introductory

非金屬礦物加工過程中，往往需要采用濕式超細(xì)磨礦和低濃度的分級、化學(xué)提純工藝來制備超純、超細(xì)、高品質(zhì)的礦物材料。低濃度超細(xì)粒礦物的過濾技術(shù)也顯得越來越重要高效率地實(shí)現(xiàn)固液分離，不僅是有效利用礦產(chǎn)資源，減少礦漿損耗之必需，而且與保護(hù)環(huán)境和水體也有著直接關(guān)系因此，低濃度超細(xì)粒礦物材料的過濾技術(shù)一直是礦物加工普遍關(guān)注而長期未能很好解決的問題。

以硬質(zhì)高嶺土的過濾試驗(yàn)與工業(yè)實(shí)踐為實(shí)例，介紹低濃度超細(xì)漂白粘土礦物的過濾技術(shù)與裝備。

低濃度超細(xì)粒礦漿的制備

1.1礦漿翩?zhèn)浼傲６冉M成所用礦樣為湖北某地硬質(zhì)高嶺土，粉磨至一10微米，經(jīng)四段BP一8O型剝片機(jī)濕式磨礦、分級后，制備出一2微米含量>90％的超細(xì)高嶺土漿料，粒度組成經(jīng)NSKC一1粒度測試儀測定。

1.2礦漿特性在濕式超細(xì)磨礦(剝片)過程中，隨著磨礦作用強(qiáng)度和時間加長，使高嶺石沿片狀結(jié)構(gòu)層間不斷解離，當(dāng)一2微米粒度逐步達(dá)到或超過90％時，礦漿溫度、體積和粘度均呈上升趨勢，礦漿也由塑性體過渡到假塑性體最終成為脹流體l2J對于脹流型粘土礦物漿料，需要加入一定量陰離子分散劑(1‰～3‰)，使片狀高嶺石晶體產(chǎn)生分子卷曲或締合·。從而降低粘度，改善具有觸變性漿料的流動性和分散性。這些特性對于分級和漂白處理是極為有利的。通常硬質(zhì)高嶺土中鐵礦物和鈦礦物嵌布粒度極細(xì)，超細(xì)磨礦至一2微米≥90％時，雜質(zhì)礦物一般都能達(dá)到單體解離。除掉這部分有害組分鐵、鈦礦物往往采用分級和漂白的方法處理。研究表明，對超細(xì)粘土礦物的分級和漂白，最重要的工藝因素是控制礦漿濃度和分散性最適宜的分級濃度其固含量應(yīng)<20％，經(jīng)漂白洗滌后pH約4.5，固含量約15％～25％的礦漿備過濾用。

過濾設(shè)備選擇及相應(yīng)問題

低濃度超細(xì)漂白粘土礦物的過濾一直是個棘手且長期未得到解決的問題經(jīng)超細(xì)磨礦，分級和漂白的漿料，必然要付出經(jīng)濟(jì)上的代價。如果過濾問題不能很好解決，不僅直接影響企業(yè)效益、浪費(fèi)礦產(chǎn)資源，而且污染水體和環(huán)境的現(xiàn)象也是十分嚴(yán)重的2.1過濾設(shè)備選擇雖然當(dāng)今固液分離的技術(shù)不僅僅限制在采用過濾方法，如閃蒸干燥就是一種很好的固液分離技術(shù)。但閃蒸干燥不適宜于處理帶酸性介質(zhì)的漿料一般而言，漂白處理的粘土礦物漿料pH=2～3，經(jīng)漂白、洗滌至pH=4.5后再選用洗滌功能的過濾設(shè)備實(shí)現(xiàn)固液分離，使其濾液pH≥5.5。

研究中，我們分別采用三足式離心機(jī)和Chamber Filter Press作了對比試驗(yàn)。試驗(yàn)表明對于低濃度超細(xì)粘土礦物漿料，采用三足式離心機(jī)脫水的技術(shù)是不可行的。不僅勞動強(qiáng)度大，脫水效率低，而且由于低濃度，在離心力作用的初始階段漿料在濾袋內(nèi)易于流動并被拋向一邊，導(dǎo)致離心機(jī)在非平衡狀態(tài)下工作，情況嚴(yán)重時振動噪音特別尖銳刺耳，根本無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，離心脫水機(jī)高速旋轉(zhuǎn)的慣性力，極易使濾袋破損和難以密封袋口，常會出現(xiàn)“跑漿”現(xiàn)象。

相比之下，廂式壓濾機(jī)工作平穩(wěn)、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)個工作周期無事故，在適當(dāng)?shù)膲毫瓦^濾介質(zhì)前提下，脫水效率高，特別是對過濾漿料的濃度變化適應(yīng)性強(qiáng)。實(shí)踐證明對增白后的超細(xì)粒低濃度(15％～25％)粘土礦物漿料，選用明流雙向可洗滌廂式過濾機(jī)過濾可取得理想的固液分離效果。

相關(guān)問題

選用明流雙向可洗滌型的目的是可隨時監(jiān)控每個濾室的洗滌情況。用清水洗滌濾餅過程中，隨著清水壓力的變化，往往鄰近進(jìn)水端止推板的幾個濾室最先達(dá)到洗滌標(biāo)準(zhǔn)，而鄰近壓緊板的幾個濾室困遠(yuǎn)離進(jìn)水端還未達(dá)到洗滌要求選用明流式洗滌，便于適時關(guān)閉已經(jīng)達(dá)到洗滌標(biāo)準(zhǔn)的濾室，使未達(dá)到洗滌要求的濾室繼續(xù)得到清洗。值得一提的是，對漂白漿料，選用雙向洗滌是十分重要的工業(yè)生產(chǎn)所用的壓濾機(jī)，其濾板面積往往大于50m2，濾室在40個以上，單塊濾板有效面積≥l25，僅靠單向洗滌要么很難達(dá)到理想的洗滌效果，要么洗滌周期很長。不僅影響過濾工序的生產(chǎn)效率，而且浪費(fèi)水資源。雙向洗滌的方式是清水在濾餅上以斜對角交叉洗滌，可保證大面積濾餅快速均勻洗滌。不僅洗滌效果好，還可縮短洗滌時間，節(jié)省洗滌用水。不同洗滌方式所需洗滌時間及耗水量。

