过滤原理和压滤机
过滤操作是利用重力或人工压力差使悬浮液通过多孔过滤介质，悬浮液中的固体颗粒被截留，而滤液则通过介质流出。
过滤过程的原理如图6-1所示。要过滤的悬浮液称为滤液。对于泥浆的过滤，泥浆就是泥浆过滤。有许多孔来捕获固体颗粒的多孔材料称为过滤介质。通过过滤介质的液体称为滤液。被截留的物质称为滤饼。
在图6-1的装置中，将滤浆引入过滤介质中，滤浆中的水作为滤液通过介质的孔隙流出，固体物质被介质截留，堆积成滤饼。过滤介质通常是多孔织物。事实上，当滤饼形成时，它本身就成为一种过滤介质。
图6-1过滤原理示意图
1-浆液过滤；2-滤饼；3-过滤介质；4-滤液
过滤开始时，滤饼尚未形成，过滤阻力为中等阻力。但随着过滤时间的增加，滤饼逐渐形成，滤液通过介质的阻力逐渐增大。为了维持过滤，需要给予一定的动力。因此，在大多数情况下，为了使滤液克服阻力，容易流出，需要用泵或真空泵来维持过滤介质两侧一定的压差。
过滤时，大于过滤孔的颗粒被介质截留，小颗粒也因“架桥”现象被截留。用织物介质过滤，开始时只有介质阻力，滤饼形成后，过滤阻力是滤饼阻力和介质阻力之和；当滤饼达到一定厚度时，介质阻力可以忽略，滤饼成为实际的过滤介质。由于滤浆中所含颗粒大小不一，一般情况下，介质并不能完全阻止细小颗粒通过，所以在过滤初期，滤液往往是浑浊的，过一会儿，滤液就变得清澈了。
泥浆过滤脱水作业不是匀速、恒压进行的，而是分阶段进行的。因为如果整个过程都是匀速过滤的话，在操作的最后对压力的要求是非常高的。恒压过滤虽然简单，但由于开始时滤布表面没有形成滤饼，过滤速度过快。细小颗粒穿透滤布使滤液浑浊，部分颗粒堵塞滤布孔隙，进而在滤布表面形成较为致密的初始滤饼，增加了阻力，给后续过滤操作带来困难。所以在操作初期，通常采用低压，然后逐渐增加压力。当压力满足要求时，转换为恒压过滤。即分阶段操作过滤，开始时接近恒速过滤，后改为恒压过滤。
在过滤操作中，单位时间内通过单位过滤面积的滤液体积称为过滤速度。设过滤设备的过滤面积为a，过滤时间为t时得到的滤液量为v，则过滤速度v为
非金属矿物加工机械和设备
式中，为单位过滤面积的滤液量(m3/m2)。
在过滤操作过程中，滤饼的厚度不断增加，在一定压差下，滤液的通过率随着过滤时间的增加和滤饼的增厚而降低。然而，单位面积的累积滤液q随时间增加。因此，滤速的计算就是确定每小时获得的滤液量或产生的泥饼重量。
第二步，洗涤滤饼
在一些过滤操作中，为了除去滤饼中残留的可溶性杂质以提高固体的纯度，或者为了回收滤饼中残留的母液，需要在除渣前对滤饼进行洗涤。有时，为了进一步提高固体的纯度，需要对浆液进行多次过滤。
洗涤速率的表达类似于过滤速率。如果v是洗涤液的体积，则速率为。过滤后保持滤饼的洗涤，此时没有滤渣沉积，过滤阻力保持不变。如果表压不变，洗涤速度也不变，其值约等于最终过滤速度，或约为最终过滤速度的四分之一，这取决于设备的类型。在板框压滤机中，洗涤速度约为最终过滤速度的四分之一；在叶片式过滤器的连续过滤中，冲洗速度大约等于最终过滤速度。还应该指出，洗涤速度也受所用洗涤液粘度的影响。如果洗涤液的粘度小于滤液的粘度，则洗涤速度的值会相应增加。
洗涤水的量通常表示为所得滤液的百分比。洗涤水量除以洗涤速度即为洗涤所需的时间。
三、压滤机的结构和操作
各种生产工艺形成的悬浮液性质差异很大，过滤的目的和原料的容量也有很大差异。长期以来，为了满足各种要求，已经开发了各种类型的过滤器。根据产生压差的不同方式，这些过滤器可分为两类:
1.压滤和抽滤:如叶片式过滤机、板框压滤机、旋转式真空过滤机等。在非金属矿物加工中，对于泥浆脱水，要求泥饼含水量低，一般采用板框压滤机。
2.离心过滤:有间歇出料和连续出料的各种离心机。
板框压滤机
板框压滤机是所有压滤机中最简单、应用最广泛的一种。它由板和框架交替组装而成。板和框架都可以由各种结构材料制成，例如铸铁、木材和聚丙烯。
滤板的表面可以做成骨架，或者开槽，或者钻孔作为排水通道。滤框是中空的，在过滤过程中，滤饼聚集在滤框内，如图6-3所示。通常，编织织物的过滤介质覆盖每个过滤板的两个过滤表面。滤板和滤框的数量可在机座长度范围内调整，一般在10 ~ 60之间，过滤面积约为2 ~ 80m2。
滤板和滤框可以做成方形或圆形。滤板和滤框垂直悬挂在一对横梁上，一端固定推板，另一端的压板借助旋转螺杆和扳手旋转杆或齿轮传动装置或液压压紧装置向前移动压板，将滤框压紧在两块滤板之间，使其紧固不漏，如图6-2所示。
图6-2板框压滤机
1-固定头；2-过滤板；3-过滤器框架；4-滤布；5-压紧装置
图6-3过滤板和过滤器框架
1-悬浮通道；2-洗涤液入口通道；3-滤液通道；4-洗涤液出口通道
