全自动微孔过滤机在超细粉末碳酸钙中的过滤应用

超细粉体的过滤特点：

(1) 超细粉体属于微米与亚微米级(甚至纳米级)，目前无机或有机超细粉体均小于10μm，通常只有1μm左右，有的大部分小于1μm；

(2) 由于微粒细，锅炉滤饼的阻力大，(为了后面干燥操作能节省能源，粉体过滤必须形成较干滤饼，尽量不形成含水量很高的浓浆)，因此过滤的难度大；

(3) 由于微粒细，一般的滤布滤网难以完全滤住，过滤效率不太高，需要孔径相当小的微孔过滤介质，方能高效地将所有微粒都截流住；

(4) 由于微粒细，微粒易进入过滤介质的毛细孔，过滤介质的堵塞阻力增加较快，如果该过滤介质不能用简易的高压气体反吹法进行高效再生，那么过滤介质的消耗量太大，操作成本太高，操作也相当麻烦；

(5) 有机超细粉体，多数是亲水性，无机超细粉体，有的属亲性水性，有的属憎水性。对亲水性粉体，由于微粒表面有水化层，具有压缩性；对憎水性的粉体，由于没有水化层，细的微粒往往会在滤饼层中进行水力位移，使滤饼层阻力不断增加(甚至使过滤介质的阻力也很快加大)，形成假性可压缩性滤饼，这种假性可压缩性在低压过滤时较明显，当过滤压力增加到一定值，就呈现不可压缩的滤饼特性。

超细粉体的上述特性，使化工生产用的过滤介质的选用，过滤介质的再生方法选择，过滤性能参数的测定，过滤机结构的设计均有一定的特殊性。

 

超细轻质碳酸钙

1. 物料来源：该公司采用板框压滤机过滤，一些细的物料穿漏，本实验的物料系这些穿漏物料的沉淀物。

2. 物料粒度：原为40nm，但物料在水中会自动弱絮凝，形成颗粒为300—500nm假性絮凝体。

3. 过滤介质：选PE-S1、PE-S2、 PE-S3过滤介质进行试验。PE-S1过滤起动时有穿漏，10分钟后，开始变清，PE-S2与PE-S3起动后滤液澄清透明，滤液浊度不超过3NTU，说明过滤效率接近100%。特选型作为物料的过滤介质。

4. 过滤滤饼平均比阻α与滤饼湿含量测定：

过滤面积：78.5*10-4m2

每批过滤物料总体积：1立升

试验物料中固体浓度：4%（重量）

过滤压差 Dp(Mpa)	过滤时间 （s）	滤饼厚度 (mm)	滤饼平均比阻α (1/m2)	压气脱水时间 (min)	滤饼湿含量 (%)
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与压差之间Dp的关系式：由表1的平均比阻数据，可归纳出平均比阻α与压差Dp之间的数学关系式：

α=1.855*1014-3.63*1023*Dp-3.304       (1)

由关系式(1)可分析出，这物料的滤饼在低压差下有一定的可压缩性，压差愈高，压缩性愈小，最后成为不可压缩性滤饼。最大的滤饼平均比阻为α=1.855*1014(1/m2)。由此表明压力愈高，过滤速度愈大，因此，在装置允许范围内，可选较高压差进行过滤。

高岭土：

1. 物料来源：取自内蒙xx高岭土开发公司。

2. 物料粒度：-10μm>90%   d50=3.6μm。

3. 过滤介质：经选择PE-S2可达到按近100%过滤效率，一开始就可得到澄清滤液。

4. 过滤滤饼平均比阻α与滤饼湿含量测定：

过滤面积：78.5*10-4m2

每批过滤物料总体积：1立升

试验物料中固体浓度：20%（重量）

过滤压差 Dp(Mpa)	过滤时间 （s）	滤饼厚度 (mm)	滤饼平均比阻α (1/m2)	压气脱水时间 (min)	滤饼湿含量 (%)
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与压差之间Dp的关系式：

由表2的滤饼平均比阻α与压差Dp之间的数据，可归纳出α与Dp之间的关系式：

α=4.02*1014-4.92*1027*Dp-3.264       (2)

由关系式(2)也可确定该物料在低压差下有一定压缩性，压差愈高，压缩性愈小，最后也形成不可压缩性滤饼，最大的滤饼比阻为α=4.02*1014(1/m2)。

(三) 绢云母：

1. 物料来源：取自安徽扬天粉体有限公司。

2. 物料粒度：0.4-0.5μm  10%       0.5-1μm  30%

              1-5μm     40%        >5μm   20%

3. 过滤介质：PE-S1在Dp=0.02Mpa起动压差下有一点穿漏，而PE-S2在Dp从0.2-0.4Mpa不穿漏，滤液浊度不超过3NTU,故选PE-S2作过滤介质。

4. 过滤滤饼平均比阻α与滤饼湿含量测定：

过滤面积：78.5*10-4m2

每批过滤物料总体积：1立升

试验物料中固体浓度：20%（重量）

 

绢云母

1. 物料来源：取自安徽扬天粉体有限公司。

2. 物料粒度：0.4-0.5μm  10%       0.5-1μm  30%

              1-5μm     40%        >5μm   20%

3. 过滤介质：PE-S1在Dp=0.02Mpa起动压差下有一点穿漏，而PE-S2在Dp从0.2-0.4Mpa不穿漏，滤液浊度不超过3NTU,故选PE-S2作过滤介质。

4. 过滤滤饼平均比阻α与滤饼湿含量测定：

过滤面积：78.5*10-4m2

每批过滤物料总体积：1立升

试验物料中固体浓度：20%（重量）

过滤压差 Dp(Mpa)	过滤时间 （s）	滤饼厚度 (mm)	滤饼平均比阻α (1/m2)	压气脱水时间 (min)	滤饼湿含量 (%)
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%

 

5． 平均比阻α与压差之间Dp的关系式：

由表3数据可归纳出：

α=1.818*1014-2.65*1038*Dp-5.77       (3)

由式(3)也可看出，绢云母滤饼在低压差下有一定压缩性，在高压差下趋向不可压缩性。最大的平均比阻为α=1.818*1014(1/m2)。