1、压滤机的工作原理
压滤机的工作原理，是依靠重力、压力和支撑力的共同作用。压滤机在处理悬浮液时，会依靠重力和外界施加的压力，促使悬浮液向特定的方向流动，悬浮液内的杂质会受到过滤介质的支撑力而被截留，实现滤液与杂质的分离。
2、压滤机的工作方式
压滤机是使用滤布作为过滤介质，滤布多被铺在压滤机的板框或条带上，滤布的铺放必须平整无打折，否则会影响过滤的效果。压滤机通常会设计有专门安装和固定滤布的部件，例如板框压滤机会使用压紧板来固定滤布及滤板。
压滤机在操作时，会通过泵或皮带等设备，将悬浮液输送到操作部位，之后悬浮液会在重力和压力的作用下流动，滤液汇入压滤机的集液部件，而滤布对悬浮液中的杂质进行截留，将滤液与杂质分离，在滤布上形成滤饼。
压滤机的滤饼完全形成后，基本无滤液渗出，部分类型的压滤机设置有高压脱水环节，以机械作用形成高压的方式对滤饼进行再次的脱水，将滤饼内的水分降到最低。滤饼脱水完成后，
压滤机会关闭压力装置，卸除滤饼并清洗滤布。
悬梁式自动隔膜压滤机在偏钛酸水洗中的应用 倪国炳,张景 (杭州兴源过滤机有限公司，311113,浙江省杭州市良渚镇良渚路10号) 摘要：本文通过对悬梁式自动隔膜压滤机与其他过滤机的比较，详细介绍了悬梁式自动隔膜压滤机的结构和操作特点，分析了悬梁式自动隔膜压滤机在钛白偏钛酸水洗工序中的应用效果。 关键词：悬梁式压滤机；隔膜；偏钛酸水洗；钛白 Overhead beam automatic membrane filter press applications in washing of hydrous TiO2 Ni Guobing, Zhang Jing (Hangzhou Xingyuan Filter Press Co.,LTD,311113,liangzhu hangzhou zhejiang China) Abstract:The article compare Overhead beam automatic membrane filter press with another filters , particular introduced peculiarity and operation of Overhead beam automatic membrane filter press, demonstrate Overhead beam automatic membrane filter press applications in washing of hydrous TiO2. Key words: Overhead beam filter press；membrane；washing of hydrous TiO2；titanium dioxide | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
目前国内钛白生产中常用的过滤水洗设备有摩尔过滤机（真空叶滤机）、管式过滤器和隔膜压滤机等。应用最广的当属摩尔过滤机，但由于其存在着占地面积大，功耗高、水耗多，易受风沙、粉尘和其他物质的污染，操作环境中弥漫酸雾、自动化程度低等问题，一直以来受到研究人员的关注。传统的隔膜压滤机多为侧梁式，在偏钛酸水洗中也开始应用，但存在机架易腐蚀，滤布自动水冲洗难实现、更换滤布困难、维护费用大等问题。为解决这些难题，四川龙蟒、山东金虹以及404等厂家引进了德国产品，取得了成功。杭州兴源过滤机有限公司首先参与了四川龙蟒集团悬梁式压滤机机架、滤板的消化吸收和国产化工作，同时为山东金虹悬梁式压滤机设计配套了自动控制系统。通过消化吸收国外先进技术，结合国内生产特点，开发设计成功拥有全部知识产权的全自动悬梁式隔膜压滤机。 1. 悬梁式隔膜压滤机的结构特点 悬梁式隔膜压滤机（见图1）主要由机架、过滤组件、拉板系统、液压站等部分组成，同时还配置翻板接液系统、自动洗布系统等辅助装置。 1.1. 机架的结构特点 压滤机的机架部分，用以支撑过滤组件，连接其它部件，主要由止推板(1)、油缸座（8）、主油缸（9）、悬梁(2)、拉梁(3)和压紧板(6)等部件组成。其中位于顶部的悬梁(2)和位于底部的两根拉梁(3)将止推板(1)和油缸座（8）连接起来，与传统的过滤机比较，悬梁式压滤机的优点在于：
