陶瓷过滤（共5篇）
陶瓷过滤 篇1
0 前 言
洁净煤技术的关键是要将煤(烟道)气在高温下直接实现气固净化分离,这样既可以充分利用高温煤(烟道)气的显热和潜热来提高发电热效率,降低成本,又能满足环保要求[1]。要除去高温煤(烟道)气中的尘粒,必须要求所选过滤材料能承受高温(500 ℃～900 ℃)、高压(1.0 MPa～3.0 MPa)以及脉冲反吹时因温度差突变而引起的热应力变化。由于陶瓷过滤器具有耐高温、压降小、重量轻、有弹性、无需支撑等诸多优点,因而在整体煤气化及加压流化床技术中获得了广泛的应用[2]。
Cuenca[3]对陶瓷过滤动力学、过滤灰饼特性、过滤元件的寿命等进行了总结和概括,但并未过多涉及陶瓷过滤微观机理研究。Chikao等人[4]研究了陶瓷过滤器渗透率对于案件表面灰脱除的影响。Lippert利用概率方法,对陶瓷过滤器模型进行了理论分析,并进行了实验验证。Hiroshi[5]对飞灰在陶瓷过滤元件表面的沉积状况进行了观察,测试了不同气流速度下再生灰饼的压降特点,并给出了压降预测公式。
本研究对陶瓷过滤元件的过滤特性进行系统的分析后,详细分析过滤器截面形状及陶瓷颗粒尺寸对陶瓷过滤元件过滤效率的影响。
1 滤机理分析
陶瓷过滤元件在过滤细微粉尘颗粒时,含尘气体从陶瓷过滤元件的外表面径向流向内表面,固体颗粒经过表面过滤,在过滤元件外表面形成灰饼,净化后的洁净气体从过滤元件内部流出。其过滤器结构,如图1所示。气体在过滤介质内和灰饼内的流动属于多孔介质内的流动。正向过滤时,气流在多孔介质内的流速较低,故流动遵守经典的达西定律,即:
式中 ΔPm—多孔介质内的达西压降;μ—过滤体的粘性系数;Vm—多孔介质内的平均过滤速度;δm—多孔介质的厚度;Km—多孔介质的渗透率。
灰饼厚度为:
式中 Cm—气体的尘粒浓度;ρ—气体密度;ρc—粉尘层的堆积密度;t—尘粒累计时间。
而气流流经陶瓷多孔介质和粉尘层产生的基本压降和附加粉尘层压降分别为:
式中 Kf—多孔过滤介质的渗透率;Kc—粉尘层的渗透率;δf—孔陶瓷过滤介质的有效厚度。
多孔过滤介质的渗透率Kf可以通过经验公式求得,即:
式中 A、B、C及K0,n—经验常数。
将式(2)代入式(3),可得总压降为:
从式(5)可以看出,当过滤元件在工作时,其表面会有部分的残留粉尘进入或者粘附在过滤介质上,从而造成过滤元件渗透率的降低。而粉尘层产生的附加压降会随时间不断增加,最终使得过滤介质的基本压降保持增加。
2 过滤性能分析
2.1 截面形状影响
陶瓷过滤器的通道比较细长,气流沿径向流入过滤元件的内部通道,通常其流速为2 cm/s～10 cm/s,而轴向速度从零逐渐增大。Ahluwalia[6]基于水动力学理论,依据多孔介质内的总压降、动力学水头损失、沿程摩擦损失之间的关系,推导了方形通道过滤元件宽度与长度应遵循的设计准测。考虑到目前陶瓷过滤器主要有矩形与锥形两种,其模型,如图2所示。在计算时可以将流经陶瓷过滤元件的过滤流动简化成一维定常流动。将过滤器沿轴向n等分,其控制方程为:
P(i)=ρ(i)T(i)R (9)
式(7)为质量方程,式(8)为动量方程。
式中 P(i)、 ρ(i)、T(i)—第i个单元的压力、密度和温度;v(i)—过滤器通道内的轴向气流速度;ε—空隙率;m(i)—第i个单元流出过滤器的质量流量;Δmi—流过每个微孔的质量流量。
为了比较柱形与锥形陶瓷过滤器的过滤性能,选择如下参数对其进行比较分析,过滤器壁厚为5 mm,空隙率为0.5,渗透率为1e-11 m2,滤管长度为1.0 m,柱形陶瓷管直径为20 mm,锥形陶瓷馆封闭端为10 mm,开口端为20 mm。
