
固-液分离技术广泛应用于各个行业,如选矿、造纸、医药卫生、环境保护和食品等。传统的固液分离技术主要集中在过滤、压滤、重力沉降和浮选等方面。随着矿物资源的不断开采和利用,矿石日趋“贫、细、杂”,有用矿物经选别作业的后期处理日渐困难。许多选矿厂通过助磨剂的添加等措施,解决了微细矿粒的单体解离问题,前端选别作业也能够很好地回收有用矿物,而后段则大大地损失了有用矿物。
1 固液分离设备的应用领域
1.1 化工生产
在无机盐工业中常涉及酸解、碱溶、浸出物的过滤和滤饼的洗涤,如制碱行业中重碱的过滤和氨Ⅱ泥的分离,在化肥生产中,磷石膏的过滤,酸不溶物的分离都离不开固液分离操作,其分离的优劣直接影响产品的质量、产量及收率。近年来精细无机化工产品的迅速发展也对过滤和分离设备提出了新的要求。染料生产中大部分产品的生产工艺都有过滤、滤饼洗涤过程,如色酚AS的分离。此外在石油化工产品、颜料、涂料、水泥、精细化工产品的生产过程中都要涉及固液分离操作,因此固液分离在化工生产中具有举足轻重的地位。
1.2 采矿和湿法冶金工业
几乎所有的选矿工艺都与水和矿石分离有关,在湿法冶金如氧化铝和氧化锌的生产及黄金生产中的浸出(酸浸、盐浸、氰化浸出)和提纯,原子能工业中铀的分离,选煤水的回收及煤粉的合理利用都要借助于固液分离操作。这不仅可解决环保问题,还达到综合利用能源的目的,应用前景非常广阔。
1.3 制药工业、生物发酵和生物制品工业
生物发酵工艺中都有发酵液和菌丝体分离的问题,较常用的是过滤和离心分离。在酵制剂工业中,碱性蛋白酶,脂肪酶和多糖微生物的浓缩分离常用微滤和超滤技术,其操作费用仅为传统方法的50%。在制药工业中如抗菌素的生产和无菌水的制备等也少不了固液分离工序。应该指出在发酵工艺中,发酵残液的综合利用不但可解决环境污染问题,同时可生产出高质量的饲料,具有非常显著的社会和经济效益,而在工业上要实现这一目标,又与高效的固液分离设备密切相关。
1.4 环境保护工程
在工业生产和日常生活中都会产生大量的污水,如不经处理直接排放,将造成环境的严重污染,影响人民身体健康,因此污水的综合治理能力已经成为一个国家经济实力和技术水平的重要标志。目前生物法治理污水是一种重要的方法,它涉及污泥的浓缩、凝聚、脱水的焚烧过程,其中脱水效果将影响整个处理过程的能耗指标。再如食品工业中产生大量含蛋白质废水,如直接排放不仅会造成环境污染,又流失了大量的蛋白质,若经过沉降、脱水和膜过滤可节约大量的生产用水,并可回收有价值的蛋白质,可谓一举数得,是目前工业发达国家正在开发的领域。
2 固液分离技术的发展趋势分析
2.1 在不太增加能耗的前提下发展和改进各种压滤机
为降低滤渣的湿含量和降低脱水总成本,促进各式压滤机的发展,同时基于对滤饼尤其是可压缩滤饼性质的深入研究,更加重视和发展滤饼的压榨或压缩技术。间断式板框压滤机仍在材料、板框结构、进出口布置、过滤介质、提高和合理采用过滤压力以及过滤机理等多方面进行研究和改进。例如提出了板框压滤机是半横流式而非端式、“零压”过滤等观点;带式压滤机以其连续工作的优越性和大量处理污泥的需要在国外得到很大的发展,尤其在结构上,包括脱水滚和挤压滚的大小、个数和布置等。为大幅度降低滤渣含湿率,压榨机已进入脱水设备行列,并正在改进和发展。
2.2 为提高滤渣固含量和滤渣澄清度,沉降离心机还有许多潜力
沉降离心机和过滤离心机是固液分离的重要设备,用途异常广泛,发展快,品种多,国内外的厂家都相当多。除转鼓和螺旋结构外,离心机在机械传动、检测、指示、自动控制以及密封等方面,都有许多工作可做。对于沉降离心机,中心问题是降低其滤液浊度和滤渣水分。微米乃至纳米级料浆的浓缩和过滤是当前的极大难题,目前唯有管式离心机的给料粒度可小到0.5~50μm,据称当前国产的直径约100mm的管式离心机的转速可达20000r/min,分离因数约达40000。我国的离心机厂家非常重视对卧螺的改进,以降低其排液浓度和沉渣水分,分别引进法国、日本等国的技术,均有相当的改进。
2.3 超导磁过滤技术是未来高梯度磁过滤技术的发展方向
通常,提高磁场强度即可提高流速,增加滤浆处理量,而不影响高梯度磁过滤器的性能。但是,随着处理量的增加,过滤器成本与耗电量也显著增加。而且,若超过一定流速,高梯度磁过滤器控制过滤的能力就要下降。超导磁过滤器可克服上述缺陷。其磁场强度可高达14T,由于超导体在临界温度以下无电阻,因此,运行时耗电极低。它能在较大的空间范围内提供强磁场及高梯度磁场,因而可提高处理量。
3 结论
综上所述,在工业生产过程中,固液分离是重要的组成部分,对今后的生产进行具有十分重要的影响作用,因此应当加大对其的研究力度,切实提高我国固液分离技术的应用范围。另外在工业进行固液分离操作的过程中可以引进国外的先进技术和设备,以便从中汲取生产经验,为提高我国的固液分离水平打下坚实的基础。