CN113750590B - 一种硫酸锰生产过程中的压滤*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种硫酸锰生产过程中的压滤***；所述压滤***包括压力罐、增压装置、水分测量模块和控制***；所述压力罐形成密封的工作空间并采用空气压缩机形成高压空间；所述增压装置包括一个螺旋压缩杆、多块压滤板以及驱动装置；所述螺旋压缩杆在所述驱动装置的动力驱动下转动，从而开启压缩行程，压缩多块所述压滤板；所述压滤板用于过滤矿浆中的滤液，并将滤液通过位于所述螺旋压缩杆中的多个引流孔进入收集容器；所述水分测量模块用于在压滤过程中测量滤渣中的含水量，并根据含水量调整所述压滤***的压力和保压时间，从而优化压滤工序的工作效率。

Description

一种硫酸锰生产过程中的压滤***

技术领域

本发明涉及矿浆处理机械领域。具体而言，涉及一种硫酸锰生产过程中的压滤***。

背景技术

在高纯度硫酸锰的生产过程中，首先需要对二氧化锰矿石进行还原反应，获得氧化锰的半成品粉末，然后通过对氧化锰的半成品粉末进行制浆后，继续进行除铁、硫化两道除杂工序，获得二次滤浆；最后通过压滤设备，过滤其中的高钴渣(Co、Ni、Zn、Cu等)杂质，从而最终获得高浓度的硫酸锰溶液。

传统的压滤工艺和设备中，一般采用板框压滤或者厢式压滤方式，利用高压设备，将矿浆内的液体灌入压滤板后，利用压滤板的滤膜对液体进行透析，从而分隔滤渣和滤液。目前采用的压滤压力已达到1至2Mpa，再高的压力容易产生压滤过程中的泄滤并且容易造成机械部件或者滤板的损坏；然后目前压滤后的滤渣其含水量仍达到50至75％，即使通过进一步处理，例如提高水温、加石灰吸水等，其含水率仍会达到30至50％。

查阅相关地已公开技术方案，公开号为CN203803177(U)的技术方案提出一种压滤板结构，可以令滤液通过目标管道流向收集池从而提高生产效率，降低维护成本；公开号为WO2021156536(A1)的技术方案提出一种对过滤板的优化结构，提高过滤板的滤布以及相关金属部件的使用寿命，从而降低生产维护成本；公开号为TW202108515(A)的方案提出一种使用热空气穿透污泥进行加热的滤压干燥装置，能够提高滤压干燥效率，降低污泥处理的运行成本的方案。然而上述技术方案并未对压滤的结果进行再次检查，并且压滤效果相当固定，无法因应具体的滤液情况作出适当的压滤条件参数的调整。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种硫酸锰生产过程中的压滤***；所述压滤***采用水分测量模块对矿浆和滤渣中的含水量进行实时测量，并采用机械式的加压方法提高滤渣的压滤效果，大大提高了一次压滤工序的生产效率。

本发明采用如下技术方案：一种硫酸锰生产过程中的压滤***；所述压滤***包括压力罐、增压装置、水分测量模块和控制***；所述压力罐形成密封的工作空间并采用空气压缩机形成高压空间；所述增压装置包括一个螺旋压缩杆、多块压滤板以及驱动装置；所述螺旋压缩杆在所述驱动装置的动力驱动下开启压缩行程并压缩多块所述压滤板；所述压滤板用于过滤矿浆中的滤液，并将滤液导向收集容器；所述水分测量模块用于在压滤过程中测量滤渣中的含水量；所述控制***通过电路连接所述增压装置以及所述水分测量模块，用于监控所述压滤***的工作；

其中，所述螺旋压缩杆包括了多个引流孔道；多个所述引流孔道沿所述螺旋压缩杆的径向和轴向均匀分布并与外部空间连接，用于将压滤过程中收集的滤液导流到所述压力罐外部；所述螺旋压缩杆***具有沿轴向延伸的螺纹，每块所述压滤板的中心轴位置都包括一个具有内螺纹的螺纹孔与所述螺旋压缩杆配合；进一步的，每块所述压滤板的***包括一个伸缩定位销；所述伸缩定位销由所述控制***控制伸出和缩回，并在伸出时阻止所述压滤板绕所述螺旋压缩杆转动，从而所述压滤板只能沿所述螺旋压缩杆轴向移动；

所述压力罐内部为圆筒形结构；所述压力罐一侧具有沿所述压力罐长度方向设置的滑槽；所述伸缩定位销嵌入所述滑槽内，使多块所述压滤板沿所述滑槽滑动，并且阻止多块所述压滤板旋转；所述压力罐底部具有活动门，用于卸出过滤后的滤渣；

