 ，节省了大量的电力，具有很高的经济效益和社会效益。( 4 ) 全自动化操 作。整机( 包括部分辅机) 由计算机控制，运行情况通过调出不同的画面进行直 观的显示，该机的启动、工作、停止及特殊情况下的短时等待均为自动操作，液 位、料位自动调整和控制，具有自动报警及停止运转等功能，可以根据实际情况 修改程序以满足不同用户对工作状态的要求。 1 2 研制开发加压过滤机的简要过程 东北大学硕士学位论文1 概述 继g p j 6 0 3 盘式加压过滤机之后，莱芜煤机厂在加压过滤机已取得的成果的 基础上，加大了对它的研究力度。为了更好的确定某种物料选择加压过滤机作为 过滤设备提供依据及为某种可过滤料选择最佳的操作参数，使加压过滤机运行在 既经济又合理的工作状态下，达到比较理想的经济指标，莱芜煤机厂在九六年自 行设计并制作了2 m 2 试验机。通过该试验机，可以直接进行工业性试验，各行业 有关固液分离脱水要求的物料，都可以在此试验机上得出具有实践指导意义的结 果。 根据g p j 6 0 _ 3 盘式加压过滤机现场应用及用户反馈情况后，并总结2 m 2 试验 机的研制情况，发现g p j 6 0 3 盘式加压过滤机有诸多不足之处。为了使加压过滤 机性能更加可靠，技术更先进，自动化程度更高，借鉴国外先进技术，于九八年 对该加压过滤机作了较大改进：( 1 ) 加压仓部分：为减少其占地面积及其重 量，加压仓直径由原来中4 6 m 改为中4 3 m ，三鞍座支撑改为两鞍座支撑；快开门 增设内部开启装置，防止因误操作造成人身安全问题。( 2 ) 排料装置：排料仓 优化了结构，更便于制造；原来的液压油缸由内置式改为外露式，便于安装维 修；充气密封圈部分重新设计了结构，由原来的粘接式改为装配式。( 3 ) 搅拌 部分：原来的轴流式搅拌改为立式强力搅拌，除去了减速器，并使原来的轴向料 浆泄漏问题得到了彻底解决。( 4 ) 反吹系统：该系统可根据煤质条件选择使 用，对粘度较大的滤饼可增加卸料率。( 5 ) 电控系统：由于加压过滤机的工作 条件比较恶劣，机构动作比较频繁，故可靠的电控系统尤为重要。改进后的电控 系统采用工控机和可编程控制器进行控制，工控机完成数据的采集和工艺流程的 监控，可编程控制器则完成控制任务，此控制系统由在线动画监控，时时记录系 统各种工作参数，有报警和报警提示操作，各操作参数可在计算机界面上直观修 改。 随着加压过滤技术的不断发展和市场的开拓，莱芜煤机厂又开辟了化工行业 这一新领域。2 0 0 0 年，莱芜煤机厂为山东红日集团制造了一台8 m 2 筒式内滤加压 过滤机，用于处理化工原料一饲钙。该机结构设计合理，电器控制系统稳定可 东北大学硕士学位论文1 概述 靠，运行结果完全达到了工艺设计要求，这标志着莱芜煤机厂在加压过滤机研究 领域又有新的突破。2 0 0 1 年，该厂又为山西西曲、马兰等选煤厂设计了9 6 m 2 加 压过滤机，用于处理浮选精煤。g p j 9 6 盘式加压过滤机在充分吸收国内外同类产 品先进技术的基础上，以满足用户要求为目的，大胆创新，设计先进，结构新 颖，技术性能指标达到国际先进水平。它降低了成本，给制造厂和用户都带来明 显的效益，获山东省环境保护科学技术进步奖。2 0 0 2 年2 月，莱芜煤机厂为四川 自贡鸿鹤化工股份有限公司设计一台1 2 m 2 转鼓式加压过滤机，用于处理饲钙。 2 0 0 2 年5 月，莱芜煤机厂为山东铝厂设计制造了一台7 2 m 2 盘式加压过滤机，用 于处理铝精矿。2 0 0 2 年6 月，为贵州老屋基选煤厂设计一台4 0 m 2 盘式加压过滤 机用于处理浮选精煤。