固液分離方法及設(shè)備

4.4固液分離方法及設(shè)備濕法冶金過(guò)程實(shí)質(zhì)上是逐步分離物料中的有價(jià)金屬，得到的產(chǎn)物一般都是固體和液體的混合物，如礦物原料（或冶金生產(chǎn)的二次物料）通過(guò)浸出處理后得到的產(chǎn)物，是固體和液體的混合物——礦漿。這種混合物必須經(jīng)過(guò)分離才能達(dá)到過(guò)程最終進(jìn)行的目的即使雜質(zhì)和主體金屬進(jìn)行的分離。固液分離顧名思義指從混合物中分離出固相和液相。在很多工藝過(guò)程中應(yīng)用固液分離以達(dá)到下列目的：1．回收有用固體(廢棄液體)：2．回收液體(廢棄固體)；3．回收固體和液體；實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中固液分離的方法很多，但按其進(jìn)行的原理可以分為兩大類：濃縮和過(guò)濾。4.4.1濃縮及設(shè)備（沉降設(shè)備）濃縮：利用液固比重不同，礦漿中固體粒子在重力作用下，從溶液介質(zhì)中沉淀而使溶液得到澄清的過(guò)程。濃縮以后得到的固相，仍然是一種液固比為2～4：1的濃泥，而有的上清液亦含有少量的懸浮物，故濃縮是使礦漿進(jìn)行液固分離的初步作業(yè)。濃縮過(guò)程：濃縮過(guò)程就是將混合礦漿打入一定的設(shè)備，使礦漿中的固體粒子，凝聚形成濃泥沉降，而溶液則成上清液通過(guò)溢流，從過(guò)程中分離出來(lái)。兩個(gè)步驟：1）物理化學(xué)處理。通常是添加凝聚劑或絮凝劑使懸浮液中分散的的未絮凝顆粒凝聚轉(zhuǎn)入濃密的底流，并得到澄清的溢流。2）工程操作，用合適的固液分離方法減少濃泥的剩余水分時(shí)得到體積盡量多的上清液和含液體少的濃泥。為此通常采用濃縮槽來(lái)進(jìn)行礦漿的濃縮分離過(guò)程。影響濃縮過(guò)程的因素影響沉降的因素：顆粒性質(zhì)、溶液性質(zhì)混合液的比重差和液固比、礦漿溫度、礦漿的流量濃縮槽內(nèi)固體物數(shù)量；絮凝劑等。①顆粒性質(zhì)：大顆粒的粒子比小顆粒的粒子，沉降速度大；球形成近似球形的顆?；蝾w粒聚集體，比重量相同的非球形(片狀或針狀)顆粒沉降大得多。故生產(chǎn)上采用加絮凝劑改善顆粒性質(zhì)。②混合液的比重差和液固比：比重差和液固比愈大，則澄清愈快愈徹底。③溶液性質(zhì)：當(dāng)溶液中膠體含量高，會(huì)造成澄清困難;礦漿的酸度亦會(huì)影響澄清分離效果，不同的酸度會(huì)得到不同澄清效果的沉淀物.如氧化鋅煙塵酸性浸出時(shí)，礦漿的PH值小于2，礦漿有良好的的澄清效果。此時(shí)溶液中的硅酸以真溶液的狀態(tài)存在。在鋅焙砂中性浸出時(shí)的礦漿和空氣氧化除鐵礦漿的PH值一般控制在5.2～5.6，原因是在此PH條件下，最有利于細(xì)粒膠狀物如氫氧化鐵或硅酸凝聚成大顆粒。④礦漿溫度：溫度高能加速礦漿顆粒的運(yùn)動(dòng)，降低礦漿的粘度，從而有利礦漿的澄清分離。但溫度的提高要考慮到成本和不超過(guò)溶劑的沸點(diǎn)。一般控制在40~50℃。⑤濃縮槽內(nèi)固體物數(shù)量：當(dāng)槽內(nèi)固體物料過(guò)多時(shí)，相對(duì)降低了槽內(nèi)的澄清區(qū)，影響沉降過(guò)程，嚴(yán)重時(shí)可能造成槽內(nèi)扒渣耙的突然停車，甚至扭斷，所以要定期排放槽內(nèi)濃泥。⑥礦漿的流量：礦漿進(jìn)入濃縮槽的流量，對(duì)間斷進(jìn)液濃縮最為重要。流量過(guò)大或忽大忽小，造成上清區(qū)混濁，甚至無(wú)上清區(qū)。故應(yīng)隨時(shí)掌握濃縮槽上清區(qū)高度，及時(shí)調(diào)節(jié)礦漿進(jìn)入量或多排濃泥，礦漿才能獲得良好澄清效果。4.4.1.3濃縮的主要設(shè)備---濃縮槽（濃密機(jī)）濃縮槽或濃密機(jī):是完全由沉降過(guò)程來(lái)提高濃泥濃度并得到澄清液的工業(yè)設(shè)備。組成:槽體、粑臂、傳動(dòng)裝置、提升裝置等部件。分類:按傳動(dòng)方式不同分:為中心傳動(dòng)和周邊傳動(dòng)濃縮槽，大直徑的濃縮采用周邊傳動(dòng)方式。按槽的形狀分為:錐底濃縮槽和斜底兩種.生產(chǎn)過(guò)程應(yīng)用最多的是錐底濃縮槽，下面介紹中心傳動(dòng)的錐底濃縮槽。其機(jī)構(gòu)如圖4-20所示。4-21濃縮槽濃縮及結(jié)構(gòu)示意圖

