专利名称：一种新型的脱水方法－超滤法脱水的制作方法
技术领域：
本发明是应用于矿业、冶金、化工、煤炭、环保等工业悬浮液固液分离的新型脱水设备。
传统及目前仍广泛使用的悬浮液固液分离设备类型很多，例如1．离心分离类有三足式沉降离心机、螺旋卸料沉降离心机、室式分离机、碟式分离机等。这类设备都要使用不同结构的高速运转的转鼓等提供离心力来实现固液分离(一般转速为1600～6000r·p·m)，而且通常不能回收-2μm的超微粒子，动力消耗大，设备精度要求很高，生产成本高；2．筛分脱水类即指用于脱水作业的各类脱水筛，它只适用于较粗物料的脱水、脱泥作业，对-0.075mm及-0.045mm的细粒则很难脱水；3．过滤类是通过过滤介质(如滤布)截留，进而累积截留固体颗粒的一类方法。过滤的推动力有正压力或负压力(真空过滤)，操作上有表面过滤类进行滤饼过滤以及深层过滤(固体颗粒沉积在过滤介质内部)两类。
这类设备在过滤初始阶段效率尚高，但随着滤饼的加厚(一般厚度达30～50mm)阻力及粘度增大，效率明显下降，而且通常是间息作业，产量及劳动强度大；4．压滤类是对过滤悬浮物料在过滤介质(板框、滤布)上加压的条件下实现操作的一类加压过滤设备。与过滤类相比，可提供大的分离面积及很高的推动力，从而得到广泛的应用，可处理固体浓度1～10％或略高的悬浮液(重量％)。滤饼厚度30～60mm，但是，此类脱水设备仍有很多难以克服的弊病，例如①因滤饼较厚，需要很大的推动力(过滤工作压力1.0～4.0Mpa)(液压式、厢式、挤榨式等)；②间息作业、人工卸料劳动强度大，产量不高；③密封性要求严格，设备精度要求高；④对粘性物料、过滤效率明显下降，特别是对-2μm超细高粘性物料(粘土矿物或胶体性物料)仍很难实现正常作业。
目前，国内外固体悬浮物脱水设备都是在上述方法的范围内作一些改进，例如实用新型专利“新型卧式压滤机”(申请号902179241.1)，提出了一种带刮板卸料闸门的正压连续压滤机，正压工作使工作压力明显提高(由0.4～0.6Mpa提高到2.5Mpa)从而精煤产品含水量由30％下降到18％以下。但该设备要增加一套将整个过滤机密封的压力容器，且正压操作要通过功率较大的煤浆泵来实现；实用新型专利“带刮板卸料闸门的正压连续过滤机”(申请号92212807.3)提供了一种新型卧式过滤机，它是在对上述过滤机从机械结构上作了改进，对传动压紧方式(机械传动压紧和液压传动压紧)的机械结构改进后降低了传动(推动)能耗，改进了密封性，从而使传动功率大大下降，但该方法仍不能克服过滤机的前述本质的缺点，其工作总压力仍达130吨。
对于一些超细、特别是粘土矿物(例如膨润土、海泡石粘土、高岭土等等)的脱水，其难度更大，这主要是因为这类固体悬浮物料粒度极细，(达到胶体级粒度)通常其精矿-2μm＞80％或更高、吸水率很高，粘度大，因此，工业生产中只能添加絮凝剂，使微细单体颗粒聚凝后再过滤或压滤脱水，例如使用聚丙烯酰胺或丙烯酸钠等，但是聚凝只能起到提高浓度与浓缩的作用，聚凝物料的含水率仍然很高(对高粘性矿物而言其固体重量浓度达10～30％左右)。而且其因添加的絮凝剂都是有机高分子聚合物，聚凝物的粘度更高，同时对很多脱水产品而言，常因含有机物而具有毒性，从而限止了这类脱水产品的使用范围。
发明专利“粘土矿物湿法精选及脱体级土制备”(申请号CN90109603)针对高粘性物料(粘土)脱水困难的难题，采用了精矿不经过过滤(或压滤)直接干燥脱水的方法，该发明为了保证脱水干燥产品的胶体性不受破坏，改变了常规干燥温度(＞200～300℃)而采用低温干燥(60～120℃)的工艺，因低温干燥脱水效率低，该发明又采用了热辐射干燥(远红外)高频电磁场干燥及热反射干燥等多种方法联合作业的方法，该方法虽可取得优质的脱水精矿，但是设备复杂，投资及成本高，产量偏低，很难工业化实施。