所述压滤板的两端面各具有一片过滤膜；每张所述过滤膜靠外一侧为第一侧，靠内一侧为第二侧；所述过滤膜表面具有大量滤孔，允许滤液从所述过滤膜第一侧进入第二侧；

所述压滤板的两个端面各有一个板肩；所述板肩由可压缩材料制造；所述板肩形成一圈完整的圆周；并且两端面上的所述板肩最大距离D大于两端面的两片所述过滤膜之间的距离d；两个所述压滤板的所述板肩在接触组合后，包围形成一个过滤腔；

每块所述压滤板包括至少一个进料孔；所述进料孔用于接通矿浆输送管道，并使矿浆进入所述过滤腔进行压滤；

所述水分测量模块包括微波发生器、发射端、接收端、处理模块和通讯模块；所述处理模块电路连接所述微波发生器、所述发射端、所述接收端以及通讯模块；所述微波发生器用于产生指定功率和频率的微波信号，并通过所述发射端定向发射；所述接收端用于接收并处理由所述发射端发出的微波信号，并将采集所得信号数据反馈到所述处理模块；所述处理模块控制所述微波发生器工作，并将所述接收端的反馈信号进行数字化处理后，通过所述通讯模块输出到所述控制***；所述通讯模块通过无线通讯方式连接所述控制***；

所述发射端位于所述压滤板其中一张所述过滤膜的第一侧；所述发射端通过保护壳保护并凸出于所述过滤膜；所述接收端位于所述压滤板相对所述发射端的另一侧；两个所述压滤板的所述发射端和接收端配对工作并且两者之间保持预定的测量距离；

所述发射端通过移动机构进行移动，调整所述测量距离；

所述控制***根据所述水分测量模块测量的滤渣含水量数据，控制所述增压装置的压缩行程持续时间，并且控制所述发射端的移动机构调整测量距离。

本发明所取得的有益效果是：

1.本压滤***有别于以往压滤设备采用管道压力的增压方式，通过水分测量模块的测量水含量的结果，实时调整压滤***的工作压力，提高了矿浆的压滤比例，避免了生产浪费；

2.本压滤***中采用水分测量模块的实时测量结果，根据实际工况针对不同浓度的矿浆进行工作参数调整，扩大了压滤***的可用范围；

3.本压滤***通过对压滤压力和进行动态计算和平衡，在产量和压滤工序时长之间进行效率计算，确定最优化的工作参数。

4.本压滤***采用了模块化的零部件，方便今后对***的维护以及技术升级。

附图说明

从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。

图1为本发明总体结构示意图；

图2为本发明所述压力罐示意图；

图3为本发明所述压滤板的正面示意图；

图4为本发明所述压滤板的侧面示意图；

图5为本发明所述水分测量模块示意图；

图6为本发明所述水分测量模块的移动机构示意图；

图7为本发明所述伸缩定位销示意图。

附图标号说明：101-压力罐；102-螺旋压缩杆；103-驱动装置；104-压滤板；105-阀门；106-活动门；107-滑槽；108-压滤腔；201-第一过滤膜；202-第二过滤膜；203-进料孔；204-板肩；205-伸缩定位销；206-螺纹孔；301-微波发生器；302-发射端；303-接收端；304-阻尼弹性元件；305-电磁开关；306-磁铁；307-高强度玻璃；401-插销；402-驱动齿轮；403-驱动轴；404-齿条；405-定位孔；406-密封壳。

具体实施方式

为了使得本发明的目的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它***.方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的***、方法、特征和优点都包括在本说明书内.包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位.以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例一：

如附图1，一种硫酸锰生产过程中的压滤***，所述压滤******包括压力罐101、增压装置、水分测量模块和控制***；所述压力罐形成密封的工作空间并采用空气压缩机形成高压空间；所述增压装置包括一个螺旋压缩杆102、多块压滤板104以及驱动装置103；所述螺旋压缩杆102在所述驱动装置103的动力驱动下转动，从而开启压缩行程并压缩多块所述压滤板104；所述压滤板104用于过滤矿浆中的水分，并将水分导向收集容器；所述水分测量模块在压滤中后段随压力增加而进入压滤腔108，并测量滤渣中的含水量；所述控制***通过电路连接所述增压装置以及所述水分测量模块，用于监控所述压滤***进行工作；