a濃縮槽結(jié)構(gòu)示意圖b濃縮過(guò)程示意圖

1-圓形槽體；2-進(jìn)料口；3-溢流堰；4-卸料錐；5-耙；6-葉片；7-垂直軸；8-桁架A-上清液區(qū)；B-上清液澄清區(qū)；C-混合澄清區(qū)；D-濃泥澄清區(qū)；E-濃泥區(qū)1）槽體

濃縮槽上部為圓筒形，常見(jiàn)直徑為10~18m，高3~7m，槽底為圓錐形，圓錐角為160o形成漏斗，這樣的底能使已沉降的固體物料移向中間，濃泥自錐底孔排出。槽體用鋼筋混凝土（或特殊鋼材），并襯以耐酸材料。在槽內(nèi)的中心懸掛有緩沖筒，其底裝有篩板，圓筒直徑1.5m，高1.5m，由不銹鋼板卷制而成。緩沖筒安裝時(shí)，上口應(yīng)高于液面，使進(jìn)入濃縮槽內(nèi)的待濃縮礦漿與上清區(qū)隔離以保證上清質(zhì)量，篩板起緩沖作用。濃縮過(guò)程：將浸出所得礦漿送入淹在澄清液內(nèi)的給料圓筒內(nèi)，不致把澄清液攪混，澄清的上清液通過(guò)位于濃縮槽上部邊緣的溢流槽放出。聚集于中間的濃泥用砂泵抽出或用其他方法排出。2）耙臂

濃縮槽裝有一帶有耙齒的十字耙臂組成的特殊機(jī)構(gòu)，以攪拌沉落在槽底的粒子，以便把沉落的粒子移向中間。帶有耙齒的十字耙臂與濃縮槽錐底平行，并固定在一根垂直軸上，其中兩個(gè)對(duì)稱的長(zhǎng)耙臂長(zhǎng)達(dá)邊緣，另兩個(gè)對(duì)稱的短耙臂的長(zhǎng)度只有槽半徑的三分之二。耙臂的材質(zhì)可用硬質(zhì)木材、不銹鋼或普通鋼材用環(huán)氧玻璃布防腐后制成。為了防止變形，耙臂之間及耙臂與中心軸之間用拉桿固定。耙齒與槽底距離20~50mm，耙齒與耙臂軸線夾角600，當(dāng)中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，耙臂上的耙齒刮動(dòng)槽底濃泥，使之向中心槽心移動(dòng)，可由中心放口出放出，再通過(guò)泵送走。4.4.2過(guò)濾及設(shè)備濃縮后的濃泥必須進(jìn)一步分離得到固相和液相，才能保證進(jìn)入液相有價(jià)金屬的回收和進(jìn)入固相的有價(jià)金屬的品位。過(guò)濾：是浸出后的濃泥的固液分離的（或濃縮后得到的上清液中懸浮物除去的）一種方法。凡是礦漿懸浮物中，固體微粒不能在適當(dāng)時(shí)間內(nèi)以沉降法得到分離時(shí)多采用過(guò)濾法，它的目的：是分離礦漿懸浮液中所含固體微粒，得到較清的溶液。過(guò)濾的基本原理：在壓強(qiáng)差（或離心力）的作用下，迫使液固兩相混合物流經(jīng)多孔過(guò)濾介質(zhì)，液體通過(guò)介質(zhì)，而固體顆粒則截留在介質(zhì)上，從而達(dá)到液體與固體分離的目的。目的：獲得液體產(chǎn)品或固體產(chǎn)品，有時(shí)二者兼要，有時(shí)是為了將過(guò)濾分離所得的液體和固體分別進(jìn)一步的處理。介質(zhì)的種類：有編織物、多孔陶瓷、多孔金屬、紙漿及石棉。根據(jù)過(guò)濾介質(zhì)兩邊壓力差產(chǎn)生的方式不同，過(guò)濾機(jī)分為壓濾機(jī)（正壓力）與真空過(guò)濾機(jī)（負(fù)壓力）。

