引言

非金屬礦物加工過(guò)程中，往往需要采用濕式超細(xì)磨礦和低濃度的分級(jí)、化學(xué)提純工藝來(lái)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(guò)濾技術(shù)也顯得越來(lái)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(guò)濾技術(shù)一直是礦物加工普遍關(guān)注而長(zhǎng)期未能很好解決的問(wèn)題。

以硬質(zhì)高嶺土的過(guò)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(guò)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(jí)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(cè)試儀測(cè)定。

1.2礦漿特性在濕式超細(xì)磨礦(剝片)過(guò)程中，隨著磨礦作用強(qiáng)度和時(shí)間加長(zhǎng)，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(guò)90％時(shí)，礦漿溫度、體積和粘度均呈上升趨勢(shì)，礦漿也由塑性體過(guò)渡到假塑性體最終成為脹流體l2J對(duì)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(dòng)性和分散性。這些特性對(duì)于分級(jí)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(shí)，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(jí)和漂白的方法處理。研究表明，對(duì)超細(xì)粘土礦物的分級(jí)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(jí)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(guò)濾用。

過(guò)濾設(shè)備選擇及相應(yīng)問(wèn)題

低濃度超細(xì)漂白粘土礦物的過(guò)濾一直是個(gè)棘手且長(zhǎng)期未得到解決的問(wèn)題經(jīng)超細(xì)磨礦，分級(jí)和漂白的漿料，必然要付出經(jīng)濟(jì)上的代價(jià)。如果過(guò)濾問(wèn)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(guò)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(guò)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(guò)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)和廂式壓濾機(jī)作了對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)表明對(duì)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(dòng)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(dòng)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(shí)振動(dòng)噪音特別尖銳刺耳，根本無(wú)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(huì)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(gè)工作周期無(wú)事故，在適當(dāng)?shù)膲毫瓦^(guò)濾介質(zhì)前提下，脫水效率高，特別是對(duì)過(guò)濾漿料的濃度變化適應(yīng)性強(qiáng)。實(shí)踐證明對(duì)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(guò)濾機(jī)過(guò)濾可取得理想的固液分離效果。

相關(guān)問(wèn)題

選用明流雙向可洗滌型的目的是可隨時(shí)監(jiān)控每個(gè)濾室的洗滌情況。用清水洗滌濾餅過(guò)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(gè)濾室最先達(dá)到洗滌標(biāo)準(zhǔn)，而鄰近壓緊板的幾個(gè)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(shí)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(duì)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(gè)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(zhǎng)。不僅影響過(guò)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(duì)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(shí)間，節(jié)省洗滌用水。不同洗滌方式所需洗滌時(shí)間及耗水量。

過(guò)濾工藝及效果

過(guò)濾工藝以片狀晶型超細(xì)硬質(zhì)高嶺土的過(guò)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(guò)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(mén)，開(kāi)始進(jìn)漿時(shí)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(shí)，說(shuō)明濾室內(nèi)已形成一定厚度的濾餅，此時(shí)應(yīng)適量打開(kāi)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(duì)于快速成餅，控制最短的“跑漿時(shí)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(shí)間，對(duì)于提高過(guò)濾效率是極為有益的。這與漿料濃度、進(jìn)漿速度與過(guò)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(guò)濾效果影響

過(guò)濾效果的主要因素有漿料濃度、進(jìn)漿速度、壓力與過(guò)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(guò)濾介質(zhì)前提下.過(guò)濾壓力大于0.6MP8時(shí)，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(shí)，完成一個(gè)過(guò)濾周期所需時(shí)間短，反之亦長(zhǎng)。這種規(guī)律在固體濃度10％～30％時(shí)特別明顯。當(dāng)濃度大于30％時(shí)，進(jìn)漿壓濾時(shí)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(guò)濾速率急劇下降即使?jié)舛冗_(dá)35％以上時(shí)，仍需40min左右進(jìn)漿時(shí)間。由以上數(shù)據(jù)可看出，過(guò)濾進(jìn)行10、30、60min時(shí)，過(guò)濾量分別占漿料量的50％、70％和90％，后60min時(shí)間過(guò)濾量只占漿料的10％。這段時(shí)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(shí)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(méi)有回流閥的分壓、分流作用，則無(wú)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(guò)濾介質(zhì)

當(dāng)然選用合適的過(guò)濾介質(zhì)也是極其關(guān)鍵的。不同性質(zhì)的物料對(duì)過(guò)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(guò)濾效果。對(duì)于具體的過(guò)濾物料要由試驗(yàn)確定過(guò)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(shí)，迅速在過(guò)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(guò)濾介質(zhì)與進(jìn)漿方式不無(wú)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(guò)濾介質(zhì)上鋪展成不透濾的物料層。而高壓力又要求過(guò)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(hào)均能取得滿意的過(guò)濾效果。

結(jié)論

對(duì)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(guò)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(guò)濾問(wèn)題。必要時(shí)，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(guò)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％。