其中，所述螺旋压缩杆102包括了多个引流孔道；多个所述引流孔道沿所述螺旋压缩杆102的径向和轴向均匀分布并与外部空间连接，用于将压滤过程中收集的滤液导流到所述压力罐101外部；所述螺旋压缩杆102***具有沿轴向延伸的螺纹，每块所述压滤板104的中心轴位置都包括一个具有内螺纹的螺纹孔与所述螺旋压缩杆102配合；进一步的，每块所述压滤板104的***包括一个伸缩定位销205；所述伸缩定位销205由所述控制***控制伸出和缩回，并在伸出时使所述压滤板104无法绕所述螺旋压缩杆102转动从而只能沿所述螺旋压缩杆102轴向移动；

如附图2，所述定压力罐101内部为圆筒形结构；所述压力罐101一侧具有沿所述压力罐101长度方向的滑槽107；所述伸缩定位销205嵌入所述滑槽107内，使多块所述压滤板104沿所述滑槽107滑动，并且阻止多块所述压滤板104旋转；所述压力罐101底部具有活动门106，用于卸出过滤后的滤渣；

如附图3和附图4，所述压滤板104的两端面各具有一片过滤膜201、202；每张所述过滤膜靠外一侧为第一侧，靠内一侧为第二侧；所述过滤膜表面具有大量滤孔，允许滤液从所述过滤膜第一侧进入第二侧；两个所述压滤板104组合后，正对的两片所述过滤膜的第一侧形成一个过滤腔108；

所述压滤板104的两个端面各有一个板肩204；所述板肩204由可压缩材料制造；所述板肩204形成一圈完整的圆周；并且两端面上的所述板肩204最大距离D大于两端面的两块所述过滤膜之间的距离d；两个所述压滤板104的所述板肩204在接触组合后，包围形成一个过滤腔；

每块所述压滤板104包括至少一个进料孔203；所述进料孔203用于接通矿浆输送管道，并使矿浆进入所述过滤腔进行压滤；

所述水分测量模块包括微波发生器301、发射端302、接收端303、处理模块和通讯模块(图上未标出)；所述处理模块电路连接所述微波发生器301、所述发射端302、所述接收端303以及通讯模块；所述微波发生器301用于产生指定功率和频率的微波信号，并通过所述发射端302定向发射；所述接收端303用于接收并处理由所述发射端302发出的微波信号，并将采集所得信号数据反馈到所述处理模块；所述处理模块控制所述微波发生器301工作，并将所述接收端303的反馈信号进行数字化处理后，通过所述通讯模块输出到所述控制***；所述通讯模块通过无线通讯方式连接所述控制***，接收所述控制***的控制指令用于控制所述水分测量模块进行工作；

所述发射端302位于所述压滤板104其中一张所述过滤膜的第一侧；所述发射端302通过保护壳保护并凸出于所述过滤膜；所述接收端303位于所述压滤板104相对所述发射端302的另一侧；两个所述压滤板104的所述发射端302和接收端303配对工作并且两者之间保持预定的测量距离。

所述发射端302通过移动机构进行移动，调整所述测量距离；

所述控制***根据所述水分测量模块测量的滤渣含水量数据，控制所述增压装置的驱动装置103开启压缩行程的持续时间，并且控制所述发射端302的移动机构进行调整所述测量距离；

在压滤预备阶段，通过所述控制***调整多块所述压滤板104之间的距离，令每块所述压滤板104的板肩204刚好接触；矿浆通过外界的高压泵被输送进入所述压力罐101内，并由管道引导到所述进料孔203；矿浆穿过多个所述进料孔203流入多个所述压滤腔108内；由于输入管道内的正压力作用，矿浆在进入所述压滤腔108后不断压迫两侧的所述过滤膜并且挤出其中的滤液；滤液透过所述过滤膜进入所述螺旋压缩杆102的所述引流孔道，通过阀门105排出到收集池中；

压滤工序进行一段时间后，所述压力罐101中的压力达到稳定的最大值，滤液的产出变缓；此时启动压缩行程：将多块所述压滤板104上的所述伸缩定位销205推出并嵌入所述滑槽107中；由于伸缩定位销205以及所述压滤板104的中央螺纹孔206的锁定作用，所述压滤板104无法自由地绕所述螺旋压缩杆102旋转；

进一步的，所述螺旋压缩杆102由所述驱动装置103驱动转动，多块所述压滤板104由于中央螺纹孔的螺纹作用，将沿轴向移动并且进一步靠近从而产生更强的压力；同时，所述板肩204由于轴向压力逐渐被压缩后，使所述压滤腔108体的容积亦同时被压缩，使得所述压滤腔108内的滤渣的含水量减小；

