陶瓷過濾元件以及用于制造陶瓷過濾元件的方法
【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序，通過該工序，漿料或固液混合物受迫穿過介質(zhì)，固體保留在介質(zhì)上而液相穿過介質(zhì)。該工序在工業(yè)中通常是廣為熟知的。過濾類型的示例包括深層過濾、壓力和真空過濾、以及重力和離心過濾。
[0003]壓力過濾器和真空過濾器均被用在選礦的脫水中。壓力過濾器和真空過濾器之間的主要區(qū)別在于產(chǎn)生用于過濾的驅(qū)動力的方式。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)來在過濾腔中產(chǎn)生過壓。結(jié)果，固體沉積在過濾介質(zhì)上，而濾液流進濾液通道中。由于實現(xiàn)連續(xù)的濾餅卸載更加困難，因此壓力過濾器經(jīng)常以批量模式工作。
[0004]在真空過濾中，基于在濾液通道內(nèi)產(chǎn)生的抽吸力形成濾餅。存在幾種類型的真空過濾器，從帶式過濾器到旋轉(zhuǎn)式真空鼓狀過濾器和旋轉(zhuǎn)式真空盤狀過濾器。
[0005]旋轉(zhuǎn)式真空盤狀過濾器用于過濾大規(guī)模的懸浮液，比如選礦的脫水。選礦的脫水除了生產(chǎn)具有低含水量的濾餅之外還要求大的容量。這種大的工序通常很耗費能量，因此需要用以降低單位能量消耗的裝置。真空盤狀過濾器可以包括多個過濾盤，所述多個過濾盤圍繞中心管或軸同軸地串聯(lián)布置。每個過濾盤可以由多個單獨的過濾扇區(qū)(稱為過濾板)形成，所述多個單獨的過濾扇區(qū)圍繞中心管或軸在徑向平面中圓周地安裝以形成過濾盤，并且當(dāng)軸安裝成旋轉(zhuǎn)時，每個過濾板或扇區(qū)循序地置入漿料池中，并且進一步地，隨著軸的繼續(xù)旋轉(zhuǎn)而升到池的外面。當(dāng)過濾介質(zhì)浸沒到漿料池中時，在真空的影響下，濾餅形成在介質(zhì)上。一旦過濾扇區(qū)或過濾板移到池的外面，孔在濾餅以預(yù)定的時間脫水時被清空，所述預(yù)定的時間主要受盤的旋轉(zhuǎn)速度的限制?？梢酝ㄟ^空氣的反脈沖或通過刮擦來卸載濾餅，在此之后，再次啟動循環(huán)。
[0006]在旋轉(zhuǎn)式真空鼓狀過濾器中，過濾元件(例如，過濾板)布置成形成大體連續(xù)的圓筒形殼體或包絡(luò)面，即，過濾鼓。鼓旋轉(zhuǎn)通過漿料池，并且真空將液體和固體抽吸到鼓表面上，液體部分被真空“抽吸”通過過濾介質(zhì)到鼓的內(nèi)部，并且濾液被栗走。固體粘附到鼓的外部并形成濾餅。隨著鼓旋轉(zhuǎn)，帶有濾餅的過濾元件升到池的外面，濾餅被干燥并從鼓的表面上移除。
[0007]用于真空過濾器的最通常使用的過濾介質(zhì)為聚合物過濾布和陶瓷膜過濾元件。鑒于使用布過濾介質(zhì)需要重載真空栗(由于在濾餅的脫水期間通過布的真空度損失)，而陶瓷過濾介質(zhì)在其被濕潤時不允許空氣通過并且能夠允許使用更小的真空栗，因此，產(chǎn)生了顯著的節(jié)能效果。US7521012B2(EP1755870)公開了一種用于制造復(fù)合材料過濾板的方法。在完成大致平坦的過濾板10之后，可以采取額外的步驟以(例如)提供附加的功能和/或進一步地使過濾板能更適于隨后附加地組裝到更大的過濾裝置中。這些步驟可以包括(例如):鉆穿過過濾板的孔口 ；添加流量分配器和流動路徑；去除毛邊、鑄口、和/或其它類似的不需要的殘留模制廢棄物；在表面施加疏水的或親水的涂層；拋光表面或使表面粗糙；高壓滅菌、蒸汽滅菌、或其它的化學(xué)消毒處理；以及封裝。
[0008]在一些過濾應(yīng)用(比如鐵礦石應(yīng)用)中，由于濾餅的重量和濾餅上的低壓差，濾餅趨向于過早地從過濾板上分離。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的一個方面是為了減輕濾餅的過早分離的問題。根據(jù)獨立權(quán)利要求的方法、過濾元件和裝置實現(xiàn)本發(fā)明的各方面。本發(fā)明的實施例在從屬權(quán)利要求中公開。