2．影響過(guò)濾的因素

?、濾渣的性質(zhì)：當(dāng)濃泥或上清液含有膠狀的物質(zhì)如硅酸、氫氧化鐵以及粒狀物質(zhì)時(shí)將使?jié)饽嗷蛏锨逡旱恼扯仍龈?，造成過(guò)濾困難。細(xì)小的膠狀微粒通過(guò)濾布毛細(xì)孔道，將堵塞過(guò)濾介質(zhì)的毛細(xì)孔道，使濾布結(jié)板，降低過(guò)濾速度。生產(chǎn)實(shí)踐中遇到膠狀物質(zhì)堵塞濾布時(shí)，應(yīng)先加骨膠水處理礦漿或上清液，提高過(guò)濾溫度，使其粘度降低，洗滌濾布或換新布。當(dāng)濃泥含粗粒渣較多時(shí)，渣較難粘附時(shí)，因而易堵死過(guò)濾槽；②過(guò)濾推動(dòng)力：過(guò)濾介質(zhì)兩端的壓力差大，過(guò)濾速度加快，壓差減小，過(guò)濾速度緩慢。生產(chǎn)中隨過(guò)程進(jìn)行濾餅厚度增加，阻力增加壓差減小過(guò)濾速度減慢。③礦漿的溫度：過(guò)濾溫度高低，對(duì)礦漿粘度大小有影響，當(dāng)溫度增加，礦漿的粘度變小，提高了礦漿的流動(dòng)性，大大加快過(guò)濾速度；提高溫度能使部分氣體從濾液中排出，消除濾餅和濾布的毛細(xì)孔道內(nèi)形成的小氣泡，從而加快過(guò)濾液通過(guò)介質(zhì)速度；提高溫度，有利于濾液中懸浮固體細(xì)粒膠結(jié)成大粒，有利于消除過(guò)濾時(shí)懸浮細(xì)粒堵塞濾布毛細(xì)孔道，使過(guò)濾速度加快。④濾餅的厚度：隨濾餅厚度的增加，被過(guò)濾礦漿中的濾液通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)時(shí)阻力增加，過(guò)濾速度降低，還可能由于濾餅過(guò)厚而將濾布損壞。為此，當(dāng)濾餅具有一定厚度時(shí)，應(yīng)將濾餅除去后再進(jìn)行壓濾，以加快過(guò)濾速度。上述因素雖然影響過(guò)濾速度，但最重要的是控制好技術(shù)操作條件，為過(guò)濾創(chuàng)造有利條件，有的礦漿過(guò)濾還必須加入適當(dāng)?shù)哪蹌?。過(guò)濾設(shè)備：板框壓濾機(jī)是間歇式過(guò)濾機(jī)中應(yīng)用得最廣泛的一種。一般的板框壓濾機(jī)，系由多個(gè)濾板、濾布與濾框交替排列而組成。每臺(tái)過(guò)濾機(jī)所用濾板、濾布與濾框交替排列，而后轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)頭螺旋使板框緊密接合。