过滤器表面的速度分布及内部的压强分布,如图3、图4所示。从图中可以看出,锥状过滤元件表面速度较柱形而言分布更为均匀些。如果过滤元件表面速度和压降的分布不均匀,将会造成不均匀清灰,致使滤管外厚度分布不均匀,容易造成滤管之间的架桥,从而损坏滤管。从这个角度考虑,锥形陶瓷过滤器可以延长滤管的使用寿命;同时从加工工艺考虑,锥状陶瓷过滤元件的加工工艺简单,成型时容易脱模,可在高温含尘气体净化领域及其它环保领域内获得应用;另外一点就是锥状过滤器元件的内径是变化的,可获得较小的阻力损失,流动特性会得到改善。采用锥状过滤器,在各截面速度分布能够明显得到改善。
2.2 陶瓷颗粒尺寸影响
陶瓷过滤器的核心部分是以多孔陶瓷制成陶瓷过滤元件,它以刚玉砂、石英砂、矾土等高耐火性原料为骨料,配合以结合剂、改性剂等,经过1 000 ℃以上高温烧结而成。应用空气动力学捕集理论,过滤介质中的无数个球形陶瓷颗粒看成是“球形靶”。过滤气体流过陶瓷过滤介质可以看成是流过无数个“球形靶”的流动。其过滤机理主要为惯性碰撞及拦截两种形式。考虑单个陶瓷颗粒,其惯性碰撞效率及拦截效率分别可表示为[7]:
式中 Kp—颗粒的斯托克斯准数,其与过滤气体中粉尘的直径及浓度有关;KI—拦截比;dp—粉尘直径;Dc—陶瓷颗粒直径。
在实际使用中这两种效率是同时起作用的,这样,对于第i段的固体颗粒,其总效率可表示为:
ηTi=1-(1-ηPi)(1-ηIi) (12)
含尘粒子直径为dp=5 μm时的各种定义的过滤效率与陶瓷颗粒直径Dc之间的关系,如图5所示。由图5可以看出,在陶瓷过滤介质的过滤机制中,各种定义的过滤效率都随陶瓷颗粒直径Dc的增大而明显减小,随陶瓷颗粒直径Dc的变化,拦截效率大于惯性碰撞效率的影响。一般来说,对于含尘气体中的小粒子(小于5 μm)的过滤,在相同的陶瓷颗粒直径下,拦截机制的作用要明显大于惯性碰撞机制的作用。
3 结束语
本研究在对陶瓷过滤器的过滤机理进行分析的基础上,应用水动力学理论及空气动力学捕获理论,并采用离散化的方法对陶瓷过滤器的过滤性能进行了数值研究。研究结果表明,采用锥形的陶瓷过滤器可以获得更好的过滤效果,能够有效地降低过滤器内压降及过滤器的成本,而对陶瓷颗粒的分析结果表明过滤中拦截效应是主要的过滤形式。
摘要：在通过分析陶瓷过滤器的过滤机理的基础上,对陶瓷过滤器的过滤性能进行了理论及数值分析研究。应用水动力学及空气动力学理论,分析了过滤器截面及陶瓷颗粒直径对过滤性能的影响。分析结果表明,采用锥形截面可以获得更好的过滤性能,并可以降低过滤器成本;同时对于粉尘过滤而言,陶瓷颗粒的拦截效应是主要的过滤机制。
关键词：陶瓷过滤器,过滤效率,过滤性能
参考文献
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陶瓷过滤机脱水系统研究 篇2
1 陶瓷过滤机的工作原理
1.1 高度真空的形成原理
1转子;2滤室;3滤板;4滤饼;5矿浆槽;6真空桶;7超声装置
圆盘真空过滤机,其滤盘采用网格滤板和滤布所构成的过滤介质,由于滤布的孔径较大,磨损也较快,且容易漏气,所以圆盘过滤机在作业时需要配备具有大功率的真空抽吸设备,而且在反吹卸料时也存在网格滤板和滤布中的水反流入滤饼的现象,使过滤工作的效率无法得到高真空度保证,以及滤后产品低水分率的保证。陶瓷过滤机陶瓷滤盘的亲水微孔在过滤时发生毛细效应,在负压状态下,亲水陶瓷滤盘和水之间存在表面张力,从而阻碍微孔中的水不被全部抽空,而存在于微孔中的水又可以阻止外界空气的进入,所以只要很小功率的真空抽吸设备,便可实现较高的真空度要求。
1.2 陶瓷过滤机的脱水工作原理
