過濾器原理
過濾在工業(yè)上指通過一種介質(zhì)使固體分開而實現(xiàn)固液分離的過程，均稱為過濾。
袋式過濾器是一種新型的過濾器過濾系統(tǒng)，過濾器內(nèi)部由不銹鋼過濾袋網(wǎng)籃支撐過濾袋，液體由入口流進，經(jīng)過濾袋過濾后流出，雜質(zhì)則被攔截在過濾袋中，過濾袋可更換或清洗后繼續(xù)使用。
工業(yè)上常用的過濾介質(zhì)：織物介質(zhì)、粒狀介質(zhì)、多孔介質(zhì)陶瓷介質(zhì)。在選煤廠多用織物介質(zhì)。選煤廠真空過濾設備可分兩類：圓盤式真空過濾設備和圓筒式真空過濾設備。主要用于過濾浮選精煤，也可用于過濾煤泥或浮選尾煤。
（一）過濾原理
過濾是將懸浮在液體或氣體中的固體顆粒分離出來的一種工藝。其基本原理：在壓力差的作用下，懸浮液中的液體（或氣體）透過可滲性介質(zhì)（過濾介質(zhì)），固體顆粒為介質(zhì)所截留，從而實現(xiàn)液體和固體的分離。
1）實現(xiàn)過濾具備的兩個條件：
①具有實現(xiàn)分離過程所必需的設備；
②過濾介質(zhì)兩側要保持一定的壓力差（推動力）。
2）常用的過濾方法可分為重力過濾、真空過濾、加壓過濾和離心過濾幾種。
重力壓力差由料漿液柱高度形成；真空過濾的推動力為真空源。
3）過濾具有特點：從本質(zhì)上看，過濾是多相流體通過多孔介質(zhì)的流動過程。
①流體通過多孔介質(zhì)的流動屬于極慢流動，即滲流流動。有兩個影響因素，一是宏觀的流體力學因素，二是微觀物理化學因素。
②懸浮液中的固體粒五是連續(xù)不斷地沉積在介質(zhì)內(nèi)部孔隙中或介質(zhì)表面上的，因而在過濾過程中過濾阻力不斷增加。
4）過濾的分類：分為兩大類，分別為：濾餅過濾和深層過濾，濾餅過濾應用表面過濾機，深層過濾時，固體粒子被截留于介質(zhì)內(nèi)部的孔隙中。
5）濾餅過濾和深層過濾：
①濾餅過濾通常濃度較高的懸浮液，其體積濃度常高于1%。如果在料漿中添加絮凝劑，一些低濃度的懸浮液也可采用濾餅過濾。
②深層過濾多從很稀的懸浮液中分離出微細固體顆粒，故通常用于液體的凈化。在效率相近的情況下，深層過濾器的起始壓力一般比表面過濾機高，且隨著所收集的顆粒增多其壓力降會逐漸增高。
6）過濾的目的：在于回收有價值的固體，或為獲得有價值的液體；或兩者兼而收之或兩者均作為廢物丟棄。
1、不可壓縮濾餅的過濾過程
（1）不可壓縮濾餅的過濾過程
不可壓縮濾餅：過濾時，流過濾餅的液體通過表面的運量傳給固體顆粒的一個曳應力，該力通過點接觸的顆粒向前傳遞并沿流動方向逐漸積累。若濾餅結構在此累積的曳應力的作用下顆粒不相互錯動，濾餅的孔隙度不產(chǎn)生變化，則稱這種濾餅為不可壓縮濾餅。
工業(yè)上可壓縮濾餅的原因：①料漿中實際上很少存在的單個顆粒，而常存在著程度不同的聚團，聚團界面承受不了液體的曳應力而使濾餅變形；②-10μm顆粒表面幾乎均有鹽膜，鹽膜在流體作用下會產(chǎn)生變形；③固體顆粒在凝聚劑或絮凝劑作用下形成的凝聚體或絮團僅具很小的抗剪切性能，在液體作用下極易產(chǎn)生形變。
（2）過濾的基本方程
①達西提出的過濾方程：
Q=dV/dt=KA△P/(μL) & μ=dV/Adt=K△P/(μL)
式中：Q——濾液的流量，