過濾工藝及效果

過濾工藝以片狀晶型超細(xì)硬質(zhì)高嶺土的過濾工業(yè)生產(chǎn)為例。選用高壓廂式壓濾機(jī)。該機(jī)配備抗腐蝕、耐高壓的高分子材料聚丙烯塑料制作的濾板，并具雙向可洗滌功能。與之配套的裝備及工藝過程分別是采用單螺桿泵作為進(jìn)漿設(shè)備，并在供漿管路j二裝有回流閥門，開始進(jìn)漿時采用快進(jìn)漿制度即關(guān)閉回流閥，當(dāng)進(jìn)漿壓力升至控制壓力時，說明濾室內(nèi)已形成一定厚度的濾餅，此時應(yīng)適量打開回流閥，采用慢進(jìn)漿制度以利于增加濾餅的密實(shí)度和厚度。這種進(jìn)漿制度的快慢相結(jié)合，對于快速成餅，控制最短的“跑漿時間，使濾液迅速澄清是至關(guān)重要的。生產(chǎn)中濾液在30s后即可由濁變清濾液“跑漿”可回流至礦漿池，避免流失浪費(fèi)控制“跑漿”時間，對于提高過濾效率是極為有益的。這與漿料濃度、進(jìn)漿速度與過濾介質(zhì)密切相關(guān)。變清后的濾液和洗液自流入水處理池，經(jīng)處理合格后排放或再利用。

過濾效果影響

過濾效果的主要因素有漿料濃度、進(jìn)漿速度、壓力與過濾介質(zhì)。影響因素及其分析作者已有詳細(xì)報(bào)道。生產(chǎn)實(shí)踐表明+在選用合適的過濾介質(zhì)前提下.過濾壓力大于0.6MP8時，廂式壓濾機(jī)可適應(yīng)很寬的漿料濃度范圍。當(dāng)濃度大時，完成一個過濾周期所需時間短，反之亦長。這種規(guī)律在固體濃度10％～30％時特別明顯。當(dāng)濃度大于30％時，進(jìn)漿壓濾時間減少的幅度變緩，這是由于濾餅具有一定厚度和密度后，阻力變大，過濾速率急劇下降即使?jié)舛冗_(dá)35％以上時，仍需40min左右進(jìn)漿時間。由以上數(shù)據(jù)可看出，過濾進(jìn)行10、30、60min時，過濾量分別占漿料量的50％、70％和90％，后60min時間過濾量只占漿料的10％。這段時間主要由緩慢升高的壓力輸入漿料充實(shí)濾餅的密度，以排擠水份并起保壓作用。同時適當(dāng)調(diào)節(jié)回流閥，以平衡進(jìn)漿壓力和進(jìn)漿量的關(guān)系。如果沒有回流閥的分壓、分流作用，則無法保證壓濾機(jī)正常工作，也很難得到脫水率>60％密度>1.40g／cm3的濾餅。

過濾介質(zhì)

當(dāng)然選用合適的過濾介質(zhì)也是極其關(guān)鍵的。不同性質(zhì)的物料對過濾介質(zhì)的要求是不同的，有的物料其晶體形狀呈球形，有的則呈片狀或他形晶。有的遇水膨脹(吸水)，有的比重大易沉淀。這些物理性質(zhì)均可影響過濾效果。對于具體的過濾物料要由試驗(yàn)確定過濾介質(zhì)。硬質(zhì)高嶺土，其晶型為片狀，遇水微膨脹、分散性和懸浮性好，當(dāng)采用高進(jìn)漿壓力快速進(jìn)漿時，迅速在過濾介質(zhì)上呈二維定向排列形成濾餅。濾液之所以能很陜由濁變清(30s)，是與物料性質(zhì)、過濾介質(zhì)與進(jìn)漿方式不無關(guān)系。高進(jìn)漿壓力，可以保證快速進(jìn)漿，便于物料快速在過濾介質(zhì)上鋪展成不透濾的物料層。而高壓力又要求過濾介質(zhì)必須具備質(zhì)地厚、拉伸強(qiáng)度大、透水性好的特性。生產(chǎn)中，選用耐酸性的加厚型滌綸濾布，如滌綸120、120—7、621、747、3927等牌號均能取得滿意的過濾效果。

reach a verdict

對于一2微米≥90％的超細(xì)高嶺土，固體重量百分濃度為l5％～25％條件下，選用廂式壓濾機(jī)，以滌綸加厚型濾布作為過濾介質(zhì)，控制進(jìn)漿壓力≥1.0MPa并配置回流閥用以分流分壓，可以得到脫水率≥70％，厚度為30～32mm濾餅。成功地解決了低濃度超細(xì)粘土礦物漿料的過濾問題。必要時，可采用雙向明流洗滌方式，在≥06MPa壓力下，清水洗滌濾餅，使濾液pHi5.5，便于廢水后續(xù)處理。該過濾技術(shù)濾液澄清快，僅30S便可由濁變清，作業(yè)回收率可達(dá)99％。