CN1065409A - 稠化细粒悬浮液的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种稠化和净化细粒悬浮液的方法 和装置，其中悬浮液是结合反向脉动过滤过程进行稠 化和净化的。将一个或多个过滤组件局部浸没在有 关细粒悬浮液的开口容器或存储地中。悬浮液是借 助于过滤组件在开口容器或存储地进行反向脉动过 滤的。本发明的装置包含有一个或多个平行工作、垂 直空心管状过滤器，带涉及一种将液体和附加空气输 入到过滤组件中，并在过滤工作时将液体和空气从其 中排出的装置，该装置对所有过滤器是共有的。

Description

本发明涉及一种稠化和净化细粒悬浮液的方法，该方法是在悬浮液经受反向脉动过滤过程的同时使其稠化和净化的。本发明还涉及在实施该方法时以过滤组件方式使用的装置。

稠化和净化细粒悬浮液通常是以重力分离过程的方式实施的;通过使粒子在大型稠化装置中，即在具有大横截面积的分离容器中沉淀，以使分离过程尽量达到经济实用。使用普通织物过滤装置来稠化细粒悬浮液已经表明是很不经济的，其中还包含下面所述的一些其他原因。悬浮液中的固体粒子愈细，对在过滤布上足够厚的层中保持粒子就愈困难，并且还因为那些由过滤布所留住的粒子剧烈地凝聚形成一个连续的过滤团块，此过滤团块采用现今普通过滤过程所使用的方法是难于去除的。因此，如上所述，一般的过滤过程随着悬浮液中固体粒子的细度不断增加，使其过滤过程在实际的实施过程中的困难也增大，此外，粒子在大型稠化器内的重力分离作用也愈来愈小，因为粒子沉淀速率随着粒子尺寸减小而大为降低。这就导致产量减少，因此需要或是使用适合一种悬浮值和相同悬浮值的大型悬浮液稠化装置和/或是添加絮凝剂用来改进沉积。但是絮凝化学物在购置和处理上都是费用很高的，并且这类化学物还经常对稠化产品构成不希望有的负荷或不希望有的组分。另一个解决方案是组合沉淀和过滤过程，此时较粗的粒子靠重力沉降，而较细的粒子则由过滤吸收，然而这种方法至今还没有人提出来。尽管市场上已推出多种可以连续吸收较细粒子的新型过滤介质，但上述由于过滤布上的孔被阻塞而引起的问题变得更为严重，此时还会产生消除过滤团块的问题。上述类型的组合方法需要有极大的过滤表面，以便使过滤过程在尽可能大的程度上减少单位负荷。

瑞士专利（CH-A-657，066）提出一种稠化悬浮液的方法，该方法是连续地借助于一种设置在封闭式过滤稠化器内的管状过滤元件来实施的。为使过滤元件与过滤阻塞团块分离，将过滤元件配置在多个互相平行的，在某个时刻可以关闭其中一个的收集管内。那时压力骤增，例如，空气冲动是通过收集管来传送的，并传送到与其相连接的过滤元件上，上述空气冲动方向则是与过滤方向相反，以便使过滤元件和在其上形成的过滤团块分离。德国专利（DE-C-244，878）示出并述及一种较老的而且结构较复杂的封闭式过滤稠化器，这种过滤稠化器中的过滤元件的吹净作业可以不中断过滤过程。

一种在某种程度上利用类似于过滤稠化器的过滤方法近来发表在G.R.S.史密斯（Smith）和C.R.林施勒（Rinschler）在“采矿和冶金工艺”（Min.&  Met.Proc.）1990年8月第169页的一篇论文上。这种方法在论文中称为“反向脉冲过滤”，该术语在本文件中是用来限定反向通过过滤器的反向流动。