本发明完全改变了上述各种脱水方法的思路，提出了一种全新的适于各类固体悬浮物(固体颗粒范围-0.5～0mm)脱水的新方法，即超滤法脱水，其实质是采用流膜或流浆法，使固体悬浮液以一个超簿层(0.1～2.0mm)的状态连续均匀的铺设在一连续运行的过滤介质(载体)上，使用真空抽吸实现负压脱水。由于在整个脱水过程中，悬浮液物料始终保持一个超簿层状态，其过滤阻力很小，过滤效率就会很高，而且可以实现连续、均匀的脱水。根据悬浮液中固体物料的浓度、粘度及细度，改变悬浮浓给浆量及料层厚度，例如高粘性胶体级料采用流膜法、料层厚度δ=0.1～4.0mm，中低粘性物料用流浆法，料层厚度1.0～4.0mm。可适用于各类悬浮液的脱水。而改变过滤介质(如毛毡或滤布)运行速度及真空度，则又可以随意调节生产能力及产品含水率质量。
该方法具有适用范围广、工艺设备结构简单、动力消耗低、实现连续脱水作业、生产能力大、产品含水率很低。并可实现全自动化操作。特别是该方法可彻底解决高粘性粘土矿物脱水困难的难题。
以下结合附图
对本发明进一步作一说明如附图所示，过滤介质载体(1)(滤布或毛毡)在转向辊(2)及胸辊(9)之间作循环往复运行，悬浮液料(固体重量浓度1.0～50.0％，最佳5～30％)给入供浆槽(3)，经供浆槽下部侧向出口均匀铺设在运行的过滤介质(载体)滤布或毛毡(1)之上，形成超薄层料浆(4)，同时立即受真空过滤箱(5)抽吸排水，真空过滤箱数量按悬浮液浓度及脱水过滤难易度而定，正常情况为2～6个，若真空过滤箱数量超过3个，中间可加设托辊(6)，以保持过滤介质载体水平方向正常运行。经数次真空抽吸后料浆已基本附合脱水要求(固体重量浓度74～90％)，即送入胸辊(9)与成品揭取筒(7)之间，经胸辊(9)与成品揭取筒(7)之间的挤压力再进一步脱水(固体重量浓度76～92％)。同时，因(7)与(9)之间为反向运行，按照粗糙面物料会向光滑面转移的原理，相对粗糙的过滤介质之上的脱水产物会自动向相对光滑的成品揭取筒上转移，再用刮刀(8)刮取，出最终脱水产品。最终脱水产品含水率为8～26％(固体重量％)(视物料粘性及细度而定)。
被转移走物料后的过滤介质从下部返回转向辊(1)，继续进行悬浮液的过滤脱水作业。在返回过程中先经过张紧组辊(10)，使过滤介质载体拉紧，以防止打滑，之后再经清洗器(11)，清洗器是在超滤机停止使用时或因介质孔隙堵死时使用，以保证过滤介质有良好的透气性。经清洗后的过滤介质因含水较高，需再经返回过程附设的真空过滤箱(5)脱水后，再返回转向辊(2)，整个作业的真空抽吸的动力是由真空泵(12)来提供的，过滤介质载体的运行是由与调速电机联动的胸辊带动的。所脱除的废水中正常情况下也不会损失固体物料，即回收率接近100％。
以下为本发明实施例例1刮刀涂料级高岭土脱水原料浆浓度3.8％(固体重量浓度)、-2μm 92.3％，过滤介质运行速度26米/分，真空度32Kpa，脱水产品含水率21.5％(固体重量浓度81.5％)，产量5.45吨/班·台(干矿)，回收率98.7％。
例2陶瓷级高岭土脱水原料浆浓度5.6％(固体重量浓度)、-75μm84.3％，过滤介质运行速度38米/分，真空度25.5Kpa，脱水产品含水率18.6％，产量8.4吨/班·台(干矿)，回收率99.8％。
例3涂料级膨润土脱水原料浆浓度4.2％(固体重量浓度)，-2μm98.2％，过滤介质运行速度31米/分，真空度35.2Kpa，脱水产量含水率22.6％，产量4.52吨/班·台(干矿)回收率98.6％。