陶瓷过滤机在工作时,主机由分配阀的控制转子循环工作,转子循环一周,可完成吸浆、脱水、卸料和滤盘反冲洗4个过程,转子循环运转,便可实现设备的连续工作。其具体工作原理如图1所示。
1)滤饼
过滤时矿浆进入到过滤机的矿浆本槽里,滤盘浸没在矿浆当中,通过真空泵形成负压的工作条件后,水便从滤盘微孔进入到滤液通道并到达真空桶,固体矿料在滤盘的表面会形成堆积层,也就是滤饼;滤饼在转子的带动下,离开矿浆槽进入到干燥区,在负压的作用下,滤饼被继续脱水,水仍然会从滤液通道排入真空桶内,这也是滤饼的干燥过程;滤饼在干燥以后进入到卸料区,在陶瓷板卸料口两侧的固定钢玉刮刀会将滤盘上的滤饼自动刮除[1]。
2)滤盘
陶瓷过滤机制滤盘在过滤时很容易被微粒矿物质所阻塞,需要进行及时的清洗。滤盘可采用反冲清洗法、超声波清洗、混合清洗三种方法进行清洗。
2 陶瓷过滤机脱水系统的三种排液装置
2.1 滤泵排液装置及常见故障分析
滤泵排液装置主要包括分配阀装置、真空桶、真空泵、滤泵、外排气动阀和排液管等装置组成。当陶瓷过滤机在运行时,滤液在负压条件的作用下经过陶瓷板的微孔、分配阀流到真空桶内,真空桶内的滤液经滤液泵进行外排。滤液泵和真空桶之间必须有2.5m~3.5m的高差,以满足补偿滤液泵的汽蚀余量[2]。滤泵排液装置的脱水系统,通常会发生循环泵机封损坏频繁、叶轮损坏、泵头损坏、真空泵叶轮磨损以及气动球阀磨损等问题题,,循循环环泵泵机机封封损损坏坏的的原原因可能是循环泵克服真空桶内的负压影影响响而而发发生生损损坏坏,,或或者者循循环泵受到自身的汽蚀余量影响。如发生生循循环环泵泵机机封封损损坏坏现现象象,,唯一的处理方法就是更换循环泵机封。
2.2 高差排液装置
高差排液装置主要有分配阀装置、真空桶、真空泵、排液管和水箱等装置组成,当陶瓷过滤机运行时,滤液在负压条件作用下经过陶瓷板微孔,分配阀流入真空桶中,再经滤液泵外排到水箱内,滤液泵与真空桶之间必须保持10m的高差,才能保证克服真空内-0.092MPa的负压条件。高差排液装置的脱水系统故障主要发生在真空泵叶轮的磨损和压力变送器的损坏等。以上部件一般在正常的使用寿命之内不易损坏,如长期使用存在老化状态,则容易损坏。
2.3 自动排液装置
自动排液装置主要有分配阀装置、真空上桶、真空下桶、真空泵、外排阀门等装置组成。自动排液装置因为不需要将真空桶安装在高处,也不需要滤液泵装置,所以脱水系统相对简化。当陶瓷过滤机运行时,滤液可在负压的作用下经陶瓷微孔、分配阀流到真空桶内。而当真空桶抽水时,其主、副真空泵分别对上桶和下桶进行抽气,上桶的滤液经阀门流到下桶。在下桶液位达到一定限度时,外排阀门便会打开,下桶开始排水。而当下桶的液位达到一定下限位置时,副真空泵就会对下桶抽气,上桶的渡液就会经由阀门注入下桶,如此反复的循环排水。自动排液装置的脱水系统故障主要有真空泵叶轮磨损、气动球阀磨损等。这些部件一般在一年之内不容易受损,但如果长期使用则容易损坏。自动排液装置的故障率,虽然比高差排液装置的故障率要高一些,但是它对现场环境的要求较低,所以值得大力推广。
3 陶瓷过滤机在脱水实践的使用管理
3.1 滤液泵排液问题的使用管理
陶瓷过滤机在使用过程中如果采用自动排液装置,应用时容易出现当矿物过多时,过滤干矿渣和脱滤液比设计值高的情况,从而导致滤液泵的表现与设计流量不配套问题。所以在进行滤液泵的选型时,应该按照流量范围选择泵型。如果条件允许,可采用高差自动排液装置。
3.2 设备负荷波动问题的使用管理
陶瓷过滤机的负荷会随着浆液浓度的变化而产生不同的负荷变化,如果变化过于频繁和剧烈对设备会造成一定的损害。在实际工作中要根据矿浆的浓度变化,对过滤机的转速进行及时的调整,当浓度较高时,过滤机主轴的转速应该保持在较高的速度;当浓度较低时,则要降低过滤机制转速;如果过滤的浓度小于40%时,要停机进行必要的清洗。
