1、试论选矿设备中板框式压滤机的发展过程与趋势 摘要： 压滤机是选矿及氧化铝生产过程中重要的过滤设备。本文结合国内外过滤机的发展历史，重点分析了板框式压滤机的演变和改进过程，并阐述了压滤机在选矿作业中的使用特点。 关键词：选矿设备；板框式压滤机；发展过程；趋势 1 过滤机的发展过程、过滤机的分类及其特点 近些年来，随着工业的飞速发展，人们对固液分离的重要性有了进一步的认识，认识到它与资源、能源的有效利用及环境问题密切相关，因而在理论上和技术上都作了大量研究工作，并取得了可喜的成果。固液分离即是将离散的难溶固体颗粒从液体中分离出来的一种机械方法，伴随着工业的迅猛发展和多样化，有大量的固液分离问题需要
2、解决，这就促进了固液分离机械及其附属设备的发展，这当中应用最广泛的是过滤机，主要应用在选矿、有色金属冶炼、高炉除尘、浮选精煤尾煤、石油精练、化肥工业、医药及食品工业、环保废水处理、烟气脱硫、海水淡化等行业中。 过滤机的种类很多，根据作用原理可分为真空过滤机、加压过滤机和离心过滤机。 2 国内板框式压滤机的现状及技术发展 国内的板框式压滤机生产厂家主要有：河北景津集团、上海莘工机械有限公司、禹州双发化工机械有限公司、江苏昆工环保机械有限公司、上海大团化工设备厂、康明克斯（北京）机电设备有限公司等。而且各个厂家都针对不同的用户开发出了功能和结构不同的板框式压滤机。 国内板框式压滤机起步较晚，总体技
3、术水平较低，主要是在国外机型的基础上进行的改造，设备性能方面还存在一定的差距。但由于国内需求 量和发展空间较大，加速了板框式压滤机的发展，推动了各项技术不断更新。 1965 年我国首次在选矿厂应用压滤机，到现在为止仅在选煤行业就已经有数百台压滤机，其中板框式压滤机的数量最多。板框式压滤机具有单位过滤面积占地少，对物料的适应性强，过滤面积的选择范围宽，过滤压力高，滤饼含湿率低，固相回收率高，结构简单，操作维修方便，故障少、寿命长等特点，是所有加压过滤机中结构最简单、应用最广泛的一种机型。 板框式压滤机的固液分离方式大概可以分成四个阶段： 1）板框式压滤机最开始只是用压力把浆 料中的大部分水分压榨
4、出来，但滤饼里仍然留有很多的水分，约为 20%一 22%； 2）随后增加了二次压榨，即在开板卸料前增加一次过程时间比较短的机械压榨过程，进一步降低了滤饼中的水分。 3）随着滤板结构的变化，在滤板的表面上加盖了一层橡胶膜，橡胶膜有一定的弹性，当封闭的滤室内充满待过滤的浆液以后，往橡胶膜和滤板的夹层内压人高压空气，使橡胶膜鼓起压缩浆液，进行挤压脱水，该压力在O.05 0.2MPa 之间，由于橡胶膜的挤压，可使产品的水分降低到 2%一 4%。由于橡胶膜的收缩，也提高了卸饼的效果。如日 本拉萨商事株式会社的压滤机使用的就是这种方式。 4）美国丹佛撒拉公司研制的 VP 型压滤机使用了另一种形式的 “ 吹
5、气过程 ” ，这是与以往的压滤机最明显的不同。其过程如下：经过 “ 挤压过程 ”的滤饼，颗粒之间的空隙还有一定的水分，可以假设在颗粒之间的空隙为长短或直径不同的毛细管，这些毛细管中的滤液是很难通过 “ 挤压过程 ”来排除的。于是采用了 “ 吹气 ” 的程序，用压力空气来置换空隙中的滤液。为了使空隙中的滤液流动，就需要有一定的压差，所以用来置换的空气应具有较高的压力，当压力空气进入滤饼中的毛细管中后，其中的液体逐渐被 空气所取代，滤饼的水分就会降的很低。 在当今，许多大型的压滤机大多采用机械压紧，形成封闭滤室，利用丹佛撒拉公司式的 “ 吹气过程 ” 进行脱水，但是有些地方也进行了改进，如：主吹气