板框壓濾機(jī)工作原理：過(guò)濾時(shí)，用泵將料漿輸送到濾板與濾框組合的通道中，料漿再由濾框角端的暗孔進(jìn)入框內(nèi)，在壓差作用下，濾液穿過(guò)兩側(cè)的濾布，然后經(jīng)過(guò)濾板板面上的溝槽流至出口排走。料渣則被濾布截留形成濾餅，待濾餅充滿全框后，過(guò)濾速度隨之下降，即可停止過(guò)濾，隨即松開(kāi)壓緊裝置將頭板拉開(kāi)，然后分板裝置依次將濾板和濾框拉開(kāi)，進(jìn)行卸料。3.2.3板框壓濾機(jī)(如圖3-3-3)如果濾餅需要洗滌，過(guò)濾機(jī)的板就需要有兩種構(gòu)造，一種板上開(kāi)有洗滌液進(jìn)口，稱為洗滌板。另一種沒(méi)有洗滌液進(jìn)口，叫做非洗滌板。洗滌在過(guò)濾終了后進(jìn)行，即當(dāng)濾框已充滿濾餅時(shí)，將進(jìn)料閥門緊閉，同時(shí)關(guān)閉洗滌板下的濾液排出閥門，然后將洗滌液在一定壓強(qiáng)下送入。洗滌液由洗滌板進(jìn)入，穿過(guò)濾布和濾框，沿對(duì)面濾板下流至排出口排出。如圖4?22所示，洗滌時(shí)，洗滌液所走的全程為濾餅的全部厚度。而在過(guò)濾時(shí)，濾液的途徑只約為其一半，并且洗滌液穿過(guò)兩層濾布，而濾液只需穿過(guò)一層濾布，因此，洗滌液所遇阻力約為過(guò)濾終了時(shí)濾液所遇阻力的兩倍。而洗滌液所通過(guò)的面積僅為過(guò)濾面積的一半，如果洗滌時(shí)所用壓強(qiáng)與過(guò)濾終了時(shí)所用壓強(qiáng)相同，則洗滌速率約為最終過(guò)濾速率的1/4。板框壓濾機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：占地小，過(guò)濾面積很大，過(guò)濾推動(dòng)力大，設(shè)備構(gòu)造簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是：設(shè)備笨重，裝卸時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度很大；為間歇式操作，洗滌速率小且不均勻，因此，此種過(guò)濾機(jī)已成為技術(shù)改造的對(duì)象。為了減輕板框的重量，有的采用鋼絲網(wǎng)濾板；為了防腐蝕有的采用玻璃鋼板框和木屑酚醛板框。板框壓濾機(jī)實(shí)物圖

(2)箱式過(guò)濾機(jī)箱式壓濾機(jī)如圖4—24所示。它以濾板的棱狀表面向里凹的形式來(lái)代替濾框，這樣在相鄰的濾板間就形成了單獨(dú)的濾箱。圖4—25。進(jìn)料通道通常與板框式壓濾機(jī)所采用的不同。濾箱借在每個(gè)板中央的相當(dāng)大的孔連通起來(lái)，而濾布借螺旋活接頭固定，濾板上有孔。為了壓干濾餅，在每?jī)蓚€(gè)濾板中夾有可以膨脹的塑料袋(或可以膨脹的橡皮膜)。當(dāng)過(guò)濾結(jié)束時(shí)，濾餅被可膨脹的塑料袋壓榨而降低液體含量。目前使用的自動(dòng)箱式壓濾機(jī)。它們最大的特點(diǎn)是既保留了箱式壓濾機(jī)所具有的能處理各種復(fù)雜物料的特點(diǎn)，又借助于機(jī)械、電器、液壓、氣動(dòng)實(shí)現(xiàn)操作過(guò)程全部自動(dòng)化，從而消除了笨重的體力勞動(dòng)，提高設(shè)備的生產(chǎn)能力。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，更換濾布麻煩，濾布損耗大，需進(jìn)一步改進(jìn)。冶金生產(chǎn)通過(guò)對(duì)自動(dòng)箱式壓濾機(jī)進(jìn)行改造現(xiàn)在在一些要求特別的地方如陽(yáng)極泥的洗滌過(guò)濾中引入的全自動(dòng)箱式過(guò)濾機(jī)。（3）真空過(guò)濾機(jī)真空過(guò)濾機(jī)的類型及特點(diǎn)所有真空過(guò)濾技術(shù)與其它濾餅過(guò)濾方法一樣，都使用多孔過(guò)濾介質(zhì)支撐濾餅。但與其它過(guò)濾方法不同的是，真空過(guò)濾使用的推動(dòng)力較小，因而它只適合于一些特殊情況的應(yīng)用。對(duì)于可壓縮的濾餅，較高的壓強(qiáng)會(huì)使濾阻和過(guò)濾介質(zhì)阻力增大,這是使用過(guò)濾機(jī)時(shí)經(jīng)常遇到的一個(gè)問(wèn)題。與在高強(qiáng)度或高轉(zhuǎn)速操作的過(guò)濾機(jī)相比,真空過(guò)濾機(jī)的設(shè)計(jì)較容易解決。優(yōu)點(diǎn):真空過(guò)濾機(jī)可以設(shè)計(jì)得很簡(jiǎn)單，并且為了在各種特定的應(yīng)用中能獲得良好的適應(yīng)性，可以采用各種結(jié)構(gòu)材料?？梢栽诒容^簡(jiǎn)單的機(jī)械條件下連續(xù)操作，這可能是真空過(guò)濾機(jī)的一個(gè)最大優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn):推動(dòng)力小可能導(dǎo)致過(guò)濾速度較低和濾餅含水量較高。真空過(guò)濾機(jī)有間歇式的真空過(guò)濾和連續(xù)式兩大類，目前絕大多數(shù)的真空過(guò)濾機(jī)是連續(xù)操作的。連續(xù)真空過(guò)濾機(jī)特別是那些旋轉(zhuǎn)真空過(guò)濾機(jī)，早巳證明其應(yīng)用范圍比其他連續(xù)過(guò)濾機(jī)寬廣得多，并且具有滿意的工業(yè)操作性能。間歇真空過(guò)濾機(jī)