3.3 搅拌器能力问题的使用管理
当矿物的密度过大时,会产生沉降速度过快,矿渣在陶瓷过滤机的槽内沉积过多的现象,长时间的沉积会导致陶瓷过滤机的搅拌器压死现象。所以搅拌器在设计时应该考虑根据矿物的密度特点,适当调整搅拌器的搅拌力,以避免出现死角现象。
3.4 陶瓷过滤机过滤板微孔堵塞问题的使用管理
过滤板微孔堵塞是陶瓷过滤机经常出现的问题,长时间的使用和清洗不及时、不到位就会出现此种问题。通常,当过滤机在连续工作6小时~8小时后,就应该进行一次混合清洗。反冲清洗时,反冲清洗的水压和水量要保证在规定值范围内。
4 结论
陶瓷过滤机各部分装置的性能,直接影响了陶瓷过滤机的脱水功能,比如;陶瓷板的孔径孔隙率、排液装置的类型、自动调速装置的性能等。所以产生过程中必须通过稳定的生产工艺,进行有效的过程控制,并对陶瓷过滤机的每部分性能,进行严格的质量检测,以保证陶瓷过滤机制整体质量。
参考文献
[1]龚静,李棋政,魏泉.陶瓷过滤机三种排液装置的比较分析[J].有色金属,2011(9):286.
陶瓷过滤 篇3
关键词：陶瓷过滤机,尾轮控制系统,脱水,系统改进
陶瓷过滤机问世于19世纪80年代中期,是一种以陶瓷过滤版为过滤介质的新型、高效、节能的固液分离设备[1]。陶瓷过滤机具有分离速率高(过滤速度快、产能高)、分离精度高(滤液含固低、滤饼水份低)、运行效率高(易于实现自动化、连续性好、节能)的特点。滤饼水份显著低于传统真空过滤机,其滤液清澈。含固量小于5×10-6(ppm),减少了超细颗粒在精矿脱水流程中循环量,提高了回水利用率和优化粒级组成。达到节能、降低生产成本的目的;避免了经常更换过滤机滤布的繁重劳动,改善了工人操作环境和维修工作量。同时大幅度降低维修费用。陶瓷过滤机从开机到停机,包括定期清洗和故障停机整个工作过程用PLC进行全自动控制,可长时间连续运转,管路和机器不易堵塞,维修工作量小,生产环境优良,无须岗位人员定点看管[2]。基于这些优点,目前,陶瓷过滤机已广泛应用于各矿山选厂及精矿脱水等[3,4,5]。
在陶瓷机脱水工艺中,滤饼经过刮刀剥落后掉入陶瓷机料仓,再由胶带、卸料小车送到储料仓备用。以上滤饼运出的系统,即为陶瓷过滤机储料系统。该系统中存在两大问题,一是在生产过程中滤饼会逐渐堆积,使料仓中间出现积矿平台,造成陶瓷机卸料漏斗堵塞,并可能导致陶瓷板损坏。另外一个问题就是料斗的倾角设计为70度,会导致挂料现象发生[6,7]。
因而,本文基于以上存在的问题,对陶瓷过滤机尾轮控制系统进行了改进设计,按照需要开发出了胶带机尾轮控制系统,即在陶瓷机料仓内的挂料突然落下冲击胶带时,能够及时可靠地将设备切换到保护状态,避免事故扩大。然而对于挂料,通过设计将原来角度增加10度,即可很好地解决了挂料问题。
1 系统存在的问题及原因分析
1.1 系统的应用背景介绍
昆钢大红山铁矿于2006年年底前建设投入了一条长距离铁精矿输送管道,并于2007年1月1日成功输送了第1批矿到脱水站。该管道长度为171 km,由3个加压泵站和1个脱水站组成。管道输送能力为230万t/a(干矿),小时输送量为340 t/h;输送矿浆浓度为62%—68%,pH值为10.5;选矿工艺为磁选加反浮选。
1.2 存在的问题及原因
在陶瓷过滤机储料系统的出料系统中,最大的问题是料仓中间出现积矿平台,在生产过程中滤饼在积矿平台堆积,造成陶瓷机卸料漏斗堵塞,陶瓷板损坏。另外一个问题就是料斗的倾角设计为70度,造成挂料;在积矿平台堆积的滤饼只能够靠人工清除。生产过程中作了很多改进但一直未从根本上消除积矿的故障。造成了陶瓷过滤机系统不能实现无人值守。
