超細粉體的過濾特點:
(1) 超細粉體屬于微米與亞微米級(甚至納米級),目前無機或有機超細粉體均小于10μm,通常只有1μm左右,有的大部分小于1μm;
(2) 由于微粒細,鍋爐濾餅的阻力大,(為了后面干燥操作能節省能源,粉體過濾必須形成較干濾餅,盡量不形成含水量很高的濃漿),因此過濾的難度大;
(3) 由于微粒細,一般的濾布濾網難以完全濾住,過濾效率不太高,需要孔徑相當小的微孔過濾介質,方能高效地將所有微粒都截流住;
(4) 由于微粒細,微粒易進入過濾介質的毛細孔,過濾介質的堵塞阻力增加較快,如果該過濾介質不能用簡易的高壓氣體反吹法進行高效再生,那么過濾介質的消耗量太大,操作成本太高,操作也相當麻煩;
(5) 有機超細粉體,多數是親水性,無機超細粉體,有的屬親性水性,有的屬憎水性。對親水性粉體,由于微粒表面有水化層,具有壓縮性;對憎水性的粉體,由于沒有水化層,細的微粒往往會在濾餅層中進行水力位移,使濾餅層阻力不斷增加(甚至使過濾介質的阻力也很快加大),形成假性可壓縮性濾餅,這種假性可壓縮性在低壓過濾時較明顯,當過濾壓力增加到一定值,就呈現不可壓縮的濾餅特性。
超細粉體的上述特性,使化工生產用的過濾介質的選用,過濾介質的再生方法選擇,過濾性能參數的測定,過濾機結構的設計均有一定的特殊性。
超細輕質碳酸鈣
1. 物料來源:該公司采用板框壓濾機過濾,一些細的物料穿漏,本實驗的物料系這些穿漏物料的沉淀物。
2. 物料粒度:原為40nm,但物料在水中會自動弱絮凝,形成顆粒為300—500nm假性絮凝體。
3. 過濾介質:選PE-S1、PE-S2、 PE-S3過濾介質進行試驗。PE-S1過濾起動時有穿漏,10分鐘后,開始變清,PE-S2與PE-S3起動后濾液澄清透明,濾液濁度不超過3NTU,說明過濾效率接近100%。特選型作為物料的過濾介質。
4. 過濾濾餅平均比阻α與濾餅濕含量測定:
過濾面積:78.5*10-4m2
每批過濾物料總體積:1立升
試驗物料中固體濃度:4%(重量)
過濾壓差 Dp(Mpa) | 過濾時間 (s) | 濾餅厚度 (mm) | 濾餅平均比阻α (1/m2) | 壓氣脫水時間 (min) | 濾餅濕含量 (%) |
0.1 | 5601 | 11 | 1.41*1014 | 7 | 24.7% |
0.2 | 2938 | 11 | 1.81*1014 | 6 | 27.2% |
0.4 | 1848 | 11 | 1.85*1014 | 7 | 25.1% |
5. 平均比阻α與壓差之間Dp的關系式:由表1的平均比阻數據,可歸納出平均比阻α與壓差Dp之間的數學關系式:
α=1.855*1014-3.63*1023*Dp-3.304 (1)
由關系式(1)可分析出,這物料的濾餅在低壓差下有一定的可壓縮性,壓差愈高,壓縮性愈小,最后成為不可壓縮性濾餅。最大的濾餅平均比阻為α=1.855*1014(1/m2)。由此表明壓力愈高,過濾速度愈大,因此,在裝置允許范圍內,可選較高壓差進行過濾。
高嶺土:
1. 物料來源:取自內蒙xx高嶺土開發公司。
2. 物料粒度:-10μm>90% d50=3.6μm。
3. 過濾介質:經選擇PE-S2可達到按近100%過濾效率,一開始就可得到澄清濾液。
4. 過濾濾餅平均比阻α與濾餅濕含量測定:
過濾面積:78.5*10-4m2
每批過濾物料總體積:1立升
試驗物料中固體濃度:20%(重量)
過濾壓差 Dp(Mpa) | 過濾時間 (s) | 濾餅厚度 (mm) | 濾餅平均比阻α (1/m2) | 壓氣脫水時間 (min) | 濾餅濕含量 (%) |
0.2 | 2146 | 27.1 | 3.57*1014 | 7 | 34.8% |
0.28 | 1576 | 27.1 | 3.87*1014 | 5.37 | 35.1% |
0.4 | 1240 | 27 | 3.98*1014 | 7.1 | 34% |
5. 平均比阻α與壓差之間Dp的關系式:
由表2的濾餅平均比阻α與壓差Dp之間的數據,可歸納出α與Dp之間的關系式:
α=4.02*1014-4.92*1027*Dp-3.264 (2)
由關系式(2)也可確定該物料在低壓差下有一定壓縮性,壓差愈高,壓縮性愈小,最后也形成不可壓縮性濾餅,最大的濾餅比阻為α=4.02*1014(1/m2)。
(三) 絹云母:
1. 物料來源:取自安徽揚天粉體有限公司。
2. 物料粒度:0.4-0.5μm 10% 0.5-1μm 30%
1-5μm 40% >5μm 20%
3. 過濾介質:PE-S1在Dp=0.02Mpa起動壓差下有一點穿漏,而PE-S2在Dp從0.2-0.4Mpa不穿漏,濾液濁度不超過3NTU,故選PE-S2作過濾介質。
4. 過濾濾餅平均比阻α與濾餅濕含量測定:
過濾面積:78.5*10-4m2
每批過濾物料總體積:1立升
試驗物料中固體濃度:20%(重量)
絹云母
1. 物料來源:取自安徽揚天粉體有限公司。
2. 物料粒度:0.4-0.5μm 10% 0.5-1μm 30%
1-5μm 40% >5μm 20%
3. 過濾介質:PE-S1在Dp=0.02Mpa起動壓差下有一點穿漏,而PE-S2在Dp從0.2-0.4Mpa不穿漏,濾液濁度不超過3NTU,故選PE-S2作過濾介質。
4. 過濾濾餅平均比阻α與濾餅濕含量測定:
過濾面積:78.5*10-4m2
每批過濾物料總體積:1立升
試驗物料中固體濃度:20%(重量)
過濾壓差 Dp(Mpa) | 過濾時間 (s) | 濾餅厚度 (mm) | 濾餅平均比阻α (1/m2) | 壓氣脫水時間 (min) | 濾餅濕含量 (%) |
0.2 | 942 | 25 | 1.41*1014 | 14 | 21.1% |
0.28 | 982 | 25 | 1.76*1014 | 22 | 22.7% |
0.4 | 643 | 26 | 1.81*1014 | 8.5 | 29.2% |
5. 平均比阻α與壓差之間Dp的關系式:
由表3數據可歸納出:
α=1.818*1014-2.65*1038*Dp-5.77 (3)
由式(3)也可看出,絹云母濾餅在低壓差下有一定壓縮性,在高壓差下趨向不可壓縮性。最大的平均比阻為α=1.818*1014(1/m2)。
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