微孔過(guò)濾機(jī)在超細(xì)輕質(zhì)碳酸鈣中的過(guò)濾應(yīng)用

2022-11-06 21:24:27

超細(xì)粉體的過(guò)濾特點(diǎn)：

(1) 超細(xì)粉體屬于微米與亞微米級(jí)(甚至納米級(jí))，目前無(wú)機(jī)或有機(jī)超細(xì)粉體均小于10μm，通常只有1μm左右，有的大部分小于1μm；

(2) 由于微粒細(xì)，鍋爐濾餅的阻力大，(為了后面干燥操作能節(jié)省能源，粉體過(guò)濾必須形成較干濾餅，盡量不形成含水量很高的濃漿)，因此過(guò)濾的難度大；

(3) 由于微粒細(xì)，一般的濾布濾網(wǎng)難以完全濾住，過(guò)濾效率不太高，需要孔徑相當(dāng)小的微孔過(guò)濾介質(zhì)，方能高效地將所有微粒都截流住；

(4) 由于微粒細(xì)，微粒易進(jìn)入過(guò)濾介質(zhì)的毛細(xì)孔，過(guò)濾介質(zhì)的堵塞阻力增加較快，如果該過(guò)濾介質(zhì)不能用簡(jiǎn)易的高壓氣體反吹法進(jìn)行高效再生，那么過(guò)濾介質(zhì)的消耗量太大，操作成本太高，操作也相當(dāng)麻煩；

(5) 有機(jī)超細(xì)粉體，多數(shù)是親水性，無(wú)機(jī)超細(xì)粉體，有的屬親性水性，有的屬憎水性。對(duì)親水性粉體，由于微粒表面有水化層，具有壓縮性；對(duì)憎水性的粉體，由于沒(méi)有水化層，細(xì)的微粒往往會(huì)在濾餅層中進(jìn)行水力位移，使濾餅層阻力不斷增加(甚至使過(guò)濾介質(zhì)的阻力也很快加大)，形成假性可壓縮性濾餅，這種假性可壓縮性在低壓過(guò)濾時(shí)較明顯，當(dāng)過(guò)濾壓力增加到一定值，就呈現(xiàn)不可壓縮的濾餅特性。

超細(xì)粉體的上述特性，使化工生產(chǎn)用的過(guò)濾介質(zhì)的選用，過(guò)濾介質(zhì)的再生方法選擇，過(guò)濾性能參數(shù)的測(cè)定，過(guò)濾機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)均有一定的特殊性。

超細(xì)輕質(zhì)碳酸鈣

1. 物料來(lái)源：該公司采用板框壓濾機(jī)過(guò)濾，一些細(xì)的物料穿漏，本實(shí)驗(yàn)的物料系這些穿漏物料的沉淀物。

2. 物料粒度：原為40nm，但物料在水中會(huì)自動(dòng)弱絮凝，形成顆粒為300—500nm假性絮凝體。

3. 過(guò)濾介質(zhì)：選PE-S1、PE-S2、 PE-S3過(guò)濾介質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)。PE-S1過(guò)濾起動(dòng)時(shí)有穿漏，10分鐘后，開(kāi)始變清，PE-S2與PE-S3起動(dòng)后濾液澄清透明，濾液濁度不超過(guò)3NTU，說(shuō)明過(guò)濾效率接近100%。特選型作為物料的過(guò)濾介質(zhì)。

4. 過(guò)濾濾餅平均比阻α與濾餅濕含量測(cè)定：

過(guò)濾面積：78.5*10-4m2

每批過(guò)濾物料總體積：1立升

試驗(yàn)物料中固體濃度：4%（重量）

過(guò)濾壓差 Dp(Mpa)	過(guò)濾時(shí)間（s）	濾餅厚度 (mm)	濾餅平均比阻α (1/m2)	壓氣脫水時(shí)間 (min)	濾餅濕含量 (%)
0.1	5601	11	1.41*1014	7	24.7%
0.2	2938	11	1.81*1014	6	27.2%
0.4	1848	11	1.85*1014	7	25.1%