2 0 0 2 年8 月，为山西平朔设计了制造了4 台1 2 0 m 2 加压过 滤机，由于用户要求整机全天工作2 0 小时以上，且故障率不超过1 ，产量和水分 必须达到用户指定的技术指标，条件十分苛刻。为了满足用户要求，保证整机安 全运转，该机大部分部件采用不锈钢，其中电机减速器、气动部件、液压部件、 电器元件等都是采用原装进口。在此基础上，借鉴国外技术，设计制造了不锈钢 滤扇，用于此机过滤主部件的配置。不锈钢滤扇与普通的玻璃钢滤扇相比较，不 论在使用寿命还是使用效果上，都远远优于玻璃钢滤扇。可以说，无论从结构， 还是从整机配置方面来说，该机型已达到了国外同类产品的先进水平。 东北大学硕士学位论文2 加压过滤机的工作原理、结构及类型 2 加压过滤机的工作原理、结构及类型 2 1 工作原理 加压过滤机是将过滤机置于一密封的加压仓内，过滤机落料槽下有运输机， 在机头处有排料装置，待过滤的料浆由入料泵打入过滤机的槽体中，加压仓内充 进一定压力的压缩空气，在滤盘上，通过分配阀与通大气的汽水分离器形成压 差，这样，在加压仓内压力的作用下，槽体内的液体通过浸入悬浮液中的过滤介 质排出，而固体颗粒被收集到过滤介质上形成滤饼，随着滤盘的旋转，滤饼经过 干燥降水后，到卸饼区卸入运输机中，由运输机送到排料装置中，这样连续运 行，达一定量后，由排料装置间歇排出，整个过程全自动运行。 2 2 分类 图2 1 加压过滤机工作原理示意圈 f i g 2 1p r e s s f i l t e r sw o r k i n g 研n c i p l es c h e m a t i cd i a g r a m 根据加压仓内置过滤机的不同，可分为盘式加压过滤机，筒式内滤加压过滤 机，转鼓式外滤加压过滤机三种。 2 2 。1 盘式加压过滤机( 6 p j 系列) 东北大学硕士学位论文2 加压过滤机的工作原理、结构及类型 主要结构及其特点：主要由盘式过滤机、加压仓、排料装置、刮板运输机、 反吹系统、液压系统及电控系统组成( 见图2 2 ) ，其规格型号见表2 1 。 1 刮板运输机2 排料装置3 加压仓4 气控系统5 过滤机 6 清洗装置7 反吹装置8 排水器9 液压系统1 0 电控系统 图2 2 盘式加压过滤机简图 f i 9 2 2 d i s c p r e s sf i l t e rd i a g r a m ( 1 ) 盘式过滤机滤扇采用径向布置，与过滤轴方向垂直安装，形成圆盘式。 滤扇有普通玻璃钢滤扇和特殊的不锈钢滤扇两种，滤布主要有不锈钢丝和单丝布 两种，可根据不同的物料合理选用。滤液管采用外置式，在磨损后，便于更换。 搅拌装置为立式强力搅拌，当过滤的物料比重和粒度较大时，这种搅拌器也能胜 任，见图2 _ 3 。 ，2 ) 加压仓加压仓为i 类压力容器，由两鞍座支撑，两鞍座的下平面直接作 用在承重梁上。加压仓一端有一大法兰与活封头组成可拆卸连接，以便过滤机、 东北大学硕士学位论文2 加压过滤机的工作原理，结构及类型 刮板机进入。封头上设有由1 0 0 0 m m 人孔，便于人员与零部件的进出，另一侧有 通风门，停机时便于通风散潮气。 1 劳配阁! 导同装置j 鲜料装置二槽悻b 揽措孽bl | 孽盘，三怿动b 轴掌 图2 3盘式过滤机简图 f i 9 2 3d i s cf i l t e rd i a g r a m ( 3 ) 排料装置为加压过滤机关键部件，通过该部件可使形成的滤饼顺利排 出，并保证加压仓不卸压。该部件是由上下两个闸板构成两个独立的密封空间， 通过闸板的交替开关动作，将滤饼间歇排出到专用运输设备上。 ( 4 ) 刮板运输枕加压仓内将滤扇形成的滤饼收集，用刮板链条等并运送到排 料装置的上仓中。主要由头轮组，中间节，尾轮组组成，并设有断链保护装置。 ( 5 ) 反吹系统主要由反吹风包、反吹风阀、电磁换向阀和过滤器等组成。当 煤饼较薄或不易脱落时。可选用反欧投入工作提高卸饼率。 ( 6 ) 液压系统由液压站、加热器、风冷却器及高压油管等组成，为排料装置 的上、下闸板开关提供动力。 ( 7 ) 电控系统由控制柜、动力柜、和操作台三部分组成。由工控机和p l c 集 中控制，对上可进行数据通讯，对加压过滤机系统采用程序控制，参数监测调 整，具有操作提示及故障报警等多种功能。 东北大学硕士学位论文2 加压过滤机的工作原理、结构及类型 j 上p 工j * 瓶3 压封匿- 上硎谇j 料怔计 6 f e下用扳8 下闻件 图2 4 排料装置结构简图 f i 9 2 4 s t r u c t u r a ld i a g r a mo fd i s c h a r g e m e n t e q u i p m e n t 该机型主要使用于颗粒粗细不均，数量不等，沉降速度不高的悬浮液，如采 矿、煤炭、冶金工业、和水泥、淀粉、制糖、污泥处理、浮选、造纸等的大规模 生产。一般用于处理量大、易过滤的物料。 表2 1g p j 系列盘式加压过滤机主要参数 t a b l e2 1m a i n p a r a m e t e r so f g p js e r i e sd i s cp r e s sf i l t e r 处理浮选精煤时 过滤滤盘主机外形 型工作滤饼滤饼重量 面积直径功率尺寸 号压差水分产量 m n lk wm m n 乎a k g m 气。 g p j 6 0 a0 3 51 8 2 0o 3 - o 86 03 03 9 58 3 1 0 * 4 8 0 0 * 8 1 0 06 3 8 0 p j 7 20 3 51 8 2 00 3 - 0 87 23 04 l8 8 6 0 + 4 8 0 0 + 8 1 0 06 8 g p j - 9 6o 3 51 8 - 2 0o 3 1 0 ，89 63 05 19 9 6 0 * 4 8 0 0 * 8 7 0 07 6 0 p j 1 2 0o 3 51 8 2 00 3 0 81 2 03 o5 2 51 1 0 6 0 + 4 8 0 0 + 8 7 0 08 4 2 2 ，2 筒式内滤加压过滤机( g t j 系列) 东北大学硕士学位论文2 加压过滤机的工作原理、结构及类型 主要结构及其特点：主要由筒式过滤机、加压仓、排料装置、螺旋运输机、 洗涤系统、液压系统及电控系统组成。该机型与盘式加压过滤机的主要区别是过 滤机型式不同，详见图2 5 。 1 王传动 ：分配阁 3 转简 图2 5 筒式过滤机简图 f i g 2 - 5d r u m t y p ep r e s sf i l t e rd i a g r a m 过滤机部分是该加压过滤机的主要部件，其作用是将水与固体颗粒分开，实 现固液分离。该过滤机主要有三部分组成：一是主传动，为过滤机转筒提供动 力。二是分配阀，分为过滤区、洗涤区、干燥区和卸饼区，各区相互独立。根据 工作顺序，滤液管依次通过各区，在过滤区，实现固液分离，形成滤饼；在洗涤 区洗涤滤饼，进一步降低滤饼过滤离子的含量，在干燥区，进一步脱水干燥，在 卸饼区卸料，最后洗涤滤布，实现滤布再生。