王紀瑞，霍華

　　盤式真空過濾機自1959年從前蘇聯引入國內，Z初應用在選煤廠的煤泥過濾工藝流程。由于具有占地面積小、操作簡單、處理能力大、運行穩定等優勢，廣泛應用于各個行業的固液分離工藝流程。近年來，隨著國家對資源、能源有效利用率的要求越來越高，對環境保護和水處理的要求也越來越嚴格，因此有大量的固液分離問題需要解決。根據各種不同的物料性質，對盤式真空過濾機內部結構進行專門的匹配設計，可達到較好的過濾效果，其應用的過濾領域也可得到拓展。同時，近些年，過濾介質材料、生產加工工藝及自動化程度的發展，也極大地促進了盤式真空過濾機的技術發展。

　　1　原理及結構組成
　　盤式真空過濾機主要利用負壓在濾板兩側形成壓力差，漿液中的固體顆粒吸附在過濾介質表面形成濾餅，濾液穿過過濾介質經中心軸內部排出，達到固液分離的目的。完整的盤式過濾機真空過濾系統主要分為主機和輔機兩部分(見圖1)，主機部分包括分配頭、主軸、濾板、槽體、軸端密封；輔機部分主要包括真空受液槽或自動排液裝置、真空系統、壓縮空氣系統，部分設備的輔件中還含有集氣罩和操作平臺。

　　2　存在問題及主要技術改進
　　2.1　主軸流道的改進
　　2.1.1　設備工況
　　(1)傳統的盤式過濾機主軸流道為圓形管(見圖2)，通過管夾固定在中間回轉的主軸上。其優點為：制作加工簡單，生產成本較低，鋼管型流道易拆卸更換。目前主要適用于漿液中所含固體顆粒硬度較大，且流道磨損嚴重的工況。

　　(2)由于圓管規格較少，流道面積受到管徑的限制，過濾性能的匹配性差。每根圓管流道上沿軸向固定多塊濾板，在回轉過程中，濾餅的負荷極易造成鋼管扭曲，致使圓管主軸流道穩定性差，不可高速旋轉運行。
　　2.1.2　技術改進
　　(1)主軸流道采用異形軸結構(見圖3)。流道與回轉主軸在設計上為整體焊接，剛性大，穩定性好。在相同軸徑的情況下，流道開口面積越大，濾液排出率越高。

　　(2)扇形的流道截面可將濾板布置得更緊密，每圈濾盤扇形板數量越多，過濾盲區越小，過濾效果越好。
　　(3)根據漿液性質，對流道的內部進行特殊的結構設計，使其與濾板的有效過濾面積和運行需求達到Z佳的匹配。
　　(4)合成材料及其成型技術的發展日益可靠，可根據主軸流道截面尺寸設計耐磨套嵌入流道內部(見圖4)，耐磨性更好，使用壽命長，方便更換。

　　通過以上技術改進方式，既能獲得較佳的過濾效果，又提高了盤式過濾機的漿液適用性。

　　2.2　過濾介質的改進
　　盤式真空過濾機的過濾介質主要有2種：一種以多孔性固體為過濾介質，即濾板為陶瓷濾板；另一種以濾板為過濾骨架，上面覆蓋過濾介質，即濾布。
　　2.2.1　設備工況
　　(1)以陶瓷濾板為過濾介質的盤式真空過濾機于20世紀80年代中期，由芬蘭Outo Kumpu Mintec公司研制成功。其過濾機理是利用陶瓷濾板上的微孔產生的毛細效應，將漿液中游離的水排入濾板內部的流道，通過主軸流道排出。在負壓作用下，微孔中的水分不會全部排空，從而阻止了氣體逸出，形成無空氣消耗的過濾過程。通過該過濾方式，真空度高，損失量Z小，比傳統濾布式過濾機節能效果明顯。
　　(2)陶瓷過濾機雖能耗低，濾液含固量低，但陶瓷濾板上均布的微孔在運行時極易堵塞。通常運行幾小時后需要停機，用硝酸和超聲波進行2~3h的清洗，致使設備有效工作時間縮短。
　　(3)陶瓷濾板對于過濾物料的性質有一定局限性。粒徑過細且具有水凝性的物料會造成濾板衰減嚴重，需要頻繁更換陶瓷濾板，運行備件費用昂貴。
　　2.2.2　技術改進
　　(1)濾布作為表面型過濾介質，在工作時表面截留住濾餅，對過濾效果有著十分重要的影響。為達到較好的過濾效果和使用壽命，濾布(見圖5)一般選用工作表面光滑、孔眼較大，非工作表面孔眼較小，濾布的立體孔隙呈倒三角形結構。在套裝方式上，設置若干層濾布，進行改進優化。

