陶瓷过滤元件以及用于制造陶瓷过滤元件的方法
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及陶瓷过滤元件。
【背景技术】
[0002]过滤是广泛使用的工序，通过该工序，浆料或固液混合物受迫穿过介质，固体保留在介质上而液相穿过介质。该工序在工业中通常是广为熟知的。过滤类型的示例包括深层过滤、压力和真空过滤、以及重力和离心过滤。
[0003]压力过滤器和真空过滤器均被用在选矿的脱水中。压力过滤器和真空过滤器之间的主要区别在于产生用于过滤的驱动力的方式。在压力过滤中，借助于(例如)隔膜、活塞、或外部装置(例如，供给栗)来在过滤腔中产生过压。结果，固体沉积在过滤介质上，而滤液流进滤液通道中。由于实现连续的滤饼卸载更加困难，因此压力过滤器经常以批量模式工作。
[0004]在真空过滤中，基于在滤液通道内产生的抽吸力形成滤饼。存在几种类型的真空过滤器，从带式过滤器到旋转式真空鼓状过滤器和旋转式真空盘状过滤器。
[0005]旋转式真空盘状过滤器用于过滤大规模的悬浮液，比如选矿的脱水。选矿的脱水除了生产具有低含水量的滤饼之外还要求大的容量。这种大的工序通常很耗费能量，因此需要用以降低单位能量消耗的装置。真空盘状过滤器可以包括多个过滤盘，所述多个过滤盘围绕中心管或轴同轴地串联布置。每个过滤盘可以由多个单独的过滤扇区(称为过滤板)形成，所述多个单独的过滤扇区围绕中心管或轴在径向平面中圆周地安装以形成过滤盘，并且当轴安装成旋转时，每个过滤板或扇区循序地置入浆料池中，并且进一步地，随着轴的继续旋转而升到池的外面。当过滤介质浸没到浆料池中时，在真空的影响下，滤饼形成在介质上。一旦过滤扇区或过滤板移到池的外面，孔在滤饼以预定的时间脱水时被清空，所述预定的时间主要受盘的旋转速度的限制。可以通过空气的反脉冲或通过刮擦来卸载滤饼，在此之后，再次启动循环。
[0006]在旋转式真空鼓状过滤器中，过滤元件(例如，过滤板)布置成形成大体连续的圆筒形壳体或包络面，即，过滤鼓。鼓旋转通过浆料池，并且真空将液体和固体抽吸到鼓表面上，液体部分被真空“抽吸”通过过滤介质到鼓的内部，并且滤液被栗走。固体粘附到鼓的外部并形成滤饼。随着鼓旋转，带有滤饼的过滤元件升到池的外面，滤饼被干燥并从鼓的表面上移除。
[0007]用于真空过滤器的最通常使用的过滤介质为聚合物过滤布和陶瓷膜过滤元件。鉴于使用布过滤介质需要重载真空栗(由于在滤饼的脱水期间通过布的真空度损失)，而陶瓷过滤介质在其被湿润时不允许空气通过并且能够允许使用更小的真空栗，因此，产生了显著的节能效果。US7521012B2(EP1755870)公开了一种用于制造复合材料过滤板的方法。在完成大致平坦的过滤板10之后，可以采取额外的步骤以(例如)提供附加的功能和/或进一步地使过滤板能更适于随后附加地组装到更大的过滤装置中。这些步骤可以包括(例如):钻穿过过滤板的孔口 ；添加流量分配器和流动路径；去除毛边、铸口、和/或其它类似的不需要的残留模制废弃物；在表面施加疏水的或亲水的涂层；抛光表面或使表面粗糙；高压灭菌、蒸汽灭菌、或其它的化学消毒处理；以及封装。
[0008]在一些过滤应用(比如铁矿石应用)中，由于滤饼的重量和滤饼上的低压差，滤饼趋向于过早地从过滤板上分离。
【发明内容】
[0009]本发明的一个方面是为了减轻滤饼的过早分离的问题。根据独立权利要求的方法、过滤元件和装置实现本发明的各方面。本发明的实施例在从属权利要求中公开。