三是转筒，共分2 4 个过滤室，各 室之间相互独立，滤扇与转筒焊接为一整体，采用涤纶滤布，滤布固定是由纵向 压条和侧面压条在螺柱紧固力的作用下，分别从纵向和侧面压紧滤布，滤布破损 时，只需要将相应的压条拆下，更换好后，重新压紧压条即可，更换比较方便。 转筒转速采用变频调速，可在o 3 2 5 r r a i n 之间无级调速。 东北大学硕士学位论文 2 加压过滤机的工作原理、结构及类型 其余加压仓、排料装置、螺旋运输机、洗涤系统、液压系统及电控系统，与 盘式加压过滤机类似，在此不再赘述。 筒式内滤加压过滤机的过滤表面在转鼓内部，主要适于沉降速度较快( 沉降速 度大于8 m m s ) 、且粒度大小不均的物料的过滤脱水，可用于0 5 m m 以下的铜精 矿、铁精矿、镁精矿等比重较大的物料。其优点是：由于不需要浆液槽及搅拌 器，因而机器成本较低，进料浓度的变化不会给操作带来太多困难，过滤方向与 颗粒重力沉降方向一致，易过滤。 表2 2g t j 系列筒式加压过滤机主要参数 t a b l e2 2m a i np a r a m e t e r s o f g t js e r i e sd r u m - t y p ep r e s s f i l t e r 型 工作滤饼滤饼过滤 转简主机外形重 压差水分 产量面积直径功率尺寸 量 号 m p at n l 。h k wm mt 兰2 0 0 4 0 7 g 1 1 80 3 5 8巾2 97 74 9 3 0 + 3 7 4 0 + 5 3 8 02 2 7 ( 饲钙)( 饲钙) 7 1 11 6 - 2 g t j 1 0o - 3 51 0 巾2 91 25 3 0 0 + 3 7 4 0 + 5 3 8 02 4 2 ( 铁精矿)( 铁精矿) 7 - 1 11 6 - 2 g 1 1 2 0o 3 52 0 巾2 91 26 0 0 0 + 3 7 4 0 + 5 7 0 02 7 6 ( 铁精矿)( 铁精矿) 2 2 3 转鼓式外滤加压过滤机( f i w o 系列) 主要结构及其特点：主要由转鼓式过滤机、加压仓、排料装置、螺旋运输 机、反吹系统、洗涤系统、液压系统及电控系统组成，详见圈2 6 。其规格型号 参见表2 3 。 表2 3g w j 系列转鼓式加压过滤机主要参数 t a b l e2 , 3m a i n p a r a m e t e r so f g w js e r i e sr o t a r yc y c l i n d e rt y p e 工作滤饼滤饼过滤转简主机外形重 型号压差水分产量面积直径功率尺寸量 m p a k g m - 2 h i m mk wm mt 1 32 3 5 g w j 1 00 3 51 0由2 3 52 8 25 3 0 0 4 4 0 0 + 8 5 5 0 5 1 ( 重碱)( 重碱) 0 3 5 2 00 5 0 9 5 g w j 1 21 2由2 01 2 7 75 7 5 0 + 3 4 0 0 + 5 7 1 22 6 0 4 ( 饲钙)( 饲钙) - 1 0 - 东北大学硕士学位论文2 加压过滤机的工作原理、结构及类型 转鼓过滤机主要由槽体、转鼓、分配阀、滤扇、轴承、搅拌器等组成。转鼓 部分是过滤机的主要部件，外表面用隔条沿圆周方向分成一定数量的过滤室，室 与室之间严格密封，互不通气。在过滤室上铺设方形滤扇，它一方面与筒面形成 通道，使滤液流通；另一方面，支撑滤布。滤扇外面裹有滤布，沿轴向每隔 6 0 - 7 0 r a m 间距缠绕不锈钢丝，使滤布紧紧固定在滤扇上。在每个滤室上连接有滤 液管，分别与对应的喉管通过柔性节相连，喉管在简体的端部，与分配阀处的动 片相通。