　　(2)在一般情況下，過濾開始階段會有少量小于濾布孔隙直徑的顆粒穿過濾布混入濾液中，但大顆粒很快在濾布通道的入口發生架橋現象，使小顆粒受到阻攔且在濾布表面沉積形成濾餅。Z新的過濾方式為：在運行過程中，使這層形成架橋現象的濾餅始終存在于濾布表面，輔助盤式過濾機的過濾，可獲得更清澈的濾液。利用待被過濾的漿液用作輔助過濾層，可減少空氣進入到盤式過濾機真空系統內部，大大降低了真空的消耗量。
　　(3)運行幾個周期后，堵塞的輔助過濾層通過壓縮空氣反吹或者沖洗水清洗移除，再進入漿液重新形成新的輔助過濾層。倒三角形結構的濾布可在內部壓縮空氣反吹時，保證較高的卸餅率和再生效果。
　　2.3　攪拌裝置的改進
　　2.3.1　設備工況
　　(1)傳統的盤式真空過濾機槽體結構為整體連通的形式，為了保證漿液均勻懸浮在槽體內部，設置有槳葉式或擺臂式的攪拌裝置，但機械攪拌裝置存在故障率高、密封性差、漏料等問題。同時單獨的攪拌裝置的存在限制了過濾機的大型化發展。
　　(2)濾盤直徑越大，槽體越深，漿液式或者擺臂式的機械攪拌裝置布置在槽體底部，很難攪動上層漿液。因此，新型的過濾機勢必要取消獨立的攪拌裝置。
　　2.3.2　技術改進
　　(1)根據不同的漿液性質，將對應每盤濾板的槽體設計為單槽結構，增加布料裝置。
　　(2)進料時，漿液沖擊到旋轉的濾板上，達到了對漿液的攪拌效果。針對沉降速度較大的物料，可分析其沉降速度與過濾時間，設計槽體內部結構，達到盤式過濾機自攪拌的目的。
　　秘魯首鋼鐵精礦的過濾采用洛陽礦山機械工程設計研究院設計的GPYK-60型礦用盤式過濾機，取消了獨立的攪拌裝置，現已穩定運行近2年。
　　2.4　部件密封性的改進
　　2.4.1　設備工況
　　盤式真空過濾機的密封性設計主要分為兩個方面，一方面，為了提高真空的有效利用率，通過對各部件的連接處設計達到真空系統的密封；另一方面，為了提高設備的處理量，需要保證濾板有較高的浸沒率，旋轉的主軸與槽體處軸密封。
　　2.4.2　技術改進
　　(1)濾板與中心軸安裝處通過密封圈端面密封，仿S鉤結構雙側螺栓壓緊，既拆卸方便，又可保證此處的密封性，無真空泄露，避免漿液從此處進入中心軸流道，造成濾液固含量升高。旋轉的主軸與固定的分配頭形成動靜配合，特殊的分配頭密封裝置保證此處動靜配合面的密封性。優化分配墊材質和分配頭內部結構，增強其耐磨性與密封性。
　　(2)主軸與槽體處采用機械式綜合密封，可使濾盤的浸沒率達到50%以上。主軸密封相對于槽體的位置是浮動的，即使主軸沿軸向有一定移動，亦可保證運行過程中主軸的密封效果。
　　2.5　濾餅洗滌的改進
　　2.5.1　設備工況
　　濾餅是具有一定厚度的顆粒狀物質的堆積體，對液體有一定的滲透性。為了回收濾餅帶液中的有價成分或者去除濾餅帶液中的雜質，需對濾餅進行洗滌。傳統的濾餅洗滌方式有置換淋洗和加水漿化再過濾。為了達到較好的洗滌、過濾效果，置換洗滌需要消耗大量的洗液，同時需要較長的吸干時間，所以盤式真空過濾機較少應用在該領域。多級漿化洗滌不僅需要消耗大量的水，還須增加多臺過濾機和輔助設施，投資較大，能耗較高。
　　2.5.2　技術改進
　　(1)根據漿液性質和濾餅洗滌方式，綜合盤式真空過濾機的結構特點，通過對分配盤布置區域的設計，在吸干區布置洗滌管道，各真空系統獨立，整體的設備部件進行匹配設計，達到對濾餅進行洗滌的目的。
　　(2)專門用于洗滌的真空盤式過濾機，在達到相同的洗滌效果時，與傳統的洗滌濾餅方式相比，所用洗滌水量更少。在連續作業時，根據系統設計不同，可實現多級錯流、多級逆流洗滌，濾餅洗滌效果更好，減少漿化槽數量，大大節省了投資成本。
　　目前，洗滌型盤式真空過濾機在電力行業脫硫石膏、化工行業氨代鈉廢水處理、氧化鋁行業赤泥洗滌等方面，均有試驗性應用。

　　3　結論
　　針對不同的漿液性質，對盤式真空過濾機進行系統化的改進與優化設計，通過各個部件與運行方式的合理匹配，在降低能耗和過濾效果上也得到了提升。該改進方法具有維護簡單、過濾效率高、過濾效果好、洗滌耗水量低等實際應用效果，目前在各個過濾機使用領域得到廣泛應用。

　　[1]王紀瑞，霍華，張孟輝，代朝磊，韓宏武，申飛.盤式真空過濾機的技術改進[J].礦山機械，2018，46(09):54-57.

來源：《礦山機械》2018年09期