6、过程结束后，在开板前使用反方向吹风，也就是二次吹气，时间很短，通常为 2 5s，但是可以使滤布上滤饼更快的掉落，加强卸料效果，比如西班牙 TH公司生产的 APN一 18型压滤机就是这种压榨方式；还有的就是在二次吹气之后再通过机械结构进行简单的二次挤压，把滤饼块压得更实，卸料更快。 另外通过调节还可以控制滤饼的水分含量，真正做到 了对滤饼含湿率的控制，可以满足各种工况要求。 3 板框式压滤机的结构和工作流程 板框式压滤机主要由滤板（包括动板、定板、中间滤板）、滤板压紧机构、拉开卸料装置、进料泵、机架梁等部分组成。 板框式压滤机的工作流程包括以下几个步骤： 压紧滤板：压紧油缸（或者其它的压紧机构）
7、工作，使动板向定板方向移动，把两者之间的滤板压紧。在相邻的滤板问构成封闭的滤室。 压滤过程：给料泵（隔膜泵）将矿浆输送到滤室里，充满后，压滤开始，借助压力泵或压缩空气的压力，进行固液分离。 松开滤板：利用拉开装置将滤板按设定的方式、设定的次序拉开。 滤板卸料：拉开装置相继拉开滤板后，滤饼借助自重脱落，由下部的运输机运走。 完成上述 4 个步骤，就完成了压滤机的一个工作循环。 3.1 滤板（包括动板，中间滤板、定板） 最初的滤板主要是铸铁芯的，结构尺寸较小，随着实际生产需求的变化，滤板尺寸不断增加，逐步向大型化发展，尺寸达到在 20002000mm 左右，同时质量增大，原有的滤板两边支撑的结构不
8、适应大重量的滤板组，有些厂家便重新设计改进了机架结构，采用顶 部悬挂结构。也有使用钢质滤板结构的，采用钢制框加固的滤板，在滤板周边镶嵌橡胶条，这种滤板易于维修，防腐性好。 后来出现了高分子材料滤板，质量较轻，成本低。但在使用几年以后，由于种种原因，边角处易冲刷出一些沟痕，一旦出现，会迅速扩大，直接影响滤饼的形成，并且由于材料特殊，难于补休，只能更换，造成高昂的备件费消耗，铁芯的滤板又逐渐广泛的使用起来，尽管一次性成本较高但经久耐用，长期费用较低。到如今，高分子材料技术有了很大的发展，对聚丙烯滤板的修补技术简单实用，高分子滤板又有取代铸铁芯滤板的趋势。 3.2 滤板压紧机构 压紧装置的方式主要有
9、 3 种：用电机带动丝杠压紧滤板；用油缸直接压紧滤板；用杠杆原理放大油缸的作用力压紧滤板。 电机带动丝杠压紧式 用电机带动减速器驱动丝杠直接顶压，效率高，传动快，但是丝杠螺纹直接承受压力，易使丝杆螺纹变形，产生卡死现象且传动功率大，故障多，限制了压滤机工作压力增大，阻碍了设备的大型化实现，这种方式现今已很少应用。 油缸直接压紧式 油缸直接压紧式是目前国内广泛使用的一种方式。板框式压滤机最初开始发展时用大直径的特制油缸活塞杆直接 压紧滤板，通常放置在动板的中心处，有的油缸跟随动板移动，直接压紧；有的油缸固定，靠动板靠紧后压紧。后来由于滤板数量不断的增多，所需压力加大，油缸直径变得很大，出现滤板四