是一種最簡(jiǎn)單的真空過(guò)濾器。工業(yè)間歇真空過(guò)濾機(jī)有兩種。一種是努特舍真空過(guò)濾機(jī)(thevacuumNutsche)，用在規(guī)模相當(dāng)大的工業(yè)分離中，并且可以設(shè)計(jì)成用刮刀或耙來(lái)卸除濾餅。另一種則以穆?tīng)栠^(guò)濾機(jī)(Moorefilter)為代表，這種過(guò)濾機(jī)系由浸入懸浮液的一組濾葉組成，并且可以設(shè)計(jì)成反吹卸除濾餅或移出濾葉卸除濾餅的形式。如圖4-26所示。穆?tīng)栠^(guò)濾機(jī)是由10-30張過(guò)濾葉片呈并聯(lián)排列，每個(gè)葉片上都有一個(gè)通過(guò)帶孔的U型管，它們分別與聚合器連接再通過(guò)膠管與真空管路相連接，然后固定在支架上形成一個(gè)過(guò)濾器組。在支架上設(shè)有供行車起吊的吊環(huán)，在每張葉片上包覆有相應(yīng)材質(zhì)的過(guò)濾介質(zhì)。穆?tīng)栠^(guò)濾機(jī)可以依次完成過(guò)濾、洗滌，去餅和吹除等工藝操作。隨過(guò)程的不斷進(jìn)行濾餅的厚度不斷增加，當(dāng)達(dá)到一定厚度后，用行車將穆?tīng)栠^(guò)濾機(jī)吊出過(guò)濾槽繼續(xù)抽吸3-4分鐘，然后吊至盛有清水的洗滌槽內(nèi)

繼續(xù)抽吸進(jìn)行洗滌；洗滌完成后用行車將穆?tīng)栠^(guò)濾機(jī)吊出過(guò)濾槽繼續(xù)抽吸3-4分鐘，然后吊至卸渣槽，將真空閥門關(guān)閉，打開(kāi)空壓閥反吹卸渣圖4-26穆?tīng)栠^(guò)濾機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖1—支架；2—聚合器；3—葉片；4—濾布；5—竹片格；6—木夾板；7—膠管；8—吊環(huán)；9—木塞；10—U型管連續(xù)真空過(guò)濾機(jī)連續(xù)真空過(guò)濾機(jī)主要有三種，即轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)、轉(zhuǎn)盤真空過(guò)濾機(jī)和臥式旋轉(zhuǎn)真空過(guò)濾機(jī)。應(yīng)用最多的是轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)和轉(zhuǎn)盤真空過(guò)濾機(jī)。A轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)圖4-27轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)配置示例,

圖4—28轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)結(jié)構(gòu)圖。這種過(guò)濾機(jī)有一轉(zhuǎn)鼓，該轉(zhuǎn)鼓被分成若干扇形格室，各格室分別與一自動(dòng)過(guò)濾閥接通。轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)時(shí)，浸入懸浮液當(dāng)中的鼓面吸取濾液，而濾餅則沉積存