立式叶滤机过滤装置及过滤方法和应用

摘要

本发明涉及一种立式叶滤机过滤装置及过滤方法和应用，过滤装置包括叶滤机壳体、滤板、高位槽、粗液槽、滤饼槽、精液槽和压力泵，粗液经叶滤机滤板过滤后得到精液，通过集液管进入高位槽，滤板包括条形支架和不锈钢丝滤布，条形支架安装在两层滤布之间，条形支架上设有凸凹相间的滤槽，集液管上开有横向槽，条形支架通过横向槽和集液管连通，滤布包裹在集液管上。过滤方法为周期性操作，分为进料挂泥阶段，时间为4-7min；铝酸钠粗液从粗液槽送入叶滤机，通过压滤在滤板上形成过滤层，透过过滤层的浑浊液通过回流阀返回粗液槽；正常过滤阶段，透过滤层的滤液为精液，精液进入高位槽；最后阶段为卸饼减压和恢复阶段。本发明采用不锈钢丝滤布替代替丙纶单丝布后，滤布的使用寿命大大延长；同时不锈钢丝滤布碱洗容易，碱洗时间短，易于洗涤，滤布目数可达1600-1800目，滤布具有耐高温、不变形、不收缩、寿命长等优点，该过滤方法周期变短，产能明显提高，经济效益好。

说明书

技术领域

本发明涉及一种过滤设备，特别是涉及一种立式叶滤机过滤装置及其过滤铝酸钠溶液的方法和应用。

背景技术

在氧化铝生产过程中，矿石中的氧化铝经由磨矿、溶出之后得到溶出液，溶出液经稀释后，通过沉降分离，得到粗液，粗液经过滤机过滤，除去其中的赤泥微粒等悬浮物之后，得到合格精液进入后续工段。过滤粗液的主要设备有传统的凯利式叶滤机和近几年开始运用的立式叶滤机。

目前立式叶滤机过滤周期较长，工作效率较低，使用的滤布均为丙纶单丝布，这种滤布存在明显的缺点，就是在高温下易变形，后期产能较低，换滤布的周期短，更换滤布时间较长，劳动强度大，生产效率较低等缺陷，叶滤机往往需要经常停机，设备的有效运转率较低，造成生产成本高。

目前的叶滤机过滤铝酸钠溶液的方法，生产周期较长，产能低下，生产效率低，不能满足生产的需要。

发明内容

本发明要解决的技术问题：克服背景技术中的缺陷，提供一种高产能、成本低、使用寿命长的立式叶滤机过滤装置，还提供了一种周期短、效率高的过滤铝酸钠溶液的方法。

本发明的技术方案：

一种立式叶滤机过滤装置，包括叶滤机壳体、滤板、高位槽、粗液槽、滤饼槽、精液槽和压力泵，所述粗液槽的粗液经叶滤机滤板过滤后得到精液，通过集液管进入高位槽，所述滤板包括条形支架和滤布，条形支架安装在两层滤布之间，条形支架上设有凸凹相间的滤槽，集液管上开有横向槽，条形支架通过横向槽和集液管连通，滤布包裹在集液管上，所述滤布为不锈钢丝滤布；所述不锈钢丝滤布的不锈钢丝直径为0.08-0.1mm，滤布目数为1600-1800目。

所述滤布为缎纹编织或斜纹编织。

所述过滤装置还包括气动阀门和控制系统，所述气动阀门包括进料阀、排泥阀、回流阀、精液进料阀和精液出料阀。

一种利用立式叶滤机过滤装置过滤铝酸钠溶液的方法，该方法为周期性操作，每个周期为45-50min，过滤分三个阶段进行：

第一个阶段，进料挂泥阶段，时间为4-7min；将进料阀、回流阀打开，精液进料阀、排泥阀关闭，铝酸钠粗液从粗液槽送入叶滤机，通过压滤在滤板上形成过滤层，透过过滤层的滤液为浑浊液，浑浊液通过回流阀返回粗液槽；

第二阶段，正常过滤阶段，时间为40-45min；此阶段浑浊液变清，回流阀关闭，精液进料阀打开，透过滤层的滤液为精液，精液进入高位槽；高位槽中的精液通过精液出料阀放出，备用；