由于存在以上问题,如果要从根本上改造消除,需要移动陶瓷机的安装位置,需要重新做陶瓷机混凝土基层,重新排管各种管道,工作量和费用大于重新安装一台新的陶瓷机。因此一直没有实现。
以上问题,可以在设计过程中加以考虑解决。
由于设计缺陷,在生产过程中经常出现陶瓷机料仓存在挂料现象,胶带存在被压停的风险。存在着胶带被压停而被拉断,事故扩大的隐患和现实。为了解决这个矛盾,按需要开发出了胶带机尾轮控制系统。在陶瓷机料仓内的挂料突然落下冲击胶带时,能够及时可靠地将设备切换到保护状态,避免事故扩大。然而对于挂料问题,如果由原来的70度设计成80度,即可很好地解决该问题。
2 改进措施
本装置设计的目的在于提供一种检测可靠、结构简单、制造成本低的输送带检测报警装置。实现本装置目的的技术方案:
改造后的传送带检测控制装置,包括三个部分:检测体、接近开关、时间继电器、中间继电器和导线。检测体安装在传送带尾轮的轴上,随着尾轮转动;传动带的尾轮旋转一周,检测体与接近开关接近一次;接近开关选用高频振荡型接近开关,要求开关有一对独立的常开触点和常闭触点;接近开关安装在传动带的机架上,不随尾轮转动;
尾轮转动一周,检测体与接近开关接近一次,接近开关的常开触点和常闭触点变换一次。由于是电子元件,可靠性比较好。接近开关把开关信号传递给时间继电器。时间继电器用来调节时间。如果时间继电器在设定的时间内未接到接近开关发送的开关信号,将会控制中间继电器动作,控制胶带的主电路停机;控制胶带机前端的设备进入紧急停机状态;同时发出报警。避免事故扩大。
改造后胶带尾轮控制系统的具体实施方式:如图1所示,从动轮轴1安装有检测体2。检测体2材质普碳钢,可以用A3钢;检测体2可以焊接在从动轮轴1上。由于接近开关选用高频类接近开关,对金属类检测体比较敏感,使用效果较好。接近开关4固定在胶带机的支架上。安装比较简单易行。
如图2所示,无触点接近开关传感器CA4;A4K和A4B是接近开关内部的动开触点和动闭触点;T1和T2是时间继电器;T1B和T2B是T1和T2的动开触点;J5和J6是中间继电器;J5B和J6B是中间继电器J5和J6的常闭触点。
工作原理如下:胶带在正常运转时,检测体1随着胶带被动轴转动;每转动一周与接近开关接近一次;接近开关内部的动开触点A4K和动闭触点动作一次;延时断开的继电器T1和T2由于受到延时动作时间t的影响,始终处于吸合的状态;延时继电器T1和T2的动断触点T1B和T2B处于断开位置;中间继电器J5和J6处于断开位置;中间继电器J5和J6串联在主电路中的常闭触点处于接通状态。胶带机正常运行。
当胶带机出现打滑等异常故障时,胶带机的从动轮轴1停止转动;如果停转的时间大于时间继电器T1和T2的设定时间t时,接近开关内部的动开触点A4K或者动闭触点A4B必然有一只处于长期接通状态;导致时间继电器T1或者T2必然有一只处于吸合状态;时间继电器T1或者T2的动开触点T1B和T2B必然有一对处于接通状态;中间继电器J5和J6中有一只吸合后,中间继电器的常闭触点将胶带机的主电路断开。起到保护作用。如果把中间继电器的触点串联到前端设备电路中,可以同时对前端设备的启停进行控制,达到避免事故扩大和报警的目的。
该项装置中选用内部有一对动开触点和动闭触点的接近开关,可以有效地解决检测体恰巧停止在接近开关附近的控制问题。
3 改进后的效果
对陶瓷过滤机尾轮控制系统改造后的优点及其使用效果:
改造后的装置充分利用了无触点接近开关传感器的定位精度高、使用寿命长、安装调整方便、对恶劣环境的适用能力强,以及无接触,无压力、无火花、迅速发出电气指令等诸多优点,实现对输送带的及时、可靠检测。