滤液经分配阀处的滤液管排出到汽水分离器，由汽水分离器再排至大气 中。 甄连未一转鲈二麓南- 情辱：抗# 嚣。轴呻。，一k 眨 图2 6转鼓式过滤机简图 f i 9 2 6r o t a r yc y e l i n d e rt y p ef i l e rd i a g r a m 主传动电机经减速器后带动转鼓旋转过滤，每个过滤室顺次通过过滤区、干 燥区、反吹区、和滤布洗涤区。在吹落区，滤饼受吹风刮刀作用卸料，在洗涤 区，高压清水进行滤布洗涤，恢复其透气性，实现滤布再生，准备下一次过滤。 转鼓式外滤加压过滤机广泛用于化工、冶金、食品、石油精炼、造纸以及废 水处理等工业部门，用于分离流动性不好，不太稀薄且物性稳定的悬浮液。适用 东北大学硕士学位论文2 加压过滤机的工作原理、结构及类型 于分离的固相颗粒粒度为o 0 1 l m m 、易过滤的悬浮液，具有连续操作、处理量 大、滤布易再生、滤饼能洗涤的优点。如果转鼓过滤面在悬浮液中停留5 分钟， 还不能形成3 m m 厚度的滤饼时，不宜采用此加压过滤机。对于固相浓度高或颗 粒粗的悬浮液，当固相沉降速度大于1 2 m m s 时，也不宜采用此加压过滤机。 2 3 加压过滤机的生产工艺系统 2 3 1 加压过滤机生产工艺系统流程 加压过滤机生产工艺系统流程如图2 7 所示。 低压风机浮选机 圆盘给料机 ， 皮带 料仓 图2 7 加压过滤机生产工艺系统 f i 9 2 7s y s t e mo f m a n u f a c t u r et e c h n o l o g yo f p r e s sf i l e r 2 3 2 加压过滤机生产系统设备布置 加压过滤机生产系统设备布置如图2 8 所示。 东北大学硕士学位论文2 加压过滤机的工作原理，结构及类型 低压风机 低压风机_ 1 风包 亓_ | 液压泵站 覆 藤而一_ 图2 8 加压过滤机生产系统设备布置示意图 f i g 2 8e q u i p m e n ta r r a n g e m e n td i a g r a mo f m a n u f a c t u r es y s t e mo f p r e s sf i l t e r 1 3 东北大学硕士学位论文3 加压过滤机主要技术参数的测定 3 加压过滤机主要技术参数的测定与计算 在实际应用中，应根据具体的工艺要求，期望加压过滤机工作在既经济又合 理的工作状态下，达到比较理想的工作指标，这就需要做一系列的实验来取得最 佳操作参数。这一过程一般要经过三个步骤。第一步，取具有代表性的物料样 品，在试验室如图3 1 加压过滤装置中进行初步试验，为选用加压过滤机作为该 物料过滤设备的可行性分析提供依据，并为以后的试验收集基础资料。如果该过 滤物料具有类比性，也可省去第二步。第二步，进行半工业性试验，即取较多的 具有代表性的物料，在试验机上进行连续、接近实际工作状态的过滤试验，以取 得滤饼水分、生产率、及空气耗量等技术指标，以确定加压过滤机过滤面积的大 小、供风量的多少。第三步，工业性试验。当把加压过滤机作为一个工艺系统中 的过滤设备时，还需要做出工作压力与滤饼水分和生产率的关系、主轴转速与滤 饼水分和生产率的关系、滤布的影响，以便对操作参数进行优化，使加压过滤机 处于更好的运行状态。加压过滤机参数测定装置系统参看图3 1 。 