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PAPEPTFE管精密微孔过滤技术在有色金属工业生产上的应用前景

日期：2020/7/7浏览：1118次

摘要：有色金属工业生产上不少属于化工生产，液体过滤是基本单元操作，为了提高产品质量与收率，降低成本，减少环境污染，必将愈来愈多采用精密过滤。本文介绍一种新型精密过滤 — 高分子精密微孔过滤，简单叙述该技术主要硬件性能，在工业生产上应用概况及在有色金属生产上应用前景。

关键词：高分子精密微孔过滤技术，精密澄清过滤，精密滤饼过滤

冶金生产，尤其有色金属生产，许多操作都是化工单元操作，可称之为 ”冶金化工”。在所有各种化工生产上，液固分离是必不可少的化工操作。

液固分离基本有以固液比重差为分离原理的沉降分离与以多孔介质为分离原理的过滤分离两大类。沉降分离有重力沉降与离心沉降两大类 ; 重力沉降操作最简单，但设备庞大，效率低 ; 离心沉降的劳动生产率很高，占地面积小，但设备复杂，价格高 ; 无论重力沉降或离心沉降，固液两相必须有一定的比重差，否则均无法分离 . 过滤分离不受两相比重差限制。只需一定的多孔介质能将固相截留与液相通过即可 . 过滤分离在各种化工生产上应用广泛，不管过滤难度多高，通过某种单一过滤技术或几种不同性能的过滤技术组合，绝大部分生产难题均可获得相当满意解决。

作为非均相的液固过滤基本分为粗级过滤 (>100 微米的过滤精度 ) ，亚精密过滤 (100 — 10 微米的过滤精度 ) ，精密过滤 (10 — 1 微米过滤精度 ) ，与超精密过滤 (1 — 0.1 微米过滤精度 ) 。过滤精度小于 0.1 微米应归属于均相分离的超滤，纳滤与反渗透。

目前各种化工生产上，大于 10 微米的粗级过滤与亚精密过滤，采用以各种非金属或金属的滤布或滤网作过滤介质的多种间隙过滤机或连续过滤机基本可满足要求。精度小于 1 微米，含固量很小的液体如采用超精密过滤，如各种有机微孔膜或无机微孔膜也可获得较好解决 . 目前各种化工生产，包括冶金化工，过滤操作最薄弱的是 10 至 1 微米的精密过滤领域 . 影响产品质量，收率，成本与劳动生成率，对环境产生严重污染的，往往是过滤效率不高造成的 . 效率低的主要原因是目前广泛使用的滤布或滤网的过滤效率不高，难以完全滤住 10 微米以下的微粒 ; 其次由于滤布或滤网为非刚性，对细颗粒组成的较粘的滤饼难以简便卸除 ; 被细颗粒堵塞了的过滤介质难以有效再生，消耗量相当大 . 由于上述原因，精密过滤，尤其形成滤饼的液体精密滤饼过滤，至今在各种化工生产上相当落后。

为了提高各种化工生产上液体精密过滤的效率，作者开发了一种新的精密过滤技术—高分子精密微孔过滤技术。从新的精密微孔过滤介质的制造，多种新型精密微孔过滤机的结构开发 . 新的精密过滤计算方法研究，生产上工程应用技术研究以及一系列工业生产上开发应用等等，进行了长期系统研制，并在国内化工，制药，食品及废水处理等领域进行大量推广，在有色金属生产上也得到一些成功应用。

一 . 高分子精密微孔过滤技术的概况 :

该技术的硬件由高分子微孔过滤介质，精密微孔过滤机及辅助装置三部分组成。

1. 高分子微孔过滤介质 : 开发了六种高分子聚合物的刚性烧结微孔过滤介质。目前主要推广以聚乙烯为主材的微孔 PE 与微孔 PA 两种。

1) 介质形状 : 主要有管形与板形两大类。

2) 尺寸 : 管形的直径从 13 到 120 毫米，长度最长为 1500 毫米，板型直径最大为 1200 毫米，厚度最厚为 40 毫米。

3) 微孔孔径 : 微孔的平均毛细孔径为 2 — 140 微米。

4) 过滤精度 : 最高为 0.3 微米，通常为 0.5 — 1 微米。

5) 耐温 : 微孔 PE 不超过 80 ℃。微孔 PA 不超过 120 ℃。

6) 耐压 : 根据尺寸与壁厚不同而不同，对常用的微孔过滤管，耐外压可达 0.2 — 0.5MPa ，耐内压 0.4 — 1MPa 。

2. 精密微孔过滤机 : 已开发了十多种不同结构的精密微孔过滤机 ;