改造后的装置结构简单,制造成本低,可用于胶带输送机的皮带打滑检测和对前端设备控制以及报警的作用。
该输送带检测控制报警装置,包括三个部分:检测体、接近开关、时间继电器、中间继电器和导线。该输送带控制检测报警装置充分利用了无触点接近开关传感器的定位精度高、使用寿命长、安装调整方便、对恶劣环境的适用能力强,以及无接触,无压力、无火花、迅速发出电气指令等诸多优点,实现对输送带的及时可靠控制和保护。该装置于2009年3月投入使后,消除了胶带被压停而造成拉断和事故扩大的现象。
4 结论
近20年来,物料脱水技术应用领域不断扩大。解决陶瓷过滤机脱水系统在生产中出现的问题,需要系统地加以考虑,要从浆体物料因素、脱水设备因素、生产工艺因素和操作维护因素等方面考虑解决。本文对尾轮控制系统中存在的两大问题,进行了系统的改进设计,解决了料斗挂料问题,有效避免了滤饼在积矿平台上的堆积现象,保护了陶瓷板,并开发出了胶带机尾轮控制系统,输送带检测控制报警装置在实际应用中,能够消除胶带被压停而造成拉断和避免事故的扩大。
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陶瓷过滤 篇4
在铸件的浇注系统上设置过滤装置是近二十年的技术。开始, 人们用油砂或粘土砂制成带孔的砂芯, 一般是圆形或方形, 厚度在10～20mm, 烘干后使用。通常放置在直浇道上端或下端以及横浇道中, 起到滤渣的作用, 但油砂或粘土砂过滤器耐高温金属液冲刷的能力较差, 使用受到限制。后来, 纤维和金属过滤网获得大量推广应用, 它们的使用非常方便, 但是它们的抗高温能力和过滤效果仍不是很理想, 其广泛的使用也受到限制。
随着科学技术的发展, 以及对铸件金属合金洁净度、铸件性能要求的提高, 近10年来, 一种新型的泡沫陶瓷过滤片在铸造生产中获得了应用, 给金属液的过滤带来了质的飞跃。优质的泡沫陶瓷过滤片对提高铸件质量起着非常重要的作用, 它可以有效地滤掉金属熔体中的一次、二次液态固态非金属夹杂, 从而减少渣孔、提高铸件力学性能、减少机加工余量, 提高铸件表面光洁度, 延长机加刀具寿命。
泡沫陶瓷过滤器 (CeramicFoamFilter) 是采用聚氨酯泡沫塑料为载体, 经过水解后将他浸入到由陶瓷粉末、黏结剂、助烧结剂、悬浮剂等制成的涂料中, 然后挤掉多余涂料, 使陶瓷涂料均匀涂敷于载体骨架成为坯体, 再把坯体烘干并经高温焙烧而成。
1 泡沫陶瓷过滤片有四种过滤净化机理
(1) 机械筛分 (拦截) :
去除大颗粒夹杂氧化物。
(2) 滤饼机制:
过滤小颗粒夹杂氧化物。
(3) 深层过滤 (化学吸附) :
吸附细小夹杂物。
(4) 整流机制:
使液流从紊流→层流, 防止涡流形成。
2 过滤器的作用
(1) 滤渣, 减少渣对铸件的危害。
(2) 滤出金属液中的气泡。
(3) 整流, 使金属液的流动由紊流→→层流状态, 减轻金属液的二次氧化和吸气, 提高铸件性能。
3 过滤器的使用原则
(1) 安放位置越靠近型腔越好, 并可以任何角度放置。
(2) 浇注系统的设计以简单为好, 可不考虑其它挡渣措施, 这样可提高砂型的利用率和工艺出品率。
(3) 过滤器工作面积应为浇注系统阻流截面的4～6倍, 以确保浇注速度不受影响。
(4) 根据铸造合金的种类及浇注温度选用, 不应超温使用。
(5) 选择合适的孔径, 真正起到过滤效果。
(6) 不能用过滤器来控制浇注速度。
4 过滤器的放置
过滤器都放置在铸件的浇注系统中。浇注系统是铸型中引导液态金属进入型腔的通道。通常过滤器放在:
(1) 直浇道上端或下端;
(2) 横浇道中;
(3) 浇口杯中。