5. 平均比阻α與壓差之間Dp的關(guān)系式：由表1的平均比阻數(shù)據(jù)，可歸納出平均比阻α與壓差Dp之間的數(shù)學(xué)關(guān)系式：

α=1.855*1014-3.63*1023*Dp-3.304 (1)

由關(guān)系式(1)可分析出，這物料的濾餅在低壓差下有一定的可壓縮性，壓差愈高，壓縮性愈小，最后成為不可壓縮性濾餅。最大的濾餅平均比阻為α=1.855*1014(1/m2)。由此表明壓力愈高，過(guò)濾速度愈大，因此，在裝置允許范圍內(nèi)，可選較高壓差進(jìn)行過(guò)濾。

高嶺土：

1. 物料來(lái)源：取自?xún)?nèi)蒙xx高嶺土開(kāi)發(fā)公司。

2. 物料粒度：-10μm>90% d50=3.6μm。

3. 過(guò)濾介質(zhì)：經(jīng)選擇PE-S2可達(dá)到按近100%過(guò)濾效率，一開(kāi)始就可得到澄清濾液。

4. 過(guò)濾濾餅平均比阻α與濾餅濕含量測(cè)定：

過(guò)濾面積：78.5*10-4m2

每批過(guò)濾物料總體積：1立升

試驗(yàn)物料中固體濃度：20%（重量）

過(guò)濾壓差 Dp(Mpa)	過(guò)濾時(shí)間（s）	濾餅厚度 (mm)	濾餅平均比阻α (1/m2)	壓氣脫水時(shí)間 (min)	濾餅濕含量 (%)
0.2	2146	27.1	3.57*1014	7	34.8%
0.28	1576	27.1	3.87*1014	5.37	35.1%
0.4	1240	27	3.98*1014	7.1	34%

5．平均比阻α與壓差之間Dp的關(guān)系式：

由表2的濾餅平均比阻α與壓差Dp之間的數(shù)據(jù)，可歸納出α與Dp之間的關(guān)系式：

α=4.02*1014-4.92*1027*Dp-3.264 (2)

由關(guān)系式(2)也可確定該物料在低壓差下有一定壓縮性，壓差愈高，壓縮性愈小，最后也形成不可壓縮性濾餅，最大的濾餅比阻為α=4.02*1014(1/m2)。

(三) 絹云母：

1. 物料來(lái)源：取自安徽揚(yáng)天粉體有限公司。

2. 物料粒度：0.4-0.5μm 10% 0.5-1μm 30%

1-5μm 40% >5μm 20%

3. 過(guò)濾介質(zhì)：PE-S1在Dp=0.02Mpa起動(dòng)壓差下有一點(diǎn)穿漏，而PE-S2在Dp從0.2-0.4Mpa不穿漏，濾液濁度不超過(guò)3NTU,故選PE-S2作過(guò)濾介質(zhì)。

4. 過(guò)濾濾餅平均比阻α與濾餅濕含量測(cè)定：

過(guò)濾面積：78.5*10-4m2

每批過(guò)濾物料總體積：1立升

試驗(yàn)物料中固體濃度：20%（重量）

絹云母

1. 物料來(lái)源：取自安徽揚(yáng)天粉體有限公司。

2. 物料粒度：0.4-0.5μm 10% 0.5-1μm 30%

1-5μm 40% >5μm 20%

4. 過(guò)濾濾餅平均比阻α與濾餅濕含量測(cè)定：

過(guò)濾面積：78.5*10-4m2

每批過(guò)濾物料總體積：1立升

試驗(yàn)物料中固體濃度：20%（重量）

過(guò)濾壓差 Dp(Mpa)	過(guò)濾時(shí)間（s）	濾餅厚度 (mm)	濾餅平均比阻α (1/m2)	壓氣脫水時(shí)間 (min)	濾餅濕含量 (%)
0.2	942	25	1.41*1014	14	21.1%
0.28	982	25	1.76*1014	22	22.7%
0.4	643	26	1.81*1014	8.5	29.2%