（1）侧梁式压滤机的两主梁为直线分布，需承受来自油缸的推力，在实际使用中，由于加工、安装误差和操作失当等问题难以避免，两主梁在受主油缸的推力时容易产生不平衡现象，造成主梁侧弯变形，影响拉板传动的可靠性；而悬梁式压滤机的上面悬梁和下面的两根拉梁形成三角形分布，这种结构使压滤机在受力时更加稳固安全。 （2）侧梁式压滤机的主梁承受滤板（及物料）的重力，为了减小弯曲变形，需要设置几组中间支撑，给土建设计带来不便，所以长度上受到一定限制；悬梁式压滤机的悬梁采用双工字形结构，参考桥梁设计做起拱处理，可以承受更大的重力载荷，更长的跨距。目前悬梁安装的滤板最大尺寸可达2000X2000mm,数量可达117块，基础长度仅12m。这样可使单机的过滤面积达到800m2，滤室容积达到12m3,减少设备的数量。 （3）侧梁式压滤机的两主梁位于滤板的两侧，自动拉板传动装置一般在主梁的侧面。这样滤饼容易掉落在主梁或拉板装置内，造成在关板时因滤板夹住滤饼而导致物料泄漏，主梁变形，或影响自动拉板的运行，当物料有腐蚀性时容易腐蚀设备。在更换滤布时，需使用吊车吊出滤板，更换新滤布后再吊回压滤机中。悬梁式压滤机的悬梁位于滤板的上方，滤板的侧面和底部处于开放状态。这样操作员的视线不受阻挡，可完全铲除滤饼，可接近整块滤板和滤布时, 很方便地进行整理滤布、清洗滤布和更换滤布等维护工作。拉板系统的传动装置安装在悬梁的内部，并用防护布与滤板隔离，这样可避免物料、洗布水等进入悬梁内部而腐蚀传动机构，同时也防止传动机构中的润滑油等杂质污染物料。位于滤板下方的两拉梁的外部衬聚丙烯材质，避免受到物料的腐蚀。 （4）偏钛酸水洗过程中，物料具有强烈的腐蚀性，悬梁式压滤机很好的解决了这个问题。压滤机的止推板和压紧板安装聚丙烯材质的隔板，使金属件与物料隔离，可防止渗漏液腐蚀机架，另外，隔板的尺寸大于压紧板和止推板，当滤布有毛细渗漏时，不会流到机架上。为了解决环境中的酸雾腐蚀，主油缸和翻板油缸的活塞杆都安装了防护套，结构件表面都刷环氧树脂处理，面漆选用抗腐性能优越的聚氨酯类漆。 1.2. 过滤组件的结构特点 过滤组件是由按一定次序排列在一起的厢式滤板和隔膜滤板及夹在滤板之间的滤布组成，它们形成了若干个独立的过滤单元──滤室。隔膜压滤机在进行过滤、洗涤等操作时，物料均密闭在滤室内，这样偏钛酸损失少，减少了对操作环境的影响。过滤组件从止推板开始按照止推墙板、隔膜滤板、厢式滤板…隔膜滤板、压紧墙板的次序排列，隔膜滤板与厢式滤板的滤液出口通道交叉间隔排列。 目前国际上使用的聚丙烯隔膜滤板的结构有两种形式，一种是组装式（或叫分体式），另一种是整体式。我公司的隔膜滤板采用整体焊接式聚丙烯隔膜结构，隔膜片采用高弹性的聚丙烯材质，两块隔膜片和隔膜衬板采用热溶焊接技术焊接而成。因其结构简单，使用面广，整体式隔膜滤板得到了广泛使用。我公司独特的隔膜滤板结构设计，使隔膜片不会因为隔膜压榨腔中留有压榨水而鼓胀，这一点对于悬梁式压滤机尤为重要，将会影响到自动拉板的正常进行。 滤布制作成滤布套结构，上方挂在滤板挂拄上，左右和下方用捆扎带扎紧，滤布的四周密封面上和中心进料口处涂有树脂，一方面可以阻止进料口参与过滤，造成堵料现象，另一方面，可以避免滤布毛细渗漏现象。由于滤饼粘性较大，滤布使用一段时间后，滤饼无法自动脱落，对于传统的四周捆扎式安装，滤布易产生错位，洗涤孔位不能完全对正，遮挡过滤通道，使洗水阻力加大，影响水洗的效果。 偏钛酸的水洗过滤，由于物料自身的特性，滤布必须在过滤一段时间后进行再生处理，也就是冲洗滤布，否则，过滤周期难以保证。悬梁式隔膜压滤机配有滤布自动冲洗系统，冲洗压力高达10MPa，洗布效果极佳，可根据需要确定洗布周期。 1.3. 拉板系统的结构特点 悬梁式压滤机的拉板系统（见图2）的驱动装置隐藏在悬梁中间，由减速电机、主动链轮（8）、从动链轮（1）、链条（3）、机械手（4）等部件组成。