5 过滤器放置在浇道内尺寸结构
陶瓷过滤 篇5
传统的有机膜生产精致盐水的工艺是在化盐池制成饱和粗盐水, 经前折流槽加入适量氢氧化钠、次氯酸钠, 进入前反应池中, 控制粗盐水中游离氯的浓度为1-3ppm, 破坏其中的有机物。之后用泵送至加压溶气罐, 将压缩空气溶入其中。再经文丘里混合器在盐水中加入三氯化铁絮凝剂后进入预处理器, 将盐水中的镁和固形物除去。预处理器的浮泥通过底流进入盐泥槽, 经盐泥处理装置处理后其滤液回用。预处理器的上清液流入后反应槽, 加入纯碱液除去盐水中的钙后进入中间槽, 再由泵送入有机膜过滤器进行过滤, 得到合格的一次盐水。
有机膜过滤器其结构与管式过滤器相同, 其核心是薄膜滤芯, 它是在支撑笼骨上复以彭体聚四氟乙烯膜复合层。滤膜薄而多孔, 孔径接近于1微米, 需要低压过渡及低压反冲洗, 实行脉冲式运行, 过滤与反冲洗交替进行, 循环往复。
1 一次盐水质量好坏直接影响离子膜电解槽生产的平稳运行, 使用有机膜盐水过滤器目前还存在以下几方面缺点:
1.1 因有机聚合物微滤膜抗氢氧化镁及有机物污染的性能极
差, 需要对过滤盐水采用加压溶气浮上澄清桶进行预处理盐水, 占地面积大, 投资多。
1.2 生产运行时, 需加入三氯化铁、次氯酸钠等腐蚀性化学药
剂, 增加了系统设备和管道的腐蚀危害, 部分设备和管道受到腐蚀, 降低了使用寿命。
1.3 存在有机聚合膜的膜表面剥离、撕裂、腐蚀、孔径拉伸等现
象, 致使大颗粒物质没有过滤下来, 进入到二次盐水中, 堵塞螯合树脂塔过滤器, 造成盐水流量供应不足, 影响电解装置正常生产。
1.4 砂滤器、精滤器、预处理器等设备表层需要有纤维素涂层硅, 表层的纤维涂层硅进入一次盐水中, 会造成盐水的二次污染。
现在采用无机陶瓷膜法盐水精制工艺, 是基于多孔陶瓷介质的筛分效应而进行物质分离的技术, 通过对化学反应完全的粗盐水采用高效率的“错流”过滤方式进行膜分离过滤, 得到满足离子膜电解装置树脂交换塔进料要求的精制盐水。
2 工艺流程简述
来自界区外的淡盐水、工业水及滤液进入配水桶混合后, 由化盐给料泵经汽水混合器加热升温后, 送入化盐池化盐, 饱和粗盐水自流进入反应池, 在反应池盐水进口处折流槽内加入精制剂次氯酸钠、氯化钡、碳酸钠和氢氧化钠, 加药后粗盐水在反应桶中, 次氯酸钠将有机物氧化分解, 氯化钡与硫酸根离子反应生成硫酸钡沉淀, 碳酸钠与粗盐水中的钙离子反应生成碳酸钙结晶沉淀, 氢氧化钠与粗盐水中的镁离子反应生成氢氧化镁胶体沉淀。完成精制反应的粗盐水自流进入中间池, 用陶瓷膜过滤供料泵经粗过滤器截留大于1.0mm机械杂质送往陶瓷膜过滤单元。
陶瓷膜过滤单元采用三级串联“错流”过滤方式, 由陶瓷膜过滤供料泵送来的粗盐水料液经过滤循环泵先送入陶瓷膜过滤器一级过滤组件过滤, 一级组件出来的浓缩液进入二级过滤组件过滤;二级过滤组件出来的浓缩液进入三级过滤组件过滤。各级过滤组件过滤出的精制过滤盐水通过陶瓷膜过滤器各级渗透清液出口排出, 在混合器中, 加入亚硫酸钠, 自流进入一次盐水贮槽, 再经由一次盐水泵送到螯合树脂塔进行二次精制。
3 无机陶瓷膜主要有如下优点
3.1 孔径分布窄, 分离精度高
无机陶瓷膜过滤器的过滤能力是一般有机聚合物膜过滤能力的2~5倍, 在某些特殊领域甚至可达20倍, 无机陶瓷膜过滤器无需要借助其它的固液分离设备或预处理工艺来达到净化液体的目的, 而是通过陶瓷膜一次过滤完成固液分离。采用50nm孔径的陶瓷超滤膜可以完全去除化盐水中的固体悬浮物, 使过滤盐水澄清透明, 利于离子膜电槽的高效运行。过滤器的过滤范围广, 被过滤的液体的沉淀物含量可从20ppm到25%均可被有效去除且滤液清澈。不会因为进液含固量的变动而变动, 滤液质量稳定可靠。
