中国在公元前200年已将过滤技术应用于植物纤维造纸的生产中,最早的过滤大多为重力过滤,后来出现了真空过滤。1910年前后发明的转鼓真空过滤机,实现了过滤操作的连续化,此后各种类型的连续过滤机相继出现。
过滤时,待过滤的固液混合物称为滤浆,通过过滤介质的液体称为滤液,被阻留的固体称为滤饼。选矿产品的过滤一般属于成饼过滤。成饼过滤所处理的矿浆或悬浮液浓度相对较大,悬浮物颗粒粒度可由毫米级到埃米级。过滤时虽然矿浆中的固体颗粒粒度可能小于过滤介质孔径,但颗粒间的“架桥”会使其滞留在介质表面,形成滤饼。随着过滤的进行,滤饼逐渐增厚,当所加外力不足以克服滤饼阻力时,过滤将会停止。
在选矿工业生产中过滤一般属于后处理过程,其目的主要是回收有价的固相,有时也可以是获得有价的液相;或两者兼而有之,或两者均丢弃,如污泥脱水等。
成饼过滤根据处理料浆的固体颗粒粒度不同,可分为粗粒过滤、细粒过滤、超细粒过滤以及超滤、微滤和纳滤;根据过滤推动力的种类不同,可分为重力过滤、真空过滤、加压过滤和离心力过滤;根据施加压力方式不同,可分为恒压式过滤、恒速式过滤、变压-变速式过滤;按沉降方向与过滤介质面的关系不同,可将其分为顺流式过滤、逆流式过滤和错流式过滤。
影响过滤效果的主要因素可分为两大类:①物料性质及其调制。主要包括物料粒度及粒度组成、料浆浓度、温度、助滤剂添加等。其中物料粒度是关键因素,较难调制。②设备及工况条件。包括设备的选型,过滤介质,工作压差,过滤总时间和脱干、压榨、洗涤等时间的分配,搅拌器工作情况等。其中设备选型和工作压力是关键因素。衡量过滤设备效果的主要指标有:设备处理能力或通过能力、滤饼水分及滤液固体含量。过滤介质被认为是过滤机的“心脏”,对过滤介质的基本要求是能阻留固体又不易堵塞、机械强度大、耐腐蚀、滤液通过阻力小等。常用过滤介质有各种化学纤维或金属丝编织成的滤布、多孔陶瓷、多孔橡胶、非织造纤维布等。
为提高过滤速度,降低滤饼水分,过滤前有时需对滤浆进行预处理,主要处理方法有:①添加选矿助滤剂,如硅藻土、高分子絮凝剂、表面活性剂、无机凝聚剂等。②加热矿浆或向滤饼通蒸汽,降低滤液黏度。
当滤饼厚度达到预定值而停止加料时,滤饼孔隙中仍充满滤液。滤饼脱除这部分滤液的方法主要有气体吹除脱液、压榨脱液等。当滤液含有需回收的有价成分或需除去的有害成分时,需要对滤饼进行洗涤处理,常用的洗涤方法有置换洗涤、再制浆洗涤等。
主要有真空过滤机和加压过滤机。其中加压滤机的过滤压力差大于真空过滤机,可提高滤液通过过滤介质的能力,适于处理难滤的矿浆和稀矿浆。为准确选择过滤机机型,确定单位过滤面积处理能力和合适的过滤介质,掌握滤浆的过滤特性以及确定操作条件,常需进行过滤试验。