3. 辅助装置 : 包括以下装置。

1) 料浆输送装置 : 可用泵 ( 离心泵，胶管泵或隔膜泵 ) ，或气压，或真空。

2) 气体反吹系统 : 反吹排滤饼与反吹再生用。

i. 空压机 : 最好无油空压机 ( 对液体是所需产品 ). 压力为 0.7MPa ，排气量视每台过滤机的过滤面积而定。

ii. 储气罐 : 耐压 1MPa ，容积视每台过滤机的过滤面积而定。

多台安在同一场所的过滤机可共用一套气体反吹装置。

3) 化学再生系统 :

被过滤的固体微粒如能用化学物质溶解或降解的，应备有化学再生系统，包括 :

i. 再生液储罐 : 不需耐压，容积视每台过滤机的体积而定，材质视再生液而定，一般需防腐。

ii. 再生液循环泵 ; 离心泵，其扬程与流量视过滤机的容积而定。

如固体微粒不能化学再生的，不必装化学再生系统。

二 . 高分子精密微孔过滤技术的主要特色。

1. 高分子微孔管的特色 : 微孔管均为刚性。

1) 过滤效率相当高 : 如液体为水溶液类，其对 0.5 微米的微粒，过滤效率大于 99.9%( 对气固过滤，如气体为空气类， 0.3 微米的微粒，过滤效率大于 99.9%) ；

2) 排卸干滤饼的操作相当简便 : 利用压缩气体快速反吹法可将微孔管外表面的较干滤饼很简便又高效地吹下 ; 此方法比任何其他卸渣方法简单，操作容易，除渣效率高。

3) 微孔管再生简易，再生效率比较高 : 采用物理再生—气体或气水混合液快速反吹法，就可将已被堵塞的微孔管进行再生，使之连续使用寿命可达一年以上 ( 如过滤粉末活性炭 ); 如能用化学方法再生 ( 几星期或几个月一次 ) ，使用寿命往往三至五年以上 ( 如过滤重金属废水，酸性废水，含氟废水等 ) 。

4) 化学性能相当优越 : 由于聚乙烯的化学性能比其他高分子聚合物强，因此其微孔管的化学性能特别优越，耐各种无机酸 (98% 以上的浓硫酸除外 ) 与有机酸，碱，盐及其他各种化学液体 .70 ℃以下耐大部分有机溶剂。

5) 重量轻，再加工 ( 车，铇，锯与焊等 ) 容易 ; 本体既有相当刚性，抗冲击，抗压等，机械性能又比较好，安装维修相当轻便。

2. 精密微孔过滤机的主要特色 :

1) 内部安装结构比较简单，安装维修比较方便；

2) 大多数过滤机的底部均有能排除大体积，干滤饼的快开底盖，卸除滤饼时机械化程度比较高，不需人工繁重体力劳动，生产场地较清洁；

3) 过滤机为立式结构，占地面积相对较少；

4) 过滤机均为密闭结构，液体或气体不外逸，生产环境比较好；

5) 卸渣与微孔管再生时，不需装拆，只需开启阀门，卸渣与再生等辅助时间较少。

6) 易组装成自控或程序操作。

三 . 高分子精密微孔过滤技术在化工，制药，食品及废水等领域的应用 :

经过多年不断的开发，此技术已在化工，制药，食品等工业与废水处理上获得大量应用。

1. 在含固体很少的液体精密澄清过滤领域应用 :

在化工与制药生产上，已大量用于氯碱生产的二次盐水，化肥生产上的铜氨液与脱炭液，粘胶纤维生产上的酸浴，石化催化剂生产上的硫酸铝溶液，纯碱生产的碳酸钠与碳酸氢钠溶液，抗生素生产上的发酵滤液等 ; 还大量用于双氰胺，山梨醇，氟硅酸，硫酸，盐酸，磷酸，各种有机酸，各种醇，酮，生产用水等。

