微濾在有色金屬工業生產上的應用前景
文章摘要：冶金生產,尤其有色金屬生產,許多操作都是化工單元操作,可稱之為”冶金化工”。在所有各種化工生產上,液固分離是必不可少的化工操作。液固分離基本有以固液比重差為分離原理的沉降分離與以多孔介質為分離原理的過濾分離兩大類。沉降分離有重力沉降與離心沉降兩大類;重力沉降操作最簡單,但設備龐大,效率低;離心沉降的勞動生產率很高,占地面積小,但設備復雜,價格高;無論重力沉降或離心沉降,固液兩相必須有一定的比重差,......
冶金生產,尤其有色金屬生產,許多操作都是化工單元操作,可稱之為”冶金化工”。在所有各種化工生產上,液固分離是必不可少的化工操作。
液固分離基本有以固液比重差為分離原理的沉降分離與以多孔介質為分離原理的過濾分離兩大類。沉降分離有重力沉降與離心沉降兩大類;重力沉降操作最簡單,但設備龐大,效率低;離心沉降的勞動生產率很高,占地面積小,但設備復雜,價格高;無論重力沉降或離心沉降,固液兩相必須有一定的比重差,否則均無法分離.過濾分離不受兩相比重差限制。只需一定的多孔介質能將固相截留與液相通過即可.過濾分離在各種化工生產上應用廣泛,不管過濾難度多高,通過某種單一過濾技術或幾種不同性能的過濾技術組合,絕大部分生產難題均可獲得相當滿意解決。
作為非均相的液固過濾基本分為粗級過濾(>100微米的過濾精度),亞精密過濾(100—10微米的過濾精度),精密過濾(10—1微米過濾精度),與超精密過濾(1—0.1微米過濾精度)。過濾精度小于0.1微米應歸屬于均相分離的超濾,納濾與反滲透。
目前各種化工生產上,大于10微米的粗級過濾與亞精密過濾,采用以各種非金屬或金屬的濾布或濾網作過濾介質的多種間隙過濾機或連續過濾機基本可滿足要求。精度小于1微米,含固量很小的液體如采用超精密過濾,如各種有機微孔膜或無機微孔膜也可獲得較好解決.目前各種化工生產,包括冶金化工,過濾操作最薄弱的是10至1微米的精密過濾領域.影響產品質量,收率,成本與勞動生成率,對環境產生嚴重污染的,往往是過濾效率不高造成的.效率低的主要原因是目前廣泛使用的濾布或濾網的過濾效率不高,難以完全濾住10微米以下的微粒;其次由于濾布或濾網為非剛性,對細顆粒組成的較粘的濾餅難以簡便卸除;被細顆粒堵塞了的過濾介質難以有效再生,消耗量相當大.由于上述原因,精密過濾,尤其形成濾餅的液體精密濾餅過濾,至今在各種化工生產上相當落后。
從新的精密微孔過濾介質的制造,多種新型精密微孔過濾機的結構開發.新的精密過濾計算方法研究,生產上工程應用技術研究以及一系列工業生產上開發應用等等,進行了長期系統研制,并在國內化工,制藥,食品及廢水處理等領域進行大量推廣,在有色金屬生產上也得到一些成功應用。
該技術的硬件由高分子微孔過濾介質,精密微孔過濾機及輔助裝置三部分組成。
1. 高分子微孔過濾介質: 開發了六種高分子聚合物的剛性燒結微孔過濾介質。 目前主要推廣以聚乙烯為主材的微孔PE與微孔PA兩種。
1) 介質形狀: 主要有管形與板形兩大類。
2) 尺寸: 管形的直徑從13到120毫米,長度最長為1500毫米,板型直徑最大為1200毫米,厚度最厚為40毫米。
3) 微孔孔徑: 微孔的平均毛細孔徑為2—140微米。
4) 過濾精度: 最高為0.3微米,通常為0.5—1微米。
5) 耐溫: 微孔PE不超過80℃。微孔PA不超過120℃。
6) 耐壓: 根據尺寸與壁厚不同而不同,對常用的微孔過濾管,耐外壓可達0.2—0.5MPa, 耐內壓0.4—1MPa。
高分子精密微孔過濾技術的主要特色。
1. 高分子微孔管的特色:微孔管均為剛性。
1) 過濾效率相當高: 如液體為水溶液類,其對0.5微米的微粒,過濾效率大于99.9%(對氣固過濾,如氣體為空氣類,0.3微米的微粒,過濾效率大于99.9%);
2) 排卸干濾餅的操作相當簡便:利用壓縮氣體快速反吹法可將微孔管外表面的較干濾餅很簡便又高效地吹下;此方法比任何其他卸渣方法簡單,操作容易,除渣效率高。
3) 微孔管再生簡易,再生效率比較高:采用物理再生—氣體或氣水混合液快速反吹法,就可將已被堵塞的微孔管進行再生,使之連續使用壽命可達一年以上(如過濾粉末活性炭);如能用化學方法再生(幾星期或幾個月一次),使用壽命往往三至五年以上(如過濾重金屬廢水,酸性廢水,含氟廢水等)。
4) 化學性能相當優越:由于聚乙烯的化學性能比其他高分子聚合物強,因此其微孔管的化學性能特別優越,耐各種無機酸(98%以上的濃硫酸除外)與有機酸,堿,鹽及其他各種化學液體.70℃以下耐大部分有機溶劑。
5) 重量輕,再加工(車,铇,鋸與焊等)容易;本體既有相當剛性,抗沖擊,抗壓等,機械性能又比較好,安裝維修相當輕便。
2. 精密微孔過濾機的主要特色:
1) 內部安裝結構比較簡單,安裝維修比較方便;
2) 大多數過濾機的底部均有能排除大體積,干濾餅的快開底蓋,卸除濾餅時機械化程度比較高,不需人工繁重體力勞動,生產場地較清潔;
3) 過濾機為立式結構,占地面積相對較少;
4) 過濾機均為密閉結構,液體或氣體不外逸,生產環境比較好;
5) 卸渣與微孔管再生時,不需裝拆,只需開啟閥門,卸渣與再生等輔助時間較少.
6) 易組裝成自控或程序操作。
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