例4浮选精煤脱水原料浆浓度8.3％(固体重量浓度)，-75μm82.6％，过滤介质运行速度38米/分，真空度26Kpa，脱水产品含水率12.8％，产量10.6吨/班·台(干矿)回收率99.5％。
例54A合成沸石脱水原料浆浓度6.8％(固体重量浓度)，-2μm93.6％，过滤介质运行速度34米/分，真空度26.6Kpa，脱水产品含水率18.6％，产量6.4吨/班·台(干矿)回收率99.2％。
权利要求
1．一种固体悬浮液脱水的新方法，其特征是①它适用于各种天然矿物或人造矿物或化工工业中固体悬浮液的脱水的方法；②其基本特征是采用全新型的脱水方法——超滤法，即对超簿层的固体悬浮液实现连续过滤脱水的方法。
2．上述固体悬浮物的脱水，是指其中固体物料的粒度小于0.5mm～0mm范围的、特别是指-0.075～0mm、可在水介质中悬浮的各种类型固体颗粒、包括各类粘土矿物；各类纤维矿物、以及经破碎、磨矿或选矿后的金属矿、非金属矿与煤炭(煤泥及浮选精煤)、污泥等，也包括各种人造矿物或无机化工、有机化工生产过程中的固体悬浮物的脱水作业。
3．上述超滤法脱水的技术特征是使悬浮液在一连续运行的载体过滤介质上均匀的铺设一层超薄层的料浆的方法，其特征是①使用的载体是指具有良好吸水性、透气性的天然或人造的或天然与人造复合的纤维织物。如毛毡、滤布等，并可循环往复运行的环形(无极)织物；织物的宽度0.5～3.0m，厚度1～8mm。②向载体上铺设一超薄层料浆的方法是采用流膜法或流浆法。流膜法铺设厚度为0.1～2.0mm，最佳0.8～1.5mm，适用于高粘性物料的脱水；流浆法铺设厚度为1.5～4.0mm(最佳2.0～3.5mm)适用于非粘性物料。两方法均采用供浆槽供浆，并控制闸门大小来完成；③流膜法供浆浓度范围为0.3～8％(固体重量浓度)；流浆法供浆浓度为2～50％(固体重量浓度)。(最佳浓度视不同悬浮液物性而定)；
4．上述超滤法的技术特征是悬浮液一经铺设在载体上，则立即采用真空过滤的负压操作实施脱水作业，真空过滤是通过真空过滤箱对含水载体的抽吸实现对载体上层薄层悬浮物料浆脱水作业的；真空过滤箱数量为1～6个，最佳2～4个，真空度10～40Kpa。
5．上述超滤法的技术特征是经真空抽吸脱水后的固体物料，具有在经胸辊处与成品揭取筒之间再进一步挤压脱水的特征，胸辊与成品揭取筒之间的线压力为0.1～1.0Mpa，最佳0.15～0.3Mpa。
6．上述超滤法的技术特征是经过滤脱水后的成品，经胸辊与成品揭取筒之间的压力，两筒表面的反向运动及成品揭取筒表面高于载体表面的光洁度而实现脱水产品向成品揭取筒的转移，成品揭取筒的光洁度为2～6，最佳3～4；
7．上述超滤法的技术特征是经转移去固体物料后的过滤介质载体经胸辊返回至转向辊，继续实现下一周期的铺浆过滤，从而实现连续工作的超滤法脱水作业。载体的运行线速度为20～50米/分，最佳25～35米/分。
全文摘要
一种固体悬浮液脱水的新方法。它采用超滤技术。即:使待脱水的悬浮液采用流膜法或流浆法向过滤介质载体上铺设一层连续的超薄层料浆,同时使用真空过滤法连续抽吸脱水。由于其料浆层永远保持一个超薄的料层,阻力很小,因此过滤脱水效率很高。该方法彻底解决了高粘性物料(例如粘土矿物)很难脱水的难题(成品含水率16～25%),也可广泛适用于其他非粘性物料(成品含水率< 15%)。它具有能连续作业、结构简单、能耗低、产量高、固体物损失极少,并易于实现自动化控制等优点。
文档编号B01D61/14GK1220908SQ9812165
公开日1999年6月30日 申请日期1998年11月3日 优先权日1998年11月3日
发明者荣葵一 申请人:荣葵一