现在已经逐渐开发出多种可以吸收较细粒子、更为有效的过滤介质，虽然由于过滤器的阻塞和过滤器的净化如前所述而引起的一些问题也随之增加。但是上述反向脉动过滤法可以解决一部分这类问题。因此，其过滤过程是用管状、由高效过滤介质构成的过滤器来实现的，该介质则以膨化聚四氟乙烯（PTFE）为其主要成分。这种过滤介质可以零售到，例如其商品名称为GORE-TEX。用这种过滤介质构成的管状过滤器其作用大致相同于净化气体的集尘室。对粒子悬浮液过滤一确定的时间间隔后，使液流反向流动，以便将已经过滤的液体反向通过过滤介质，借此来分离在过滤器外表面上形成的过滤团块。这种反向流动在一个极短的时间间隔后中断，例如时间间隔为1-3秒，接着使液流再反向流动，并通过过滤器，因而实际上过滤过程可以认为是一个连续的过程。此时过滤团块的碎块从过滤介质上脱开，并且迅速落到过滤器底部以形成高密度的悬浮液，因为这些过滤团块的碎块将不会再溶解。从而就可将稠化的悬浮液从过滤器的底部排出。上述过滤过程可以借助于泵，用吸力或压力来实现。还可以将过滤器完全封闭，以使其能处理有毒的或可燃的液体。

前述文章中述及的反向脉动过滤适合于作若干种不同的应用，其中在某种情况下可替代稠化悬浮液的重力分离，例如用于过滤金属氢氧化物、造纸机的白水、废气除硫时获得的淤泥、和工业上的废溶液。对于处理造纸机的白水还提出一种组合过滤净化过程的方案，白水可以认为是高密度悬浮液，此时使用一种具有平底的大型容器，其内进行沉降和反向脉动过滤过程。

但是按上面所述，反向脉动过滤可用于稠化和净化细粒子悬浮液的范围是受到过滤过程的费用限制的，这就要求所处理的产品具有增加费用的理由或至少获得某种类似的评价。实际上过滤装置的大小在某种程度必须受到限制，而过滤面的面积因而也应该受到限制。

按已知的工艺用于反向脉动过滤的过滤面和分离容器的大小为何在实际上要受到限制的一个原因是由于在实施该方法时应当反向流动的、经过滤的液体容量大，此时这种液体的反向流动需要使用大的、技术上先进的泵。若是一个单独的管状过滤器被阻塞，当所阻塞的过滤器正在被净化时则需要关闭整个过滤装置。

本发明的任务是在按照引进反向脉动过滤悬浮液原理的同时提出一种稠化和净化细粒悬浮液的方法的装置，从而使稠化和净化的悬浮液不需要任何专用容器就能完成，而且没有上述对过滤过程产生不良影响的类似缺点。因此，本发明的方法是结合反向脉动过滤过程使悬浮液稠化和净化的;将一个或多个过滤组件局部浸没在开口容器或存储地的细粒悬浮液中，并借助于过滤组件对开口容器或存储地中的悬浮液进行反向脉动过滤;在若干个基本上均布安装在悬浮液表面上、可分别操纵的过滤组件中完成反向脉动过滤过程;该方法可在普通稠化器内实施。本发明装置具有单独过滤组件的形式，本发明的过滤组件包含有一个或多个平行工作、垂直空心管状的过滤器，还有一个对所有过滤器是共有的装置，其作用是将液体和附加空气输入其内，并在过滤工作时将液体和空气从其内排出;组件还包含有一个过滤器安装板，该板上配置有过滤器，还有一个可快速打开、复盖安装板的盖，并且该盖在关闭时密封地紧靠在板上;盖包含有通过其将液体和附加空气输入到组件中或从其中排出的接头;组件具有一个圆形横截面;组件包含至少一组配置在一个环形圈上的过滤器;每个空心管状过滤器的上部基本上是不透气的，过滤器的这部分在工作时与悬浮液是不接触的;每个过滤器是可以单独更换的。

因此，按照本发明反向脉动过滤是与稠化和净化过程同时完成的，此时借助于局部浸没有悬浮液中的过滤组件。过滤过程最好是在若干个相互分开作用的、大致均布配置在悬浮液表面上的过滤组件内完成。按照本发明，过滤组件可以浸没在容器或诸如此类对悬浮液进行其他处理的容器内，或是浸没在另一个容器或诸如此类为之专门设置的容器内，或是直接浸没在呈某种形状具有悬浮液的存储地，例如废水坝、池或井。适宜而且也有利的是，可以根据每个组件本身具有的过滤能力分别控制各个过滤组件内的过滤，这种控制是连续跟踪进行的。例如，这种控制可以通过连续测量通过每个单独组件的压力降来实现，并在其压力程度达到预定值时进行反向过滤过程，以便分离或去除过滤团块。当然也可能用其他方法来控制各个组件，例如控制规定的时间进程表进行，以使整个稠化过程在装置内受到干扰的程度保证最小。要认识到不论何时例如当出现难办的过滤器阻塞，或是当过滤器被损坏，或是由于某个原因使过滤器失效时，都可以将各个过滤组件分离开或从稠化器中拆下。这样就可以对单个有故障的组件进行修理，而不需要中止整个稠化装置的工作。

