1.過濾和分離。
過濾分離工藝是許多工業生產過程中最重要的工序之一,它具有以下兩個明顯的特點:一是投資大,在許多工業生產過程中,過濾分離裝置通常可以佔到總投資的50%以上;其次,能耗高,提取產品進行過濾分離過程的成本可佔工業生產總成本的70%,甚至更高。 我國同類產品的能源強度約為日本的10倍,約為美國的4倍5倍,其中乙個主要原因是我國過濾分離工藝的能源強度遠高於這些發達國家,嚴重制約了我國工業的發展。
過濾是分離懸浮在液體或氣體中的固體顆粒的過程。 要實現過濾,必須滿足兩個條件
1)具有分離過程實現過濾所需的裝置(包括過濾介質);
2)過濾介質兩側應保持一定的壓差(驅動力)。
1.1 過濾。
1) 概述。工業過濾涉及廣泛的領域。 從簡單的粗過濾到高精度、複雜的分離;流體可以是液體或氣體;固體顆粒可以是粗的、細的;處理後的懸浮固體可以是濃稠的、稀釋的、高溫的、低溫的。
工業中通常需要過濾方法來分離液體和混合物。 其目的:有的是獲得液體產品;有些是為了獲得固體產品;有些人兩者兼而有之;是的,它不是為了獲得產品,而是為了進一步加工通過過濾和分離獲得的液體和固體。
2)過濾原理。
過濾是從流體中分離固體顆粒的過程。 其基本原理是在壓差的作用體被迫通過多孔介質(過濾介質),固體顆粒被截留在介質上,從而達到將流體與固體分離的目的。
3)過濾的基本方程式。
濾餅的形成機理相當複雜,影響因素較多。 達西在2024年提出了著名的滲流經驗公式,現在被認為是時間過濾方程的基礎
式中Q——濾液流速(m s);
a-過濾面積(m2)。
t-過濾時間(s)。
V-時間t時累積濾液體積(m3)
u-濾液通過濾層的平坦**速度(ms)
l-過濾層厚度(m)。
k——過濾層的滲透係數(m2)。
p - 過濾層上的壓降 (Pa)
濾液粘度(pa·s)。
4)過濾器的分類。
過濾可分為澄清過濾和濾餅過濾兩大類,如圖2-1所示。
真空過濾的種類很多,奧斯本根據真空過濾器的工作方式(連續或間歇)、濾室形狀(鼓、盤、帶)、進料方式(內濾或外濾、底部或頂部進料)、濾餅卸料方式等對真空過濾進行分類,如圖2-1所示。
圖2-1 過濾方式分類
fig 2-1 filter mode sort
1.2.分離。
純組分的混合是增加組分的自發過程,而分離是混合的逆過程,需要消耗功或熱量來分離組分。 混合物的分離過程是在內外因素的共同作用下發生的,內因是混合物分離的內在驅動力,即混合物中各組分或相在物理和化學方面的差異,外因是相應形式的分離器的加入。 在分離過程中,在內外因素的共同作用下,分離場或分離介質中組分物質的選擇性反應、相變、轉移、遷移或截留,得到兩種或幾種不同成分的產品的操作,以滿足產品萃取的要求, 提純、提純、濃縮、乾燥等。 分離工藝的選擇對化工裝置執行的實現和公司的經濟利益有著至關重要的影響。
1.3.影響真空過濾分離的基本因素。
1)裝置因素。
過濾時間。 隨著時間推移,篩選指標的影響很複雜。 在真空過濾器上,過濾時間由過濾器的速度反映,速度越慢,過濾時間越長。 對於脫水效果,過濾時間的延長帶來了兩個效果: a.隨著過濾時間的延長,脫水時間也相應延長,有利於濾餅水分的降低;灣。過濾時間的延長增加了濾餅的厚度,導致過濾阻力增加,不利於脫水。因此,必須有乙個合適的過濾時間,以儘量減少濾餅的含水率。
攪拌問題。 研究表明,濾餅結構的均勻性(即不同大小的固體顆粒在濾餅中的混合程度)對濾餅的水分有直接影響。 他們使用混合指數來表徵顆粒的混合程度(當顆粒完全隨機混合時,混合指數為1)。當完全沒有混合時,指標為0,以煤漿為濾料,試驗得出以下結論
乙個。在過濾過程中,攪拌漿料,使粗細顆粒均勻分布,可以獲得較低的濾餅水分
灣。混合指數大於 0在75時,濾餅可以被認為是均勻的;
三.當漿液濃度大於33%時,無需攪拌仍可獲得均勻的濾餅
d.混合指數與濾餅含水率的反比關係。
2)漿料係數。
固體顆粒的粒徑。
劃分材料粒度的標準因操作性質而異,在本領域中,大顆粒通常稱為10 104 μm;粗粒為102 103 m;細粒為10 102 m;顆粒物為01~10μm;膠體顆粒為001~0.1μm。
物料的粒徑決定了其滲透率(即液體通過固體顆粒的效能),根據因子分析,K l2(K為滲透係數,L為長度因子),結合目前的研究,K=MD2通常可以用來表示濾餅的滲透率和粒徑之間的關係, 其中 M 是係數,D 是材料的粒度。Rumer得到了等球徑的物理磁導係數k(cm2)與球徑d k=6的關係54x104 d2(d=0.2~0.039mm)。
一般來說,固體顆粒的粒徑越細,沉降速度越慢,相應的過濾速度越慢,因此礦石的過度破碎或過度細磨實際上不利於過濾和分離過程。
漿料中固體的濃度。
一般來說,應盡可能增加被處理漿料中固體的比例,因為隨著進料漿料中固體含量的增加,裝置的執行成本和過濾分離裝置的尺寸會減小。 但進料漿料固體含量的增加會受到浸出工藝和漿料輸送工藝條件的限制,洗後還應考慮對浸出渣進行水洗。
固體顆粒的形狀和表面特徵。
固體顆粒的形狀應為球形,固體顆粒的表面特性直接影響到分離過程中需要使用的各種絮凝劑和投加量。
液體的粘度。
工業生產中流體粘度的變化範圍很廣,液體粘度的變化與溫度有關,溫度的公升高導致液體粘度的降低。 在石化和食品工業等行業中,過濾後的液體通常是非牛頓的,它們的流動遵循所謂的功率低,即
其中 - 剪下應力。
剪下速率。 n流指數,n<1。 n值越小,流體的非牛頓性質越強;
k- 流體的稠度係數。
當液體的粘度增加時,在過濾過程中,固體的沉降速率和液體的過濾速率降低。 由於液體的粘度受過濾溫度的影響很大,當溫度降低時,液體的粘度會更高,因此在過濾過程中適當提高溫度對於固體的沉澱和液體的過濾過程是有益的。
姚耀儀. 個人意見,僅供參考。