過濾元件以及用于制造過濾元件的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及陶瓷過濾元件。
【背景技術(shù)】
[0002]過濾是廣泛使用的工藝，通過過濾，漿或者固體液體混合物被強(qiáng)制通過介質(zhì)，且固體保持在介質(zhì)上，而液相通過該介質(zhì)。這種工藝通常在工業(yè)上很好理解。過濾類型的實(shí)例包括深度過濾、壓力和真空過濾以及磁、重力和離心過濾。
[0003]壓力和真空過濾用于精礦的脫水。在壓力和真空過濾器之間的原理的區(qū)別是產(chǎn)生用于過濾的驅(qū)動(dòng)力的方式。在壓力過濾中，借助于例如隔膜、活塞或外部裝置(例如供給栗)而在過濾腔室內(nèi)產(chǎn)生超壓。因此，固體沉積在過濾介質(zhì)上，濾液流過而到達(dá)濾液槽道中。壓力過濾器通常以批量模式來操作，因?yàn)楦y實(shí)現(xiàn)連續(xù)的濾餅的排出。
[0004]在真空過濾中的濾餅的形成基于在濾液槽道內(nèi)產(chǎn)生抽吸作用。存在多種真空過濾器，其范圍從帶式過濾至旋轉(zhuǎn)真空鼓式過濾器和旋轉(zhuǎn)真空盤式過濾器。
[0005]旋轉(zhuǎn)真空盤式過濾器用于大規(guī)模地過濾懸浮液，例如精礦的脫水。精礦的脫水需要較大容量，另外產(chǎn)生具有較低水分含量的濾餅。這種大型處理通常是能量密集型的，意味著需要降低能量消耗比。真空盤式過濾器可以包括多個(gè)過濾盤，這些過濾盤環(huán)繞中心管或軸而同軸地布置成一直線。各過濾盤可以由多個(gè)單獨(dú)的過濾扇區(qū)來形成，稱為過濾板，該過濾板在環(huán)繞中心管或軸的徑向平面中沿周向安裝，以便形成過濾盤，且當(dāng)軸裝配得可旋轉(zhuǎn)時(shí)，各過濾板或扇區(qū)依次移動(dòng)至漿盆內(nèi)，而且當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)升高而離開該盆。當(dāng)過濾介質(zhì)浸沒在漿盆中時(shí)，在真空的影響下，濾餅形成于介質(zhì)上。一旦過濾扇區(qū)或板離開盆，孔就在濾餅脫水預(yù)定時(shí)間時(shí)被排空，該預(yù)定時(shí)間基本由盤的轉(zhuǎn)速來確定。能夠通過空氣的反脈沖或通過刮擦而排出濾餅，然后再次開始循環(huán)。
[0006]在旋轉(zhuǎn)真空鼓式過濾器中，過濾元件例如過濾板布置得用于形成基本連續(xù)的柱形殼或包封表面，即過濾鼓。所述鼓旋轉(zhuǎn)通過漿盆，真空將液體和固體抽吸至鼓表面上，液體部分通過真空而被“吸入”而穿過過濾介質(zhì)至所述鼓的內(nèi)部部分，濾液被栗送離開。固體粘附在鼓的外部，并形成濾餅。當(dāng)鼓旋轉(zhuǎn)時(shí)，具有濾餅的過濾元件升高而離開盆，濾餅被干燥并且從鼓的表面將其除去。
[0007]最通常使用的用于真空過濾器的過濾介質(zhì)是過濾布和涂覆介質(zhì)，例如陶瓷過濾介質(zhì)。使用布過濾介質(zhì)需要大功率的真空栗(由于在濾餅脫水過程中通過布而產(chǎn)生的真空損失)。毛細(xì)作用過濾器利用在微孔親水性陶瓷材料中的毛細(xì)作用來防止空氣流過過濾材料。換句話說，當(dāng)潤(rùn)濕時(shí)，它并不允許空氣通過，這進(jìn)一步降低了所需的真空水平，能夠使用更小的真空栗，因此明顯節(jié)省能量。毛細(xì)作用過濾的原理在US4357758中介紹。陶瓷過濾板基于氧化鋁(例如A1302)，并通過鑄造或壓制來制造。這些材料的實(shí)例在US4863656和US4981589 中介紹。