第三阶段，卸饼减压和恢复阶段，时间为1-3min；进料阀和回流阀关闭，停止进料，排泥阀打开，精液进料阀打开，卸压阀打开，用高位槽的精液反冲各滤板上的滤饼，滤饼脱离滤布进入滤饼槽，将滤饼用滤饼泵送赤泥沉降分离洗涤工序；当卸饼完成后进入下一轮循环。

所述正常过滤阶段的压力为0.2-0.5MPa。

在过滤前向所述铝酸钠粗液中加入助滤剂，助滤剂为石灰乳与精液按1：2-3的体积比混合，并在温度为50-80℃下、搅拌2-4h后得到的，助滤剂的加入量为铝酸钠粗液体积的10~20%。

所述的立式叶滤机过滤装置在氧化铝生产中的应用。

立式叶滤机滤布首次使用时的产量较高，但由于过滤的铝酸钠溶液为饱和溶液，当打开过滤机卸滤饼时，滤布的温度降低，滤布上所附着的溶液很快变成不稳定的过饱和铝酸钠溶液，导致氢氧化铝在滤布上析出（俗称滤布结硬），影响了滤布的过滤性能。

本发明的积极有益效果：

（1）本发明的叶滤机过滤装置和普通叶滤机比较，优点明显。

普通叶滤机采用丙纶单丝布作为滤布，丙纶单丝布不耐高温、易变形、易收缩，在高温下易变形、老化快，平均使用寿命为60天左右；而不锈钢丝滤布具有耐高温、不变形、不收缩等优点，用不锈钢丝滤布替代丙纶单丝布后，滤布的使用寿命平均为2-3年，使用寿命大大延长。

另外，过饱和铝酸钠溶液在不锈钢丝滤布上不容易附着，滤布结硬的过程明显变慢，即使过饱和铝酸钠溶液在不锈钢丝滤布附着后，碱洗起来也比较容易，碱洗时间短。原有的丙纶单丝滤布平均使用3-7天就需要碱洗一次，产能下降速度快，碱洗温度需要在100℃以下进行，温度再高，丙纶已变形，洗涤一次需要8h左右；用不锈钢丝滤布平均使用10-15天碱洗一次，碱洗温度通常在120-150℃之间，碱洗温度较高，易于洗涤，洗涤时间仅为30-60分钟，产能下降速度慢，提高了设备的有效过滤时间和生产能力。

（2）本发明通过设定不锈钢丝滤布的不锈钢丝直径和滤布目数，不锈钢丝更细，不锈钢丝滤布的的滤布目数可达到1600-1800目，而丙纶单丝布较粗，滤布的滤布目数仅为300-500目，本发明有效提高了单位面积滤布的过滤量和产能。实践表明，使用不锈钢丝滤布替代原有的丙纶单丝滤布后，产能明显提高，产能从原来的1.5~1.7m³/h.m²提高到现在的2.0~2.5m³/h.m²，产能提高了30-50%，经济效益明显提高。

同样条件下本发明的叶滤机和普通立式叶滤机的产能比较，见下表1。

过滤机类型过滤面积，m²产精液，m²/h单位面积产量，m³/h.m²普通立式过滤机       226340-3851.5~1.7本发明的立式过滤机       226450-5602.0-2.5

 （3）本发明的过滤方法优点明显，和同类方法相比，周期缩短，生产连续，设备的有效过滤时间长，产能高，综合经济效益明显。经测算，本发明的过滤方法可使氧化铝的生产成本降低10-20%，经济效益明显，很值得推广应用。

附图说明：

图1：立式叶滤机过滤装置示意图；

图2：滤板结构示意图；

图3：条形支架剖面结构示意图。

图中，1为立式叶滤机壳体，2为滤板，3为高位槽，4为粗液槽，5为滤饼槽，6为精液槽，7为进料阀，8为排泥阀，9为回流阀，10为精液进料阀，11为精液出料阀，12为压力泵，13为不锈钢丝滤布，14为条形支架，15为集液管，16为滤槽。

具体实施方式：

实施例1：一种立式叶滤机过滤装置，包括立式叶滤机壳体（压力容器）1、滤板2、高位槽3、粗液槽4、滤饼槽5、精液槽6和压力泵12组成，滤板2由条形支架14和不锈钢丝滤布13结合而成，条形支架14安装在两层滤布之间，在条形支架14上设有竖向凸凹相间的滤槽16，集液管15上开有横向槽，条形支架14通过横向槽和集液管15连通，不锈钢丝滤布13包裹在集液管15上。