3.2 耐高温、耐酸碱、耐溶剂、耐氧化
陶瓷膜支撑体是采用高纯度进口α-Al2O3在1600℃以上高温情况下烧结而成, 具有广阔的操作温度, 其使用温度一般可达400℃, 最高可到800℃, 其适用介质p H的范围为0~14, 并且能在很强的氧化介质中使用。
3.3 机械强度高, 有良好的耐磨、耐冲刷性能
无机陶瓷膜可承受高达几十千克每平方厘米的操作压力, 并可以反向冲洗。具有极好的化学稳定性, 能耐酸、碱、盐溶液及有机溶剂和强氧化剂。优良的过滤特性使得其寿命长, 维修费用很低, 使用成本也大为降低。
3.4 渗透通量大无机陶瓷膜有很高的孔隙率, 高达35%以上,
因此其盐水通量很高, 其中50nm孔径的陶瓷超滤膜饱和氯化钠盐水通量大于700L/m2.h。可反复清洗及高温再生恢复渗透通量, 使用寿命长, 采用酸、碱清洗, 能有效的恢复膜渗透通量, 使用寿命可达5年以上。
3.5 采用错流过滤方式
错流过滤操作又称切线流操作, 与终端过滤方式相比, 这种方法对悬浮粒子的大小、密度、浓度的变化不敏感, 系统可长期连续运行, 无需频繁进行反冲洗及排出渣料, 适用大规模生产应用。
3.6 成套分离装备的运行能耗低、清洗再生费用低
通过膜组件有效的并联与串联组合, 极大的降低了单位膜面积的能耗。通过普通的物理清洗或化学清洗即可完成, 降低清洗费用。
4 经济效益
4.1 使用无机陶瓷膜工艺, 系统无需加入三氯化铁等腐蚀性化
学药剂, 减少了系统设备和管道的腐蚀危害, 三十万吨/年离子膜烧碱装置加入三氯化铁的运行费用为316000元 (生产一吨氢氧化钠需加入三氯化铁0.00025吨) 。
4.2 无机陶瓷膜工艺因不需要粗盐水沉降、预处理系统, 整个盐
水精制系统流程大大缩短, 设备也大幅度减少, 三十万吨离子膜烧碱一次盐水装置可节约投资:预处理器设备费1944700元;加压溶气罐设备费2台135000元;后反应器设备费233400元;空气缓冲罐设备费6000元;工艺管道费300000元;设备土建基础费1500000元。合计:1944700元+135000元+233400元+6000元+300000元+1500000元=4119100元。
4.3 由于不需要加压溶气、预处理器和后反应器等, 全套装置占
地面积小, 与有机膜装置相比, 占地面积可减少300平方米以上, 只占有机膜装置用地面积的40%。
4.4 高质量的盐水, 可使二次盐水螯合树脂塔的再生周期延
长, 再生周期从24小时可延长到72小时以上, 二次盐水螯合树脂塔每次再生需用纯水230m3, 每年节约纯水费用为181100元。减少再生费用和废水排放量60%以上, 同时, 还延长了螯合树脂塔树脂寿命, 保证和增加电解槽离子膜的寿命, 提高电流效率, 降低直流电消耗。
总之, 采用无机陶瓷膜法生产工艺比采用有机膜法生产工艺, 三十万吨/年离子膜烧碱节约费用为316000元+4119100元+181100元=4616200元。无机陶瓷膜盐水精制技术具有过滤精度高、滤后盐水质量好、出水水质稳定等优点, 同时还具有工艺简单、操作方便、
摘要：膜科学与技术是21世纪最有发展前途的高新技术之一。近30年来, 膜技术的应用范围遍及海水淡化、环境保护、石油化工、节能技术、清洁生产以及生物、医药、轻工、食品、电子、纺织、冶金等领域, 产生了巨大的经济效益和社会效益。同时对新的膜过程的研究也在不断深入, 逐渐完善和发展膜过程存在的不足。本文主要阐述了通过采用无机陶瓷膜盐水过滤器, 相对于传统工艺的盐水过滤器, 工艺流程简单, 操作方便, 过滤面积大, 装置占地面积小, 可节省较多投资。