按照本发明，每个过滤组件包含有一个或多个管状过滤器，这些过滤器是垂直地安装在一个板上，并且是平行工作的，本发明还含有一个为所有过滤器所共有的装置，其作用是将液体和附加空气输送到过滤器中，并将所述液体和所述空气从该过滤器中排出。对过滤器供给液体并将液体从过滤器中排出的装置包括有一个盖件或盖子，在工作时该盖子密封地紧靠在过滤器安装析上，并且处在过滤组件的过滤器的上方，该盖子还包含有用于连接外管路的管接头。这些管路与一个和适当类型、输送脉动液体并按反向脉动过滤过程的要求排出所述液体的泵装置相连接。一种适当类型的泵这一点是指一种蠕动泵，因为这种泵可以快速完成反向轴吸，要是稠化器包含有大量过滤器，则可使用较简单的、以真空为基础设计的泵装置。上述过程也可以借助于以虹吸原理为基础设计的泵装置来实现。

本发明的过滤组件最好有一个圆形横截面，而且最好是将这些过滤器配置成以一环形圈排列的一过滤器组。过滤组件内每个管状过滤器的上部最好是设置成不透气的，所述的这个上部和悬浮液是不接触的。为了便于修理这些过滤组件，每个管状过滤器最好是可以单独从组件上拆下的。

现在结合附图对本发明作进一步的说明，其中：

图1是本发明的一种稠化器的横截面侧视图;

图2是本发明过滤组件的上部横截面图。

图1示有一个大型稠化器10，它包括有一个沉淀或沉积室11，该室具有一个圆柱形上部12和一个圆锥形下部13。沉淀室是由一个环形壁14和一个锥形底部15所限定。稠化器10还包含有一个放置在基础或支承面17上的支架16。在沉淀室11的上方设有一个放置在环形壁14顶上的底板18。底板18上设有多个孔19，图中表示有四个孔，在每个孔上装有一个本发明的过滤组件20。这些孔19最好是以一个环形圈形式配置在底板18的表面上。按图1所示实施例的情况，可以设想将这些孔19绕两个互不相同直径的环形圈配置，而在底板中心部则有一个共同的中心。每个过滤组件20包含有多个空心的管状过滤器21，图中只示出其中三个。管状过滤器21也可以配置成，使大多数过滤器位于每个组件20的一个环形圈内，可按类似相对于组件20所描述的方式设置，尽管最好是将一个过滤器21设置在组件20的中心22上。每个过滤组件20在其盖或罩24上设置有一个或多个管接头23。在所示的实施例中，每个盖24上设有三个管接头23，虽然在某些情况下有一个管接头23就足够了。稠化器10还配备有一个可转动的刮除装置25，该装置由一个轴26来驱动，而轴26则与一个驱动装置（未示出）相连接。刮除装置是用来刮除在稠化器底部上的稠化悬浮液，该稠化悬浮液包含有从过滤器上落下且沉淀在稠化器底部上的固体，以便能使稠化悬浮液可以通过如一个垂直箭头所示的管道27A从稠化器中排出。在稠化过程中，要稠化的液态悬浮液是通过一个入口40基本上连续地输送到稠化器10内的，而净化的液体则是通过每个组件20上至少一个管接头23基本上连续地从稠化器中排出的。图1中横线28表示稠化器10在工作时的上液面。

图2表示本发明过滤组件20的一个最佳实施例的顶部。过滤组件20包括一个安装板29，该安装板29上设有多个孔30，图中示出有5个孔，其中3个孔每一个都装有在其内相应适配的管状过滤器21。每个管状过滤器21借助于一个转换装置31牢固地装在板29上，转换装置31上设有一个手柄32，通过手柄可以将过滤器21固定到一个相应的孔内或从该相应孔中拆除。每个过滤器21的上部设有一个不透气的套筒21A，而过滤器21的其余部分则有一个套筒或套管21B，该套管21B由一种过滤极细粒子的过滤介质构成，最好是用聚四氟乙烯型（PTFE-tgpe）的介质。盖板或盖24是固定在板29上，使用时组件相对于外界是密封的，这是就组件和盖24下方具有的液体压力和/或空气压力来说的。在所述实施例中，盖24是借助于一个密封条33密封的。盖24可铰接地装在一个枢轴销33A上，并通过一个组件闭合装置34闭合和锁定。整个过滤组件20沿着孔19的边缘，通过一个中间立柱35以及与其相连的一个支架36支撑在底板18上，并且借助于穿过底板18和支架36上相应的孔37的螺栓可以将其紧固在底板18上。