另设有气动阀门和控制系统，通过控制系统实现阀门的自动控制，气动阀门包括进料阀7、排泥阀8、回流阀9、精液进料阀10和精液出料阀11。

其中不锈钢丝滤布规格为：面积为226 m²，不锈钢丝直径0.08-0.1mm，滤布目数为1600-1800目，滤布为锻纹编织。

采用上述的立式叶滤机过滤装置过滤过滤铝酸钠溶液的方法：

先向从赤泥分离洗涤工段来的铝酸钠粗液中加入助滤剂，加入量为铝酸钠粗液体积的10~20%；然后通过立式叶滤机进行过滤，过滤得到的精液送精液降温工段，滤饼送赤泥沉降分离洗涤工段。其中助滤剂是将石灰乳与精液按1：2-3的体积比混合后，在温度为50-80℃下、搅拌2-4h后得到的，助滤剂中含有活性成分3CaO·Al₂O₃·6H₂O，该活性成分有利于提高过滤效率。

具体方法为周期性操作，每个周期约45min，分三个阶段。

第一个阶段，进料挂泥阶段，时间为4min，将进料阀7、回流阀9打开，精液进料阀10、排泥阀8关闭，铝酸钠粗液从粗液槽4送至叶滤机，此期间助滤剂在滤板2上形成过滤层，透过过滤层的滤液为浑浊液，浑浊液通过回流阀9返回粗液槽6；

第二阶段，正常过滤阶段，时间为40min；此阶段浑浊液变清，回流阀9关闭，精液进料阀10打开，透过滤板2的滤液为精液，精液在压力下顺着滤槽16先进入集液管15，再由精液排出管进入高位槽3；高位槽3中的精液通过精液出料阀11放出，备用；过滤时的压力为0.2-0.3MPa。

第三阶段，减压卸饼和恢复阶段，时间为1min；进料阀7和回流阀9关闭，停止进料，排泥阀8打开，精液进料阀10打开，卸压阀打开，用高位槽的精液反冲各滤板上的滤饼，滤饼脱离滤布进入滤饼槽5，将滤饼用滤饼泵送赤泥沉降分离洗涤工序；当卸饼完成后进入新一轮循环。

叶滤机碱洗和水洗时的过程如下：将温度约为120-150℃的碱液从锥底进入叶滤机内部，并开始打循环。在碱洗循环过程中，碱液从高位槽流出，进入碱液槽，并经泵重新从叶滤机锥底进入，如此循环往复。当碱洗循环结束后，存留在叶滤机内部的碱液从锥底排出，返回碱液槽。碱洗之后再进行水洗，洗涤温度约为100℃，洗水从叶滤机进料口进入，从锥底排出到滤饼槽。

由于本发明采用不锈钢丝滤布，平均使用10-15天碱洗一次，洗涤时间仅为30-60分钟，比采用丙纶单丝滤布的碱洗周期和碱洗时间都大大减少。

用上述方法对铝酸钠粗液进行过滤，过滤前后的滤液成分见下表2，单位为g/1。可以看出，过滤后粗液中浮游物大大降低，过滤效果较好。

                                                 

其中全碱（NT）表示铝酸钠溶液中的氧化钠和碳酸钠的浓度。

实施例2：同实施例1基本相同，不同之处在于： 

立式叶滤机过滤装置滤布为不锈钢丝滤布，滤布中不锈钢丝直径为0.1mm，滤布目数为1600目，滤布为斜纹编织。

过滤铝酸钠溶液的方法，过滤周期为50min。第一个阶段，进料挂泥阶段，时间为6min；第二阶段，正常过滤阶段，时间为42min，过滤时压力为0.3-0.4Mpa；第三阶段，减压卸饼和恢复阶段，时间为2min。

实施例3：同实施例1基本相同，不同之处在于：

立式叶滤机过滤装置滤布为不锈钢丝滤布，滤布中不锈钢丝直径为0.08mm，滤布目数为1800目，滤布为锻纹编织。

过滤铝酸钠溶液的方法，过滤周期为46min，第一个阶段，进料挂泥阶段，时间为5min；第二阶段，正常过滤阶段，时间为40min，过滤时压力为0.4-0.5MPa；第三阶段，减压卸饼和恢复阶段，时间为1min。

实施例4：同实施例1基本相同，不同之处在于： 

立式叶滤机过滤装置滤布为不锈钢丝滤布，滤布的不锈钢丝直径为0.09mm，滤布目数为1700目，滤布为斜纹编织。