[0008]過濾板受到漿顆粒和外來化合物的侵害，特別是在精礦脫水領(lǐng)域中。在很多過濾用途中，化學(xué)條件非常有腐蝕性，這可能縮短過濾板的使用壽命。因?yàn)榘宓母鼡Q可能很昂貴，因此重要的是增加各過濾板的操作時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的一方面是增加陶瓷過濾元件的使用壽命，該陶瓷過濾元件用于從要在毛細(xì)作用抽吸干燥器中干燥的、包含固體的材料中除去液體。本發(fā)明的方案是根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的過濾元件、過濾器裝置和方法。本發(fā)明的實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中公開。
[0010]本發(fā)明的一個(gè)方面是一種過濾元件，該過濾元件用于從要在毛細(xì)作用抽吸干燥器中干燥的、包含固體的材料中除去液體，該過濾元件包括:多孔陶瓷板，該多孔陶瓷板至少在頂表面區(qū)域處具有微孔，以便在過濾過程中提供毛細(xì)作用；以及在多孔陶瓷板內(nèi)的濾液槽道，用于排泄通過多孔陶瓷板而從板的至少頂表面抽吸的濾液。
[0011]過濾元件的特征在于:多孔陶瓷板包括兩個(gè)再結(jié)晶的碳化硅半板，這兩個(gè)再結(jié)晶碳化硅半板通過膠線而膠接在一起，所述膠線的尺寸和圖形用于限定在所述再結(jié)晶碳化硅半板的相對(duì)的平表面之間的所述濾液槽道。
[0012]本發(fā)明的另一方面是一種包括一個(gè)或多個(gè)根據(jù)本發(fā)明的過濾元件的過濾器裝置。
[0013]本發(fā)明的又一方面是一種用于制造過濾元件的方法，該過濾元件將用于從要在毛細(xì)作用抽吸干燥器中干燥的、包含固體的材料中除去液體，其中，該方法包括以下步驟:
[0014]提供第一多孔半板，該第一多孔半板由再結(jié)晶的碳化硅來制造，該第一半板的至少一側(cè)基本平坦；
[0015]提供第二多孔半板，該第二多孔半板由再結(jié)晶的碳化硅來制造，該第二多孔半板的至少一側(cè)基本平坦；
[0016]在間隔開的線中施加膠，以便在第一多孔半板的平坦側(cè)上形成膠線圖形；
[0017]將第二多孔半板的平坦側(cè)布置在膠線圖形的頂部上，同時(shí)使得第一和第二半板的平坦側(cè)保持在相互為預(yù)定距離處；
[0018]使得膠線硬化，這樣，膠圖形使得第一和第二多孔半板固定在一起，以便形成聯(lián)合的過濾板，在膠線圖形中的間距提供了所述濾液槽道；
[0019]密封所述聯(lián)合的過濾板的周邊邊緣。
【附圖說明】
[0020]下面將參考附圖通過示例實(shí)施例更詳細(xì)地介紹本發(fā)明，附圖中:
[0021]圖1是表示示例盤式過濾器裝置的俯視透視圖，其中可以應(yīng)用本發(fā)明的實(shí)施例；
[0022]圖2是示例的扇形形狀陶瓷過濾板的俯視透視圖；
[0023]圖3A、3B和3C表示了陶瓷毛細(xì)作用過濾板的功能結(jié)構(gòu)的示意實(shí)例和過濾處理的不同階段；
[0024]圖4表示了在由再結(jié)晶的碳化硅制造的過濾材料和基于玻璃粘接氧化鋁的標(biāo)準(zhǔn)過濾材料之間的比較的曲線圖；
[0025]圖5A表示了根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的設(shè)有膠線圖形的陶瓷基體(例如底部半板)的俯視剖視圖；
[0026]圖5B是圖5A中所示的陶瓷基體的一部分的放大俯視剖視圖；
[0027]圖5C是最終的過濾板沿圖5B中所示的線A-A的放大側(cè)剖圖；以及
[0028]圖f5D是具有微孔薄膜層的最終過濾板沿圖5B中所示的線A_A的側(cè)剖圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]本發(fā)明的原理能夠用于在任意工業(yè)處理中使得流體材料干燥或脫水，特別是在礦石和采礦行業(yè)中。在這里所述的實(shí)施例中，要過濾的材料稱為漿，但是本發(fā)明的實(shí)施例并不局限于這種流體材料。漿可以有較高的固體濃度，例如基體金屬精礦、鐵礦石、鉻鐵礦，鉻鐵合金、銅、金、鈷、鎳、鋅、鉛和黃鐵礦。下面將示例說明用于旋轉(zhuǎn)真空盤式過濾器的過濾板的示例實(shí)施例，但是本發(fā)明的原理也能夠用于其它類型的真空過濾器的過濾介質(zhì)，例如旋轉(zhuǎn)真空鼓式過濾器。