工作时，过滤组件20的管接头23A和一个泵相连接，最好是和一个蠕动泵相连接。待到泵起动时就可从组件中抽吸液体，与此同时还通过所有包含在组件20内的过滤器21从放置组件的稠化器中的轴吸液体，与此同时悬浮在液体上的散粒料将粒在位于液面28下方的过滤器21的套管21B的外表面上，并在那里形成一个不断增长的过滤团块。通过在过滤套管21B中过滤介质的液体由吸力抽到围绕过滤器21上部的盖24和组件安装板29之间限定的空间38内，并且还通过管接头23A和泵（未示出）相连接。当过滤器21上的过滤团块增长到一定厚度开始产生过滤困难时，或是由于某种原因在反向流动（反向脉动过滤）时，例如按照预定的反向脉冲过滤进程，向泵发出一个起上述作用的信号，泵就立即抽吸液体反向通过管接头23A，然后进到空间38内，并且向下通过可以由该液体使用的唯一可能通路，也就是说这些通路可将液体导入到管状过滤器21的内部，并且通过相应过滤器21的渗透液体的下套管21B排出。这种反向脉动过滤是在由从过滤器内部得到的液流施加在团块上的压力作用下，使套管21B外表面上的过滤团块发生破碎，并在压力下分解。与此同时过滤团块被破碎，较小的碎过滤团块就由于重力下落到稠化器的底部上。这种反向脉动过滤过程持续进行一个短暂的预定时间间隔，一般为1-3秒钟，此后再使泵反向运转，而液体则被重新作正常过滤，从而在过滤器21上继续形成过滤团块。

为使反向过程能较快并有效地进行，在反向流动时可以使用压缩空气排空间38内的液体。上述压缩空气则是通过一个或是通过两个管接头23B供给的。

从上所述易于得知，本发明的方法使沉积和过滤过程的组合利用成为可能，此时并不需要为其设置单独的过滤容器，同时还可使过滤表面的大小适应规定的任何要求，以便在稠化所处理的悬浮液时能有效地进行。通过使用可变其预定数量的过滤组件，可以从一个范围很大的表面区域中选定总的过滤表面，所述范围并不是由反向脉动过程限定的。

Claims (8)

1、一种稠化和净化细粒悬浮液的方法，该方法是结合反向脉动过滤过程使悬浮液稠化和净化的，其特征在于，将一个或多个过滤组件局部浸设在开口容器或存储地的细粒悬浮液中，并借助于所述过滤组件对所述开口容器或存储地中的悬浮液进行反向脉动过滤。

2、按照权利要求1的方法，其特征在于，在若干个基本上均布安装在悬浮液表面上、可分别操纵的过滤组件中完成反向脉动过滤过程。

3、按照权利要求1或2的方法，其特征在于，该方法是在普通稠化器内实施的。

4、实施按照权利要求1-3所述方法使用的一种过滤组件，所述过滤组件包含有一个或多个平行工作、垂直空心管状的过滤器，还有一个对所有过滤器是共有的装置，其作用是将液体和附加空气输入其内，并在过滤工作时将所述液体和空气从其内排出，其特征在于，所述组件还包含有一个过滤器安装板，该板上配置有所述过滤器，还有一个可快速打开、复盖所述安装板的盖，并且该盖在关闭时密封地紧靠在所述板上;所述盖包含有通过其将所述液体和附加所述空气输入到所述组件中或从其中排出的接头。

5、按照权利要求4的过滤组件，其特征在于，所述组件具有一个圆形横截面。

6、按照权利要求4和5的过滤组件，其特征在于，所述组件包含至少一组配置在一个环形圈上的过滤器。

7、按照权利要求4-6的过滤组件，其特征在于，每个空心管状过滤器的上部基本上是不透气的，过滤器的这部分在工作时与悬浮液是不接触的。

8、按照权利要求4-7的过滤组件，其特征在于，每个过滤器是可以单独更换的。

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