在食品生产上，用于各种糖液，各种食用油，各种酒类等等，

此外，化工，制药，食品等工业生产上，许多液体在进入电渗析，离子交换，超滤，反渗透，精馏，蒸发等装置前采用本技术作为精密预过滤，以提高这些装置的操作效率与使用寿命。

2. 在含固体较多的液体精密滤饼过滤领域应用：

在这些领域应用很广，比较普遍的有：

1) 粉末活性碳过滤 : 在制药，化工与食品等生产上，较普遍采用粉末活性碳脱色，能否将脱色后细至 0.5 微米的碳颗粒全部滤除，已成为影响产品质量的关键操作之一 . 本技术已大量用于这些生产，解决了长期影响的产品质量的碳粒易穿漏的弊病；

2) 发酵液或酶处理液的过滤 : 已用于一些生物发酵液与酶处理液的除渣的精密过滤，滤液透明度很高，排渣很方便；

3) 催化剂的过滤 : 在一些催化剂生产或催化剂应用领域，已成功应用本技术，如某些石油催化剂与化肥催化剂的制造中用本技术过滤这些很细的催化剂 ; 在精细化工与制药等生产上，用于过滤钯碳催化剂与铜镍催化剂等；

4) 超细粉末过滤 : 已用于硫酸钡，硫化锌，硫化铁，氢氧化铁，氢氧化铝，二氧化钛，钛酸钡等超细产品的过滤；

5) 天然药物提取液过滤，已成功用于不少中草药或动物提取液的精密过滤；

6) 果汁的过滤 : 已用于几种果汁的精密微孔过滤，又开始推广用于蔬菜汁的精密过滤，这些过滤可作为超滤前的精密预过滤。

7) 废水过滤 :

i. 重金属废水过滤 : 已大规模用于电镀，线路板或其他金属制品厂的重金属废水过滤 ( 中和法处理含重金属离子形成的铜，铬，镍，锌，铅，镉等离子的重金属氢氧化物 ) ，草酸生产上所形成的硫酸铅与草酸铅，磁性材料生产上所形成的四氧化三铁，瓷瓶生产上所形成的四氧化三铅，以及石灰中和的含重金属的酸性废水等。

ii. 非金属元素废水 : 已大量用于含氟废水过滤，水可全部回用；

iii. 煤矿矿井废水 : 已大规模用于煤矿矿井水，过滤水中的煤粉与不溶性腐植酸等，水可全部回用；

iv. 大型发电厂露天堆场煤产生的细煤粉废水 ; 可使水回用，煤粉全部回收。

四 . 高分子精密微孔过滤在有色金属生产上的应用 :

1. 液体精密滤饼过滤 : 早在三十年前，本技术还处于早期研制开发阶段，就开始在有色金属工业进行开发，前后经过六年努力，开发出用于液体精密滤饼过滤与洗涤的过滤机—翻转式快开精密过滤机，用于氢氧化钽与氢氧化铌的过滤与洗涤，过滤机规格有 5 与 10 平米两种，全部为液压传动，从 1975 年一直用到 1985 年 ( 直至该厂无原料停产 ). 这种型号的过滤机后来推广到超细硫酸钡的过滤与洗涤，从 1979 年一直连续用到 1999 年，共应用 20 年。

精密微孔过滤机于 2002 年已用于白钨结晶体的过滤，并开始用于仲钨酸铵结晶体过滤。

早于 1983 年，本技术已用于一个有色金属厂从废水中过滤五氧化二钒。

2. 液体精密澄清过滤 : 2002 年，本技术已成功用于硫酸镍溶液的精密澄清过滤。

五 . 结束语 :

高分子精密微孔过滤技术在工业生产上的推广应用已有 25 年历史。大量成功应用表明，这是一种综合性能相当优越，性能价格比很高的新型过滤技术，只要该技术的硬件与软件与各应用工艺相匹配，它可明显提高产品质量、收率、劳动生产率，可降低物耗、能耗与成本，生产环境改善，废水排放减少，废水回用率提高。

有色金属工业的许多生产属化工操作。高分子精密微孔过滤技术可适用于各种化工生产，因此也适用于有色工业生产的各种物料的精密澄清过滤，精密滤饼过滤及许多废水的除悬浮物的过滤。只要供需双方共同密切合作，共同开发，这种新技术完全可以在我国有色金属生产的技术改造中发挥一定作用，为提高我国有色金属生产的技术水平作出一定贡献。

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