i 扎f 手t o b 牟：兰i 3 1 加压过滤机的主要技术参数( 以g p j 型为主) 加压过滤机的主要技术参数如下： ( 1 )过滤面积 m 东北大学硕士学位论文 3 加压过滤机主要技术参数的测定 ( 2 )工作压力 ( 3 )主轴转速 ( 4 )滤饼水分 ( 5 )滤液含固量 ( 6 )耗风量 ( 7 )滤饼产量 3 2 各参数之间的关系 3 2 1 滤饼含水量的计算 m 3 m 2 h k g m 2 h 滤饼含水量实际上是滞留在滤饼空隙中的流体量，与滤饼的饱和度及滤饼空 隙有关。如果滤饼空隙部分被流体所填充，则将流体( 润湿性流体) 所占的空隙 容积与滤饼整个空隙容积的比率，称为滤饼内存流体的饱和度( 简称滤饼的饱和 度) ，即： 。滤饼空隙中润湿流体体积 62 1 而墨雨醉矿 ( 3 1 ) 形：s 三盟 ( 3 2 ) 1 一sp s 式中w 。滤饼的含水量，； s 滤饼饱和度，无因次； p 0 润湿流体密度，g c m 3 e 空隙率； 风固体密度，g c m 3 。 一般情况下，滤饼饱和度与压强的关系可以认为是对数函数关系，如下图 3 2 所示，压力与空隙率的关系如图3 3 所示。 a m l 归 东北大学硕士学位论文 3 加压过滤机主要技术参数的测定 p m pa 图3 2 饱和度与施加压强关系 f i g 3 - 2r e l a t i o no fs a t u r a t i o na n df o r c i n gp r e s s u r e 图3 3 滤饼空隙与压力关系 f i g 3 3r e l a t i o no ff i l t e rc a k ei n t e rs p a c ea n d p r e s s 由此可以看出，采用高压力可以降低滤饼的水分，但当滤饼水分降低到一定 程度后，再提高压力，水分降低不明显。 3 2 2 物料过滤特性测试的基本原理 由滤饼过滤的基本速度方程，在恒压过滤时， ry 一 矿k + b ( 3 3 ) 昙基。 蜒罢避如幂8 东北大学硕士学位论文 3 加压过滤机主要技术参数的测定 k ；2 ( 1 - m s ) ( 3 4 ) a p s c r m 6 ：尝 ( 3 5 ) 血 。 式中s 料浆中固体与液体之比 v 单位面积上得到的滤液体积。m 3 m 2 ： 口，滤饼的平均比阻力系数，m k g ； t 过滤时间，s ； p 过滤推动力，p a ； 胄。过滤介质阻力，l m ； m 滤饼中所含液体与固体之比： p 滤液的密度，k g m 3 滤液的粘度，p a s 。 变换式( 3 4 ) 可得： 口：2 4 t p _ ( 1 - 一m s ) ( 3 6 ) 口2 一 ( 6 ) k p p s 由式( 3 3 ) 可知，若方程式( 3 3 ) 的斜率可求得，则由物料的基本参数可求滤饼 的平均阻力系数，所以在恒压过滤时如能测的一系列的过滤时间和单位过滤面积 的滤液量，则可用作图法求得式( 3 3 ) 的斜率。 在一定范围内，可以用下列经验公式来表示可压缩性滤饼比阻力系数与过滤 压力之间的关系： 口= ( p ) ”( 3 7 ) 式中口。单位压力降时滤饼的平均比阻力系数； n 滤饼的可压缩性系数。 由式( 3 7 ) 得： i g o c 。= l gc r o + n l g a p( 3 8 ) 东北大学硕士学位论文3 加压过滤机主要技术参数的测定 由式( 3 - 8 ) 知，如方程式的斜率可求得，则该物料的可压缩性系数可得到，所以 当求得了物料一系列不同压力和恒压过滤滤饼平均比阻力系数的关系，则可通过 公式( 3 8 ) 求得该物料的可压缩性系数。 