A——過濾面積，
t——過濾時間，s；
V——時間t內(nèi)累積的濾液體積，m3；
u——液體通過過濾層的平均線速度，m/s；
L——濾層的厚度，m；
K——濾層的滲透性系數(shù)，m2；
△P——跨過濾層的壓強降，Pa；
μ——濾液的粘度，Ｐa·Ｓ
由于濾層厚度Ｌ和濾層滲透性系數(shù)ｋ實質(zhì)上是以阻力形式影響過濾方程的，因此，上式通常表示為：
u＝△P／μＲ＝△P／［μ（Ｒm＋Ｒc）］
式中：?。摇獮V層阻力，其值為Ｌ／Ｋ，１／m；
?。襪，Ｒc——過濾介質(zhì)和濾餅阻力，１／m。
②影響濾餅阻力的因素：
對于不可壓縮濾餅而言，濾餅阻力通常與過濾介質(zhì)表面沉積的固體物料量成線性關系，即：Ｒc＝αmω
式中： αm——濾餅的質(zhì)量比阻，m/kg；
ω——單位面積介質(zhì)上沉積的濾餅質(zhì)量，kg/m2。
故有：u＝dV/Adt＝△P／［μ（αm＋Ｒm）］
上式就是過濾的基本方程，也就是人們所熟知的魯思過濾方程。式中，△P＝△Ｐm＋△Ｐc，△Ｐm、△Ｐc分別為克服濾餅阻力和過濾介質(zhì)阻力所需的壓強差。
魯思方程中一個重要的參數(shù)是濾餅的比阻。顯然，它直接反映過濾的難易程度。由于ω＝Ｌkρs（l－ε）
式中：ε——濾餅孔隙率（濾餅中孔隙體積與濾餅總體積之比）；
ρs——固體密度，kg/m3；
Ｌk——濾餅厚度，m。
則 ?。襝＝αmＬkρs（l－ε）
③科澤尼—卡曼方程
科澤尼及其后的卡曼在研究澄清液通過填充床的規(guī)律時，利用了流體穿過毛細管的泊肅葉定律。他們假設粉末填充床的孔隙空間為一束平行的、有共同當量半徑的毛細管，該當量半徑用填充床孔隙的水力半徑來表示，從而導出了著名的科澤尼—卡曼方程。
?。誹＝ε３△P／［Ｋ１（１－ε）２Ｓ０２μLk］ ---------------------（３－１３）
式中：ε３，Ｋ１——充填床的孔隙率和厚度，m；
?。樱啊w粒的比表面積（顆粒表面積／顆粒體積），m2/m3,
Ｋ１——科澤尼常數(shù)，計算時一般取Ｋ１＝５。
它和魯思方程共同奠定了過濾理論的基礎。
（３）過濾方程的應用
常用于過濾機的設計、操作控制、過程強化和比例放大等，但應用的初始條件還是應由實際操作條件決定。過濾操作方式一般有以下幾種：
①恒壓過濾——在整個操作過程中維持過濾壓強不變。實際生產(chǎn)中向過濾機供料時，利用壓縮空氣維持料漿儲罐的壓強、利用高位恒壓料槽和真空泵維持恒定的過濾壓強均屬于這一類。
②恒速過濾——在整個過濾過程中維持過濾速率恒定不變。用板框壓濾機或加壓葉濾機處理離心泵輸送的懸浮液時，過濾的早期階段就近似恒速操作，用定量泵輸送濾料亦屬于這一此類。
③變壓變速過濾——實際工業(yè)過濾操作中，過濾壓力和過濾速率大多是變化的。過濾的操作主要取決于過濾機進料系統(tǒng)的進料泵性能。
④先恒速后恒壓過濾——過濾操作不宜始終在恒壓或恒速的條件下進行。若始終恒速操作，過濾過程末期因壓力可能升得很高而使設備產(chǎn)生故障；若全過程恒壓操作，則過濾初始濾餅很薄而阻力很小，較高的過濾壓力或使細粒透過介質(zhì)而污染濾液，或堵塞過濾介質(zhì)而使阻力升高。
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