进一步的，当所述板肩204被压缩达到一定极限后，此时拉回所述压滤板104上的所述伸缩定位销205，刚所述压滤板104可以随所述螺旋压缩杆102的转动而转动；如附图1所示，从压缩方向最远端的所述压滤板104开始，依次操作各块所述压滤板104拉回所述伸缩定位销205，完成压缩行程，并达到最大的压滤效果。

实施例二：

本实施例应当理解为至少包含前述任一一个实施例的全部特征，并在其基础上进一步改进；

在所述压滤***的压缩行程中，由于需要对所述板肩204作出较强压力的压缩，压力达到4至5Mpa并保持一段时间，容易造成所述板肩204的过度损耗；同时由于保压时间时长直接影响了压滤工序的总时长，因此采用所述水分测量模块通过测量滤渣的含水量，进一步优化整体的压滤工序；

所述水分测量模块利用高频微波原理可以无接触式地测量滤渣中的含水量；微波是一种高频电磁波，微波透射介质时产生的衰减、相位改变主要由介质的介电常数、介质损耗角正切值决定；水是一种极性分子，水的介电常数和介质损耗角正切值都远高于一般介质；含水介质，例如本技术方案中的滤渣，其介电常数和损耗角正切值的大小主要由它的含水量决定；微波从位于所述发射端302发射出来，透过所述过滤腔以及其中的滤渣，然后被与所述发射端302处于同一直线相对位置的所述接收端303接收；根据微波功率的衰减和相位移的改变，即可计算滤渣中的含水量；

进一步的，所述压滤板104在整个压滤工序中需要调整多个位置，因此可能所述发射端302与所述接收端303的距离会影响到所述水分测量模块基于统一评价标准的测量值，因此，所述发射端302包括一个可沿轴向移动的所述移动机构，用于调整所述发射端302与所述接收端303的间距；

如附图6，所述发射端302的后侧由阻尼弹性元件304支持，并在自由状态下达到最短的测量距离；所述发射端302后侧包括一个磁铁306；所述磁铁306与所述阻尼弹性元件304接触；所述阻尼弹性元件304优选地为精密弹除磁弹簧；所述阻尼弹性元件304具有均匀的弹性系数，其压缩比与受力成正比；所述阻尼弹性元件304的第一端与所述发射端302接触；所述阻尼弹性元件304的第二端与电磁开关305接触；所述电磁开关305在通电状态下产生磁场强度可控的电磁场，并吸附所述磁铁；通过对所述电磁开关305的电压控制，可以控制其磁场强度，则可以调整所述发射端302与所述接收端303的测距离；进一步的，所述发身端与接收端303的最外侧采用高强度玻璃307进行保护，避免滤渣进入影响测量效果；

进一步的，在压滤预备阶段，两块所述压滤板104的所述板肩204刚好接触，此时开启所述水分测量模块进行初始化测量，将所述电磁开关305的电压设为标准电压U后，核准当前的测量值是否稳定；当进入压滤阶段，由于滤渣的影响以及测量距离的变化，对于可能出现的测量不稳定情况，通过调整测量距离进行适应性调整，使测量值尽可能稳定且一致。

实施例三：

本实施例应当理解为至少包含前述任一一个实施例的全部特征，并在其基础上进一步改进：

由于所述压滤板104布置在所述压力罐101内部，无法由外部机械结构阻止其转动；同时所述压力罐101也所述压滤板104之间具有的空间较小，只适合布置小型的止动机构阻止所述压滤板104的转动；因此采用所述伸缩定位销机构与所述滑槽107进行配合，对所述压滤板104进行止动；

所述伸缩定位销205如附图7，包括插销401，驱动齿轮402、驱动轴403、齿条404、定位孔405以及密封壳406；所述密封壳406用于保护上述各部分零件，避免与矿浆直接接触产生机械磨损和化学腐蚀；所述定位孔405用于将所述伸缩定位销205固定于所述压滤板104上；

进一步的，所述插销401突出于所述密封壳406，并伸入所述滑槽107内2至3厘米，用于产生足够的阻力阻止所述压滤板104转动；所述插销401的最前端为圆弧形，令所述插销401可以为一定误差范围内亦可以伸入所述滑槽107内，而不致于在所述滑槽107外卡住；

进一步的，所述插销401中段具有一段带齿的所述齿条404；所述齿条404与所述驱动齿轮402啮合；所述驱动齿轮402由所述驱动轴403连接并驱动其转动；所述插销401与所述密封壳406之间具有密封件，如O型密封胶、密封胶或者石墨密封，从而阻此矿浆中的固、液体进入所述密封件内部；