压滤机通过位于板和框架拐角处的通道，或者通过从板和框架两侧延伸的凸耳通道来供给和排出滤液。滤液通道贯穿压滤机的整个长度，末端连接排水管道，称为潜流式。如果通过每块板上的滤液阀流向压滤机下部的开口槽，则称为明流。如果被过滤的物质有毒，有挥发性，那一定是暗流。
滤板和滤框的结构如图6-3所示。板和框的四个角上有圆孔，组装叠加时分别形成滤液、滤液和洗涤液进出的通道(图6-4)。在操作开始之前，在板和框架之间的界面上的四个角上覆盖带有孔的滤布。板与框架压紧后，在过滤操作过程中，悬浮液从通道1进入滤框，滤液穿过框架两侧的滤布，通过通道3从每块滤板的左下角排出。当框架装满滤饼时，停止过滤。此时可以根据需要决定是否清洗滤饼。可水洗板框压滤机(可水洗板框压滤机)的滤板有水洗板和不水洗板两种结构，应交替排列。洗涤液从通道2(图6-3c)进入洗涤板两侧，经过整框滤饼，汇集在非洗涤板表面，从右下角小孔流入通道4排出。清洗完成后，停止并松开螺钉，卸下滤饼，清洗滤布，为下一次过滤做准备。如图6-4所示。
图6-4板框压滤机过滤洗涤示意图
从上图可以看出，洗涤时，洗涤液所走的路径是滤饼的全厚度，而过滤时，滤液所走的路径只有它的一半左右；此外，洗涤液必须通过两层滤布，而滤液只需通过一层。另外洗涤液通过的过滤面积只有滤液的一半。因此，板框压滤机中的洗涤率仅为最终过滤率的1/4左右。
板框式压滤机滤板的滤板尺寸范围为(100×100 ~ 1550×1550)mm2，滤框厚度为25 ~ 200mm，工作压力为0.7MPa，一般金属材料制成的板框式压滤机对于460×460mm2以上的滤框，工作压力为1MPa压滤机的过滤速度和滤饼密度受多种因素的影响，这些因素由物料的性质、滤框的有效厚度和操作压力决定。可靠的设计数据必须通过材料实验获得。
板框压滤机结构简单紧凑，过滤面积大，主要用于过滤高固体含量的悬浮液。由于能承受高压差，所以可用于过滤细小颗粒或液体粘度大的物料。滤饼含水量比一般过滤机低，单位产量占地少，占地少。但由于排渣和冲洗过程中过滤介质的磨损，过滤介质使用寿命短，人工清框劳动强度大，劳动条件差。近代各种自动板框压滤机的出现，在一定程度上克服了这一缺点。
我国生产的板框压滤机主要有BAS、BMS、BM、BA等型号，广泛应用于化工、石油、制药、食品、陶瓷、非金属矿物加工部门。有三种类型的压实方法:手动螺旋压实、机械螺旋压实和液压压实。
板框压滤机的工作压力为0.6 ~ 0.8 MPa，手柄紧固压力为5MPa，液压压力为30MPa。设备分为水洗和非水洗两种。板框压滤机的模型意义如下:b-板框，m-明流；a-潜流；s-manual；j-机械；y-液压；比如手动螺旋压实的开流板框压滤机BMS60-810/25，代表过滤面积60m2，滤框尺寸810× 810m2，板框厚度25mm。
自动板框压滤机是一种连续操作、间歇过程的板框压滤机。这种机器配有特殊机构，完成自动压紧、自动开框、自动卸饼、自动清洗滤布的操作步骤。由电器控制，每一个操作步骤都能按照预先安排好的程序自动完成，使整个生产过程实现了半自动控制和远程控制，从而克服了古代板框压滤机人工操作带来的种种弊端。我国生产了Bajz 30/1000 ~ 60三种自动板框压滤机，其结构形状如图6-5所示。自动框架压滤机面积为15、20、30m2。过滤框的填充体积为0.3、0.4和0.75m3；最大过滤压力≤0.6MPa，腔内最大压缩空气压力0.5 ~ 0.6 MPa。
图6-5自动板框压滤机的结构形状
自动板框压滤机工作时，可向内腔通入0.5 ~ 0.6 MPa的压缩空气，吹动橡胶膜，将滤渣中的水分挤出，滤饼自动干燥。当板框自动拉开时，橡胶膜恢复原状，滤饼排出。通过滤布的驱动机构，压滤机的滤布在通过洗涤箱的过程中接受喷水管的喷水，刷辊和滤布反向旋转，从而实现自动清洗滤布的目的。整个操作过程实现了半自动遥控。
表6-1列出了国内部分板框压滤机的规格和技术性能。
四、安装和使用
1.安装压滤机。将左右框架放在水泥基础上，装上横梁，调平好，拧紧螺母，向预留孔内灌注混凝土至充满，牢固后拧紧地脚螺栓和螺母，安装过滤器、压紧装置等部件。
2.压滤机与泥浆泵或隔膜泵一起使用。泥浆从泥浆池中吸出，泥饼成片排出。因此，在工艺布置中，应充分考虑浆池与压滤机之间的高度差，如线路小、弯曲小、泥饼容易输送到指定地点、清水排放方便等。
表6-1板框压滤机的技术性能
3.根据过滤原理，开始时最好以低压开始，维持恒速过滤，一段时间后维持恒压过滤，可以用调压阀控制。
4.为了防止漏泥事故，密封面要平整，压紧力要均匀，载荷不能不平衡。
5.锁紧公母螺母，滤布松紧要适中，损坏后要及时更换。