10、周压力不足，中心变形大，时常发生喷浆现象，难于控制，后来逐渐发展成两个油缸和多油缸压紧形式，均匀分布，但同时液压站也变大，对油泵和电机要求提高，增加了成本。 油缸杠杆放大式 鉴于油缸直接压紧式的缺点，国外的厂家设计出了机械放大结构，如西班牙的 TH 公司的 APNl8 型压滤机的双连杆机构，巧妙的应用了杠杆原理，明显的减小了压紧油 缸的直径，并保证了对滤板的压紧力。 3.3 卸料装置 卸料装置可分为两种：一种是利用步进电机或者液压马达，把回转运动转化为滤板的直线移动开板卸料；另一种是利用几组小油缸，直接拉动滤板移动开板卸料。两种都是分组多次拉开滤板，多次卸料，这样能够减小拉开滤板卸料所需要的空
11、间，整体缩小压滤机的尺寸，并且在实际应用中效率较高，后来为了加强卸料效果，增加了专门的振动装置。有的厂家曾提出要大型的板框式压滤机像小型机一样一次全部卸料，减少多次卸料的中间时间，提高效率，但实际证明多次卸料并不比一次性全部拉 开滤板方式占用时间多，而且卸料效果比较理想，整体尺寸也可以合理减小。现今很多压滤机采用这种方式，如西班牙 TH公司生产的 APN一 18型压滤机、国内河北景津压滤机集团生产的所有大型压滤机都是采用多次开板卸料的方式。 3.4 进料泵 进料泵在板框式压滤机的组成中起着重要作用，直接影响生产的效率。最初的板框式压滤机浆料的进给主要是靠离心泵把浆料打到滤室中，再进行固液分离，
12、这种泵在使用中扇叶容易被浆料中的固体颗粒磨损失效，效率较低，逐渐被高效耐用的隔膜泵所代替，但是现今仍有部分厂家使用离心泵进行供 料，主要用在规模比较小型的，浆料固体颗粒少的机型中，大型的板框式压滤机多采用隔膜泵，但隔膜泵的震动很大，对周边的设备环境影响较大，而且隔膜由于浆料中的颗粒磨损和疲劳作用经常需要更换，但隔膜失效前泵始终保持高效，不会因磨损而降低，另外更换费用较低，隔膜泵最大的排量可达 1040I/min，可通过最大颖粒 10mm，输送压力最大60MPa，对物料的剪切力很低，流量可以调节，可以空载运行，不会有危险，可输送的物料范围极广，从低黏度的到高黏度的，从腐蚀性的到粘稠的都可以输送，
13、完全可适应大型机的供料要求，应用的数量还是很 多的。现在不少公司都对隔膜泵进行了改进，使它的性能不断提高，发展趋势良好。 4 板框式压滤机发展趋势 除了上面的介绍外，压滤机其它的组成部分，都随着有关技术的更新，不断的改进，向着简单、实用、节能、自动化程度高的方向发展。比如：机架结构由原有的钢板焊接式改变为型材的焊接、螺栓连接方式，使整体强度增加、拆卸安装方便，并保证了使用寿命；进料管路由单一胶管进料，演变成多路同时进料，或者是滤室全部连通，大口径管路同时进料，节约了时间，提高了效率等等。负载感应变量泵，比例阀控制的液压系统，大大地减 少了能源浪费，是今后的发展方向，将逐步取代定量泵、简单开关阀控制的液压系统。电气控制系统，由简单的接触器、继电器控制发展到现今的 PLC控制，实现了远程控制和可视化控制，降低了工人操作的危险和劳动量，保证了系统的运行安全；有理由相信今后压滤机会朝着更节能、高效、实用的方向发展。 参考文献： 丁启圣，王维一等，新型实用过滤技术 .北京：北京冶金工业出版社，第二版， 2005. 张喜勇，板框压滤机常见故障分析，中国科技信息， 2005（ 11） . 西班牙 TH 公司资料，新一代的压滤机 R， 1999.