[0030]圖1是表示示例盤式過濾器裝置的俯視透視圖，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的過濾板可以用于該盤式過濾器裝置中。示例的盤式過濾器裝置10包括柱形鼓20，該柱形鼓20通過軸承而被支承在框架8上，并可繞鼓20的縱向軸線旋轉(zhuǎn)，這樣，鼓的下部部分浸沒在位于該鼓20下面的漿盆9中。鼓驅(qū)動(dòng)器12(例如電馬達(dá)、齒輪箱)用于使得鼓20旋轉(zhuǎn)。鼓20包括多個(gè)陶瓷過濾盤21，這些陶瓷過濾盤21環(huán)繞鼓20的中心軸線同軸地布置成直線。例如，陶瓷過濾盤的數(shù)目可以在從2至20的范圍內(nèi)。各盤21的直徑可以較大，例如在從1.5m至4m的范圍內(nèi)。市場(chǎng)上可獲得的盤式過濾器(本發(fā)明實(shí)施例可以用于該盤式過濾器中)的實(shí)例包括 Outotec Larox CC 過濾器，型號(hào) CC-6、CC-15、CC-30、CC-45、CC-60、CC-96 和 CC-144，由 Outotec Oyj 制造。
[0031]各過濾盤21可以由多個(gè)單獨(dú)的扇形陶瓷過濾元件來形成，這些扇形陶瓷過濾元件稱為過濾板，其繞鼓的中心軸線安裝成徑向平面形陣列，以便形成基本連續(xù)的平面形的盤表面。過濾板的數(shù)目例如可以是12或15。圖2是示例扇形陶瓷過濾板的俯視透視圖。過濾板22可以設(shè)有安裝部件，例如固定輪轂26、27和28，該固定輪轂26、27和28用作用于將板22附接在鼓中的安裝裝置上的裝置。圖3A、3B和3C表示了陶瓷毛細(xì)作用過濾板的功能表面和過濾的不同階段。微孔過濾板22可以包括分層的抽吸結(jié)構(gòu)，該抽吸結(jié)構(gòu)可以包括陶瓷多孔基體和在該基體32的一側(cè)或兩側(cè)上的微孔薄膜31?；蛘?，可以提供微孔基體32，在這種情況下，可以不需要單獨(dú)的微孔薄膜31。濾液槽道(未示出)產(chǎn)生于微孔過濾板22內(nèi)。過濾板22還可以設(shè)有連接部件29，例如濾液管或?yàn)V液噴嘴，用于流體的排泄。流動(dòng)槽道將與鼓20中的收集管路進(jìn)行流動(dòng)連接，例如通過管連接器29。當(dāng)收集管與真空栗連接時(shí)，過濾板22的內(nèi)部保持在負(fù)壓力，S卩，在抽吸壁上保持壓力差。微孔過濾板(例如薄膜31或基體32)包含微孔，該微孔在與水接觸時(shí)產(chǎn)生較強(qiáng)的毛細(xì)作用。微孔的孔尺寸優(yōu)選是可以在0.2至5微米的范圍內(nèi)，這將使得只有液體能夠流過微孔層。板的邊緣可以通過涂漆或上釉或者其它合適的密封方式來密封，因此防止流過該邊緣。
[0032]在示例實(shí)施例中，連續(xù)的盤的過濾板22布置成行，各行建立了盤21的扇區(qū)或區(qū)域。當(dāng)過濾板21的行旋轉(zhuǎn)時(shí)，各盤21的板22進(jìn)入和通過盆9。因此，各過濾板22在盤21轉(zhuǎn)一圈的過程中經(jīng)過四個(gè)不同的處理階段或扇區(qū)。在濾餅形成階段中(圖3A中所示)，當(dāng)陶瓷板22浸沒在漿盆9內(nèi)時(shí)，局部真空傳遞給過濾板22，通過陶瓷板22來抽吸濾液，且濾餅35形成于板22的表面上。然后，在內(nèi)部濾液槽道中的液體或?yàn)V液傳遞至收集管內(nèi)并進(jìn)一步傳送至鼓20外。板22在它離開盆9后進(jìn)入濾餅干燥階段(圖3B中所示)。在干燥階段中也在過濾板22中保持局部真空或超壓，以便從濾餅35中抽吸更多濾液，并使得濾餅35保持在過濾板22的表面上。當(dāng)需要洗滌濾餅時(shí)，在干燥階段開始時(shí)進(jìn)行。在濾餅排出階段中(圖3C中所示)，通過陶瓷刮刀來刮掉濾餅35，因此薄濾餅留在板22上(在刮刀和板22之間的間隙)。在濾餅排出后，在每次旋轉(zhuǎn)的扇區(qū)