进一步的，所述驱动齿轮402的齿数可以为36齿或者24齿；合适的齿数可减小所述电机的扭矩要求并且令所述插销401的移动更加精确；

进一步的，电机通过无线通讯模块与所述控制***通讯连接，并按所述控制***的指令而转动。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法，***和设备是示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法，和/或可以添加，省略和/或组合各种部件。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合，如可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术发展其中的元素可以更新，即许多元素是示例，并不限制本公开或权利要求的范围。

在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置例如，已经示出了众所周知的电路，过程，算法，结构和技术而没有不必要的细节，以避免模糊配置。该描述仅提供示例配置，并且不限制权利要求的范围，适用性或配置。相反，前面对配置的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。

综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (3)

1.一种硫酸锰生产过程中的压滤***，其特征在于，所述压滤***包括压力罐、增压装置、水分测量模块和控制***；所述压力罐形成密封的工作空间并采用空气压缩机形成高压空间；所述增压装置包括一个螺旋压缩杆、多块压滤板以及驱动装置；所述螺旋压缩杆在所述驱动装置的动力驱动下开启压缩行程并压缩多块所述压滤板；所述压滤板用于过滤矿浆中的滤液，并将滤液导向收集容器；所述水分测量模块用于在压滤过程中测量滤渣中的含水量；所述控制***通过电路连接所述增压装置以及所述水分测量模块，用于监控所述压滤***的工作；

其中，所述螺旋压缩杆包括了多个引流孔道；多个所述引流孔道沿所述螺旋压缩杆的径向和轴向均匀分布并与外部空间连接，用于将压滤过程中收集的滤液导流到所述压力罐外部；所述螺旋压缩杆***具有沿轴向延伸的螺纹，每块所述压滤板的中心轴位置都包括一个具有内螺纹的螺纹孔与所述螺旋压缩杆配合；每块所述压滤板的***包括一个伸缩定位销；所述伸缩定位销由所述控制***控制伸出和缩回，并在伸出时阻止所述压滤板绕所述螺旋压缩杆转动，从而所述压滤板只能沿所述螺旋压缩杆轴向移动；所述压力罐内部为圆筒形结构；所述压力罐一侧具有沿所述压力罐长度方向设置的滑槽；所述伸缩定位销嵌入所述滑槽内，使多块所述压滤板沿所述滑槽滑动，并且阻止多块所述压滤板旋转；所述压力罐底部具有活动门，用于卸出过滤后的滤渣；所述压滤板的两端面各具有一片过滤膜；每张所述过滤膜靠外一侧为第一侧，靠内一侧为第二侧；所述过滤膜表面具有大量滤孔，允许滤液从所述过滤膜第一侧进入第二侧；所述压滤板的两个端面各有一个板肩；所述板肩由可压缩材料制造；所述板肩形成一圈完整的圆周；并且两端面上的所述板肩最大距离D大于两端面的两片所述过滤膜之间的距离d；两个所述压滤板的所述板肩在接触组合后，包围形成一个过滤腔；每块所述压滤板包括至少一个进料孔；所述进料孔用于接通矿浆输送管道，并使矿浆进入所述过滤腔进行压滤；所述水分测量模块包括微波发生器、发射端、接收端、处理模块和通讯模块；所述处理模块电路连接所述微波发生器、所述发射端、所述接收端以及通讯模块 ；所述微波发生器用于产生指定功率和频率的微波信号，并通过所述发射端定向发射；所述接收端用于接收并处理由所述发射端发出的微波信号，并将采集所得信号数据反馈到所述处理模块；所述处理模块控制所述微波发生器工作，并将所述接收端的反馈信号进行数字化处理后，通过所述通讯模块输出到所述控制***；所述通讯模块通过无线通讯方式连接所述控制***；所述发射端位于所述压滤板其中一张所述过滤膜的第一侧；所述发射端通过保护壳保护并凸出于所述过滤膜；所述接收端位于所述压滤板相对所述发射端的另一侧；两个所述压滤板的所述发射端和接收端配对工作并且两者之间保持预定的测量距离。

2.根据权利要求1所述一种硫酸锰生产过程中的压滤***，其特征在于，所述发射端通过移动机构进行移动，调整所述测量距离。

3.根据权利要求2所述一种硫酸锰生产过程中的压滤***，其特征在于，所述控制***根据所述水分测量模块测量的滤渣含水量数据，控制所述增压装置的压缩行程持续时间，并且控制所述发射端的移动机构调整测量距离。

Images