滤板挂架（12）和吊架（11）将滤板组件定位在悬梁内侧的两根导轨上，并且两个滚轮前后分布。这种方式，能够保证滤板在移动过程中不会发生前后晃动。导杆(9)将每块滤板的的一侧顶角上穿起来，能够保证滤板在移动过程中不会发生左右晃动，并保证在压紧板推动整套滤板关闭时或在移动某一滤板到已拉就位的滤板时保护滤布。这样就避免了侧梁式压滤机的滤板因前后晃动而发生滤板卡在主梁上、损坏滤布等故障。 每个滤板挂架都与相邻滤板挂架上的拉板钩(5)挂接，止推墙板上的拉板钩与机械手导向架(2)挂接，这样整套滤板组处于自锁状态。这种结构一方面可以保证当滤饼的粘度很高时也能逐块拉开，另一方面能保证滤板紧密排列，当滤板拉到最后一块时，有足够的洗布空间。 侧梁式压滤机在拉板时，两边的拉板器同时钩住滤板的手柄。当两边的拉板器不同步时，会造成滤板偏斜而卡在侧梁上，造成损坏拉板装置，甚至滤板掉落的情况。在取板和拉板过程中，拉板传动链条是往复运动的，拉板器中的机构也是往复运动的，加剧了拉板传动装置的磨损。而悬梁式压滤机的拉板装置采用了单点传动的方式。在减速电机的驱动下，链条(3)只是呈一个方向旋转。在减速电机的输出轴上安装有安全离合器(10)，当拉板的扭矩过大时，离合器自动打滑，保证了装置的安全。在链条(3)上每隔一段距离有一个机械手(4)，这些机械手在滤板挂架(12)的铰链座(6)上滑动，如示意图状态1所示。当滑动至最后一块滤板时，越过滤板挂架上的铰链座，机械手的后端靠自重掉落在拉板钩的槽中，如示意图状态2所示。由于拉板钩的斜面角度与铰链座的不一致，在机械手的推动下，拉板钩绕销轴旋转并且头部被抬起，即此块滤板与整套滤板的自锁被解除，机械手与铰链座啮合后将此板拉开，如示意图状态3所示。当机械手移动到压紧板上的脱钩架7（或已拉就位的滤板挂架的拉板钩）时，被脱钩架(或拉板钩)抬起，机械手与铰链座脱开，滤板停止，机械手继续向前，一块滤板的拉板过程完成，如示意图状态4所示。 悬梁式隔膜压滤机还配套翻板接液系统、自动洗布系统。翻板接液系统用于收集滴漏液和洗布水，防止其他介质流入到滤饼槽。自动洗布系统是用高压水自动将滤布表面附着的滤饼和进入滤布孔隙的固体颗粒清洗干净。具体的结构特点在这里不再敷述。 2. 悬梁式隔膜压滤机的自动控制 悬挂式隔膜压滤机的控制系统是根据偏钛酸水洗的工艺特点和压滤机的操作规程进行设计的，主要由PLC、数据采集与控制卡、显示触摸屏、测量仪表及执行机构等组成，并采用先进控制技术、计算机技术、网络技术和现代测量技术。控制系统可由PLC发出指令，自动执行各阀门、电机的开关；可设定和测量进料压力、流量、压榨压力、时间等工艺参数；可对超压力、喷料、低流量等故障自动报警，对生产过程自动监控。现场设有紧急停止按钮，可在任何情况下停止压滤机的运转。压滤机还设有隔膜压榨压力保护、光幕监控人工铲饼、全自动洗涤滤布等装置。整个工艺过程是连续的生产过程，自动化控制的应用使生产稳定、高效。实行自动控制，减少了人为失误、操作稳定、水洗质量可靠。该系统采用工艺流程图形化操作，能实时显示压滤机和各执行元件的工作状态，工况参数，直观简洁；并能提供过滤周期的时间，单产量，总产量等报表。 悬挂式隔膜压滤机与侧梁式压滤机的操作步骤相似，主要操作步骤有： （1） 压紧滤板 油缸内的活塞推动压紧板，将位于压紧板与止推板之间的过滤板、隔膜板、滤布压紧并保压形成滤室，等待过滤。 （2） 进料过滤 打开止推板上的进口阀和滤液出口阀，开始过滤。偏钛酸悬浮液在进料泵压力的驱动下被压入压滤机中的过滤滤室。当所有的滤室被充满后，便开始了压滤。偏钛酸固体颗粒被截留在滤布上并在过滤滤室内形成滤饼，废酸等溶液经滤板的排液小孔进入角孔集液管，然后从止推板上的出液管排出。当压力增大并且出液明显减少时才停止过滤。 （3） 预压榨 过滤结束后，在隔膜滤板的膜片背面以一定的压力通入合适的压榨介质，挤压滤饼。预压榨的目的一是尽可能多的挤出废酸等溶液，二是保持滤饼的形状，减少水洗短路现象。 （4） 中心洗和侧洗 洗涤水从中间进料口进入过滤腔室，从出液口排出，称为中洗洗。洗涤水从可洗滤板的一侧进入，穿过滤饼，从另一侧的压力滤板处排出，称为侧洗。在洗涤滤饼时，隔膜滤板应一直保持预压榨压力，这样可以平均滤饼厚度，改善液体流道，以达到最好的洗涤效果。 （5） 终压榨 当洗涤滤饼结束，隔膜滤板的膜片以高的压力（一般为0.4~0.6MPa）压榨滤饼，回收一部分废酸，带出更多的铁盐。 （6） 反吹与侧吹 反吹是从压紧板端通入压缩空气，将残留在进料管道中的未脱水的料浆从排放管路吹出。侧吹是压缩空气流向与洗涤滤饼时的流向一样吹过滤饼，排出部分滤饼中残留的滤液。 （7） 回程拉板 压滤机油缸卸压回程，打开翻板，打开滤板，滤饼掉入压滤机下方的打浆槽。 3. 影响偏钛酸的过滤及水洗效果的因素 在硫酸法生产钛白过程中，钛铁矿粉与浓硫酸在水解反应后得到的偏钛酸悬浮液，偏钛酸颗粒上吸附大量母液，其主要成分为游离硫酸、硫酸亚铁等可溶性杂质。偏钛酸水洗的原理是利用偏钛酸的水不溶性和杂质离子的水溶性进行液固分离。要获得满意的水洗效果，必须从钛白生产工艺和压滤机结构两方面入手，相互“取长补短”。 3.1. 工艺方面的影响 重视水解工序的工艺控制，完善和稳定操作程序，使偏钛酸的粒度大小适宜，且粒度分布集中，这样有利于形成均匀的滤饼层，在进行水洗时，就不容易产生滤饼被局部洗透，形成洗水短路现象。另外，洗水的温度、酸度在生产中要进行摸索和调整，使其与物料相适应。对于二洗的滤液作为一洗洗水的工艺，要对洗水进行监控，防止细粒的物料累积过多，影响过滤和水洗效果 3.2. 设备方面的影响 除了滤腔结构和设备功能方面的要求外，滤布的选择也是非常重要的，这要根据偏钛酸的粒度组成和分布情况来选择。如果滤布的空隙过小，必然影响过滤速度和水洗效果，如果滤布的空隙过大，就会有部分偏钛酸流失，给下段工艺和设备造成负担。此外，滤布的自动水冲洗是滤布过滤性能再生的基本方法，这一环节不可缺少。 3.3. 操作工艺参数的影响 因钛白产品种类和偏钛酸的水洗要求的不同，对操作工艺参数的要求也不相同。在进行压滤机操作时，要求各工步的工艺参数能在线调整，以获得稳定的产品质量，悬梁式隔膜压滤机具备这个特点。表1为某厂一洗实际生产数据汇总，供参考。 表1 某厂一洗实际生产数据汇总 Table 1 The data of once washing of hydrous TiO2 in production
4. 结语 悬梁式隔膜压滤机与摩尔过滤机相比，占地面积小，滤饼含水滤低，操作全自动化控制，减少人为因素对偏钛酸水洗质量的影响；与侧梁式隔膜压滤机比较，具有更优良的耐腐蚀性能，操作维护方便，使用寿命长等优点。悬梁隔膜压滤机实现国产化后，价格只有进口产品的三分之一，而且配件费用更低，短短的3年时间，已经生产了40多台套，随着钛白专业技术人员对悬梁式隔膜压滤机认识的不断深化，悬梁式隔膜压滤机在偏钛酸水洗工序中应用也将得到迅猛的发展。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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