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摘要：压滤机工作时，液压缸带动压紧板沿横梁向止推板方向移动，推动滤板闭合，并提供滤板密封所需要的压力。物料在泵的作用下，从止推板上的进料孔进入滤板之间的各个过滤室，固体颗粒被滤布截留在过滤室内形成滤饼，液体则透过滤布从出液口排出机外。为研究立式板框压滤机对细粒煤的脱水效果，对厢式压滤机与立式板框压滤机工作原理、结构和工作过程及过滤脱水过程进行了分析。本文分析了立式板框压滤机与厢式压滤机脱水机理对比。
关键词：立式板框压滤机；厢式压滤机；脱水机理；
某厂的生产实践表明，立式板框压滤机各项指标均能达到设计要求，由其处理后的浮选水分一般可稳定在16%左右(最低可达14.78%)，处理能力可达0.4t/(m2·h)。可见，立式板框压滤机在脱水方面具有很好的适应性。
一、工作原理
厢式压滤机和立式压滤机工作原理大致相同，均是通过入料泵将待脱水煤泥水压入到由两块相邻滤板和滤布形成的密闭滤室内，利用滤布两侧的压力差，使滤液透过滤布通过泄水孔排出，而滤饼则被截留在滤室内，以此来脱除煤泥的水分。为了进一步降低压滤煤泥的水分，压滤机还设置了膈膜挤压脱水、风干脱水的辅助脱水环节。整个过滤脱水过程可分为进料过滤脱水、膈膜挤压脱水、风干脱水三个阶段:
1.进料过滤脱水阶段。该阶段通过入料泵将煤泥水泵入密闭滤室内，由煤泥泵的扬程提供滤布两侧的压力差，并以此为动力实现滤液的过滤。随着滤饼的增厚，过滤阻力不断增大，滤布两侧的压力差不断降低，当入料泵产生的压力和滤饼的过滤阻力平衡时，停止进料;此时滤饼内煤泥颗粒相互支撑，形成了相对稳定的毛细管，毛细管中仍然存在水分，但此时滤饼不再受到挤压，进料过滤过程结束。
2.膈膜挤压脱水阶段。该阶段是利用膈膜产生的二维变向剪切压力来完成过滤脱水。本阶段是通过改变煤泥颗粒间的空间结构，脱除煤泥颗粒间的毛细水。该过程是借助弹性隔膜在滤板侧的变形产生二维变向剪切压力，进而挤压毛细管使毛细管变细，进一步脱除滤饼中的水分。
3.风干脱水阶段。本阶段是采用高压强空气流穿过滤饼颗粒间形成的毛细管，置换出颗粒间的毛细水，从而完成风干脱水过程。
二、工作过程
1.厢式压滤机。一是入料压力。在实际生产过程中,过滤压力一般是由入料泵提供的(现场也有极小的比例采用泵和空压机联合给料,在此暂不作探讨),所以,影响过滤速度极为重要的因素就是入料泵的给料压力。给料压力直接影响着压滤机的工况,而压滤机的分离效果也与之有很大的关系。实际使用中发现,在压滤脱水过程中,通过流体静压缩小滤饼的孔隙率,可排出大部分水分。二是入料灰分。入料矿浆灰分的高低,一般是由原煤夹带的泥质页岩等粘土类矿物质在洗选过程中泥化形成的细泥含量决定的,同样,矿浆中细泥的含量大小也决定了入料矿浆的粘度,进而对过滤速度造成影响。三是入料矿浆的粒度组成入料矿浆的粒度组成对过滤速度的影响主要取决于其中的细粒级物料含量,其含量越高,物料比表面积(S0)越大,过滤速度也就越低。在实际生产中,样品分析结果表明:<0.074mm粒级的物料含量对过滤速度影响尤其明显,而粗粒级含量虽然有利于过滤速度的提高。当风干过程完成后，两个相邻的滤板分开，压滤好的滤饼靠自身的重力作用脱离滤布形成最终产品。