[0010]本发明的一个方面是一种用于制造过滤元件的方法，所述过滤元件用于将液体从固体上去除，所述固体包含有在毛细抽吸干燥器中进行干燥的材料，所述过滤元件包含由陶瓷基体支撑的陶瓷微孔层，其中，所述方法包括:
[0011]提供陶瓷基体；
[0012]用陶瓷微孔材料层涂覆陶瓷基体；
[0013]将固体颗粒施加到膜材料层上，固体颗粒的颗粒尺寸大于膜材料层的孔尺寸；和
[0014]烧结包含有固体颗粒的陶瓷微孔膜材料。
[0015]在一个实施例中，所述涂覆包括将陶瓷基体浸到陶瓷浆料中，以形成微孔陶瓷膜。
[0016]在与前述任意实施例结合的实施例中，所述施加包括将固体颗粒喷涂到陶瓷微孔层上。
[0017]在与前述任意实施例结合的实施例中，所述固体颗粒包括氧化铝颗粒。
[0018]在与前述任意实施例结合的实施例中，所述方法包括:根据期望的摩擦效果，设定固体颗粒的大小和/或在陶瓷微孔膜上的期望的颗粒密度。
[0019]在与前述任意实施例结合的实施例中，颗粒尺寸介于10微米至800微米之间，优选介于40微米至300微米之间。
[0020]在与前述任意实施例结合的实施例中，在膜材料上的平均颗粒密度介于约50至250个颗粒/平方厘米之间。
[0021]本发明的另一方面是一种过滤元件，所述过滤元件用于将液体从固体上去除，所述固体包含有在毛细抽吸干燥器中进行干燥的材料，所述过滤元件包括由烧结的陶瓷微孔层覆盖的陶瓷基体，其中，所述烧结的微孔膜层包含粗固体颗粒，所述粗固体颗粒的颗粒尺寸大于膜材料层的孔尺寸。
[0022]本发明的又一方面是一种过滤装置，所述过滤装置包括一个或多个根据本发明的实施例的过滤元件。
【附图说明】
[0023]下面，参照附图，将通过示例性实施例更加详细地描述本发明，其中:
[0024]图1是示出了示例性盘状过滤装置的透视俯视图，本发明的实施例可以应用于其中；
[0025]图2是示例性扇形陶瓷过滤板的透视俯视图；
[0026]图3A、3B和3C示出了陶瓷过滤板的示例性结构，本发明的实施例可以应用于其中；
[0027]图4A、4B和4C示出了过滤循环的不同阶段；
[0028]图5A示出了设置有根据本发明的示例性实施例的粗纹理表面50的过滤板；
[0029]图5B是示出了实际陶瓷过滤板22的纹理表面50的放大部分的图片；
[0030]图5C是示出了纹理表面50的进一步放大的部分的另一幅图片；
[0031 ]图6A示出了根据一个实施例的示例性单体基体；
[0032]图6B示出了在图6A中显示的基体的横截面的俯视图；
[0033]图7A、7B和7C示出了浸渍涂敷工序的阶段；和
[0034]图7D示出了在膜浸渍涂敷之后将固体颗粒71喷涂在膜表面上的示例。
【具体实施方式】
[0035]本发明的原理能够应用于使任何工业过程(特别是矿物或采矿工业)中的流体材料干燥或脱水。在本文描述的实施例中，待过滤的材料指的是浆料，但是本发明的实施例不局限于这种类型的流体材料。楽料可以具有高固体浓度，例如，贱金属精矿(base metalconcentrates)、铁矿石、络铁矿、络铁合金、铜、金、钴、镍、锌、铅和黄铁矿。下面，示出了用于旋转式真空盘状过滤器的过滤板的示例性实施例，但是本发明的原理还能够应用于其它类型的真空过滤器(比如旋转式真空鼓状过滤器)的过滤介质。
[0036]图1是示出了示例性盘状过滤装置的透视俯视图，根据本发明的实施例的过滤板可以应用于其中。示例性盘状过滤装置10包括圆柱形鼓20，所述圆柱形鼓20通过轴承支撑在框架8上并且可以围绕鼓20的