3 2 3 测试装置和方法 3 2 3 1 滤饼的平均比阻力系数 测试滤饼的平均比阻力系数可用恒压过滤试验装置，如图3 4 ，图中的加 压过滤面积为0 0 1 0 4 m 2 ，操作压力为0 2 5 0 6 m p a ，过滤时压缩空气经减压阀将 恒定的压力加在料浆上，用高精度表指示过滤压力。试验时，把一定体积的料 浆搅拌均匀后用入料泵打入过滤室中，通过电磁阀把恒定压力的压缩空气送入 过滤室的液面上，使过滤在恒压下过滤，同时记录过滤时间和滤液体积。试验 结束后测量滤饼厚度、重量及水分，由t v 关系可换算t v v 关系，然后用作 图法求得仉，v 的斜率1 k ，使用式( 3 6 ) 和有关数据计算得到滤饼的平均比 阻力系数。 日 7 + ： ： + ? 、 ： _ _ 。 干。i一 r 一一一 l 搅拌嚣：加正过媾至3 崦藏计量筒。| 瓯压阀5 压专最 图3 4 加压过滤试验流程图 f i g 3 4f l o wc h a n t o fp r e s sf i l t e re x p e r i m e n t 3 2 3 2 滤饼的可压缩性系数 - 1 8 - _ 垄l 东北大学硕士学位论文3 加压过滤机主要技术参数的测定 滤饼的可压缩性系数，也可以在图3 4 所示的装置中进行，用上述相同的 方法测试不同的过滤压力时物料平均比阻力系数，通常为减小测试的滤饼的可 压缩性系数的误差，往往所测试的过滤压力范围内取7 9 个不同的压力，分别 测试相应的滤饼平均比阻力系数，然后按式( 3 8 ) 用作图法即可求得方程的斜 率，即为该物料的可压缩性系数。 滤饼的可压缩性系数表现了滤饼的平均比阻力系数，随着过滤压力的升高 而增加，一般n = 0 l ，当n _ + o 时，滤饼为不可压缩的，此时提高过滤压力，过 滤速度增加不明显，使用过高的过滤压力是不经济的，且不安全。 3 2 3 3 滤饼的脱水性测试 加压过滤机的脱水主要是置换脱水，过滤结束时的滤饼，固体颗粒空隙间 充满了液体，可以假设无数的细颗粒之间的间隙为长短或直径不完全相同的毛 细管，这些细管中在过滤刚结束时充满了液体，此时的含水量为饱和状态，即 s = 1 。 s ：鲨堡堕鎏堡签塑 。滤饼中的空隙体积 所谓的置换脱水就是用孔去置换毛细孔中的液体，为了使液体在毛细孔中发 生流动，就要求有一定的压力差，称使毛细孔中的液体开始流动的压力差为开始 压力。随着置换脱水的进行，毛细孔中的液体将逐渐被孔所代替，当液体在滤饼 中不再发生任何微观的流动时，此时滤饼的降水亦不能靠置换方式来进行了，大 多数的滤饼置换脱水在到达这一点之前早就停止了，用置换方法所能达到的极 限，称最终含水率，用s 。来表示。在滤饼的置换脱水中，开始压力是一个很重要 的参数，因为当脱水压力小于此值时，滤饼内的液体不发生流动，置换脱水不可 能发生，通常开始压力用下式表示： 仇：塑与塑 ( 3 9 ) 疆 式中 巩开始压力差，n m 2 ； d r 液体表面张力，n m 2 ； d 名义离子直径，m ； 东北大学硕士学位论文3 加压过滤机主要技术参数的测定 f 滤饼的平均空隙率。 ；：1 旦 p s l 式中p s 固体颗粒的密度，k g m 3 ； 矿单位面积上的干滤饼重量，k g m 2 ： 三滤饼厚度，m 。 粒子的名义直径可由下式计算： d = 1 3 4 ( 3 1 0 ) ( 3 1 1 ) 随着脱水过程的进行，滤饼的含水率不断下降，脱水进行到一定时刻的脱水 率为s ，： 驴诗 ( 3 1 2 ) 式中s ，脱水率； s 。滤饼置换脱水的极限含水率； s 滤饼置换脱水进行到某一时刻的含水率。 如果用试验的方法能测出开始的压力、最终含水率、脱水时间或脱水所消耗 的气体量与脱水率之间的关系，也就了解