[0010]本發(fā)明的一個方面是一種用于制造過濾元件的方法，所述過濾元件用于將液體從固體上去除，所述固體包含有在毛細抽吸干燥器中進行干燥的材料，所述過濾元件包含由陶瓷基體支撐的陶瓷微孔層，其中，所述方法包括:
[0011]提供陶瓷基體；
[0012]用陶瓷微孔材料層涂覆陶瓷基體；
[0013]將固體顆粒施加到膜材料層上，固體顆粒的顆粒尺寸大于膜材料層的孔尺寸；和
[0014]燒結(jié)包含有固體顆粒的陶瓷微孔膜材料。
[0015]在一個實施例中，所述涂覆包括將陶瓷基體浸到陶瓷漿料中，以形成微孔陶瓷膜。
[0016]在與前述任意實施例結(jié)合的實施例中，所述施加包括將固體顆粒噴涂到陶瓷微孔層上。
[0017]在與前述任意實施例結(jié)合的實施例中，所述固體顆粒包括氧化鋁顆粒。
[0018]在與前述任意實施例結(jié)合的實施例中，所述方法包括:根據(jù)期望的摩擦效果，設(shè)定固體顆粒的大小和/或在陶瓷微孔膜上的期望的顆粒密度。
[0019]在與前述任意實施例結(jié)合的實施例中，顆粒尺寸介于10微米至800微米之間，優(yōu)選介于40微米至300微米之間。
[0020]在與前述任意實施例結(jié)合的實施例中，在膜材料上的平均顆粒密度介于約50至250個顆粒/平方厘米之間。
[0021]本發(fā)明的另一方面是一種過濾元件，所述過濾元件用于將液體從固體上去除，所述固體包含有在毛細抽吸干燥器中進行干燥的材料，所述過濾元件包括由燒結(jié)的陶瓷微孔層覆蓋的陶瓷基體，其中，所述燒結(jié)的微孔膜層包含粗固體顆粒，所述粗固體顆粒的顆粒尺寸大于膜材料層的孔尺寸。
[0022]本發(fā)明的又一方面是一種過濾裝置，所述過濾裝置包括一個或多個根據(jù)本發(fā)明的實施例的過濾元件。
【附圖說明】
[0023]下面，參照附圖，將通過示例性實施例更加詳細地描述本發(fā)明，其中:
[0024]圖1是示出了示例性盤狀過濾裝置的透視俯視圖，本發(fā)明的實施例可以應(yīng)用于其中；
[0025]圖2是示例性扇形陶瓷過濾板的透視俯視圖；
[0026]圖3A、3B和3C示出了陶瓷過濾板的示例性結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的實施例可以應(yīng)用于其中；
[0027]圖4A、4B和4C示出了過濾循環(huán)的不同階段；
[0028]圖5A示出了設(shè)置有根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的粗紋理表面50的過濾板；
[0029]圖5B是示出了實際陶瓷過濾板22的紋理表面50的放大部分的圖片；
[0030]圖5C是示出了紋理表面50的進一步放大的部分的另一幅圖片；
[0031 ]圖6A示出了根據(jù)一個實施例的示例性單體基體；
[0032]圖6B示出了在圖6A中顯示的基體的橫截面的俯視圖；
[0033]圖7A、7B和7C示出了浸漬涂敷工序的階段；和
[0034]圖7D示出了在膜浸漬涂敷之后將固體顆粒71噴涂在膜表面上的示例。
【具體實施方式】
[0035]本發(fā)明的原理能夠應(yīng)用于使任何工業(yè)過程(特別是礦物或采礦工業(yè))中的流體材料干燥或脫水。在本文描述的實施例中，待過濾的材料指的是漿料，但是本發(fā)明的實施例不局限于這種類型的流體材料。楽料可以具有高固體濃度，例如，賤金屬精礦(base metalconcentrates)、鐵礦石、絡(luò)鐵礦、絡(luò)鐵合金、銅、金、鈷、鎳、鋅、鉛和黃鐵礦。下面，示出了用于旋轉(zhuǎn)式真空盤狀過濾器的過濾板的示例性實施例，但是本發(fā)明的原理還能夠應(yīng)用于其它類型的真空過濾器(比如旋轉(zhuǎn)式真空鼓狀過濾器)的過濾介質(zhì)。
[0036]圖1是示出了示例性盤狀過濾裝置的透視俯視圖，根據(jù)本發(fā)明的實施例的過濾板可以應(yīng)用于其中。示例性盤狀過濾裝置10包括圓柱形鼓20，所述圓柱形鼓20通過軸承支撐在框架8上并且可以圍繞鼓20的