2.立式板框压滤机。立式板框压滤机主要由压滤机主体、高压循环水站、高压风站、液压系统、自动控制系统、自动纠偏装置、滤布清洗系统等组成，立式板框压滤机与厢式压滤机最大的不同在于滤板的安装方式，立式板框压滤机的滤板是水平布置的，而厢式压滤机的滤板则是垂直布置。虽滤板的安装方式不同，但其工作过程基本相同。立式板框压滤机的工作过程。首先是叠层的滤板重叠压紧，由下滤板上侧面和上滤板下侧膈膜形成密闭滤室，入料泵将煤泥水由膈膜板两侧的入料口，给入到密闭滤室内，并利用滤布两侧的压力差进行脱水，直至整个进料过滤过程结束。进料过滤结束后，泵送挤压水通过膈膜板上的入水孔给入到膈膜上腔，使膈膜向滤饼侧压缩，通过膈膜的挤压作用将滤饼中的毛细水挤压排出。通过膈膜板一侧进料孔再次通入高压空气，让气体充满整个过滤腔，使膈膜形变恢复，将膈膜上的挤压水排出过滤机，并通过滤饼的气流携带出毛细水分，使滤饼的水分进一步降低。当脱水过程完成后，板框组件打开，驱动机构带动滤布运行，滤饼随滤布从压滤机两边卸出。
三、过滤脱水过程分析
厢式压滤机和立式板框压滤机的工作机理基本相同，固液分离过程均是经历进料过滤、膈膜挤压脱水和风干脱水三个阶段。但是，由于立式板框压滤机的结构有所改变，因此其过滤效果发生了根本性改变。
1.进料过滤过程分析
（1）厢式压滤机进料过滤过程。一是对前半段某点做切线，对曲线后半段做切线，可以得出切线的斜率明显比切线的斜率大，这说明进料过程前期过滤速度快而后期过滤速度慢。二是对进料20min和进料10min时的进料量进行分析可以得出，进料结束时的进料量为5000kg，而进料到10min时进料量就达到了4250kg，已达到全部进料量的85%。由此分析，10min前入料泵做功主要用于脱水，而后10min入料泵做功主要用于克服滤布和滤饼造成的过滤阻力。如果厢式压滤机省去后半部分，就会产生物料不满、产品水分高的问题。也就是说如果能解决这个问题，就能提高压滤机的工作效率。
（2）立式板框压滤机进料过滤过程。基于厢式压滤机在进料过程中的不足，立式板框压滤机采取了增大滤室和扩大膈膜弹性变形及自由度的设计理念。立式板框压滤机的滤板采用了以316L不锈钢为骨架，以复合材料PP为衬板的结构，增加了滤板的强度，从而为扩大滤室、增大工作压力提供了前提。此外，立式板框压滤机的膈膜材质采用了改性橡胶，这样可以为膈膜提供更大的自由度。由于增大了膈膜的自由度，那么在进料过滤阶段就可以缩短进料的时间，不必在达到给料压力与过滤阻力平衡时再停止进料，只需过滤阻力达到一定程度即可停止入料，进料未满造成的高水分可通过大自由度隔膜的挤压作用排出，这样既能提高工作效率，又降低了能量消耗。此外，由于滤室的增大，也保证了单个循环的处理量。
2.立式板框压滤机的优点。可以将部分浓缩机底流合理分流进煤泥离心机,回收粗物料,而将离心机离心液返回压滤机入料,这既能改善压滤机入料的粒度组成,又可以改善压滤机工作状况。通过以上分析，可以得出立式板框压滤机在细粒物料脱水方面的优势:一是立式板框压滤机的扩大滤室和增大膈膜的设计，提高了处理量，节约了能耗，降低了物料的水分。二是立式压滤机滤布的走动式定位设计，起到了自清洗滤布的作用，降低了滤布的过滤阻力，提高了过滤机的脱水效率。三是滤板水平布置可使物料形成下粗上细的粒度分布，降低了细粒物料堵塞滤布的概率，有利于滤饼的脱除，有利于提高脱水效率。四是滤板水平布置可为风干脱水创造良好的条件，提高风干脱水的效果。
通过对厢式压滤机和立式板框压滤机工作原理、结构与工作过程、过滤脱水过程进行对比分析，得出了立式板框压滤机在细粒物料脱水方面的优势:扩大滤室和增大膈膜设计，提高了处理量，节约了能耗，降低了物料的水分。
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