【概 要】：带式过滤机是矿山、化工等行业常用的过滤设备之一；在当前磷酸与饲钙的生产过程中，也有实际的应用。我国的磷矿目前呈现杂质多、低品位化的趋势；磷石膏堆场压力却日益增大，企业普遍面临着磷石膏处理与利用的紧迫要求。为此，磷酸生产中的“半水--二水”与“二水-半水”的半水法工艺流程，获得了新的发展机遇；新型带式过滤机，能很好适应高粘度、易结垢的物料过滤要求；也将在该领域里同步发展与推广；还会在跨行业中进一步地拓展过滤机市场的份额。

【关联词】带式 过滤机 半水磷酸 应用

一、引言

磷酸生产中的真空过滤机，主要有三种型式，即水平式的转盘过滤机、翻盘式过滤机、水平带式过滤机。

在上世纪70-90年代，翻盘过滤机主导了我国的磷酸过滤设备的市场；90年代末至现在，运行平稳、故障率低的水平式转盘过滤机，完全取代了翻盘过滤机，并成为全球性磷酸过滤的首选设备；未来的市场将会细分化，新型带式过滤机将会在过滤机行业中拥有更重要的一席之地。

在磷化工行业，最常见的是二水法的磷酸生产工艺，其磷酸P₂ O₅的含量通常23%-25%左右。如果要制造高浓度的复合肥，磷酸需经过高温浓缩处理；其工艺长，生产成本较高；为了简易快速地获得浓磷酸，一些有条件的厂家就上马或者搞工艺改造，采用半水法的流程以取得近42%的磷酸成品。

与此同时，磷化工企业都面临石膏堆场的压力，二水磷石膏较难处理：尽管可以用作土壤改性，填路、制砖等作用；但其利用面很狭窄；大多厂家只能石膏堆场与回填；这样既受到场地的限制，也容易污染环境增加环保负担。这也需要通过半水法工艺，把二水石膏转化为半水石膏，以进一步方便水泥、建材等行业的综合利用与石膏的大量消化。

1、二水—半水法，它是在二水法的基础上，再次将二水石膏转化为半水石膏的新型湿法磷酸生产工艺。整个过程中，磷矿石经过二次反应，石膏的水溶磷大为降低，在提高了磷的回收率同时，也得到较纯净的高强度半水石膏，为磷石膏的综合利用创造了有利条件。

2、半水-二水法，是通过半水工艺先取得高浓度的磷酸，然后把半水石膏转换成二水石膏，归为常规流程化处理的一种方法。

鉴于磷化工的发展形势，磷酸生产中的“半水--二水”与“二水-半水”的半水法工艺流程，将获得新的发展机遇；这也需要有一种更适合此工况的新型的过滤设备为工艺服务。

水平橡胶带式真空过滤机,是一种液固分离的过滤设备。它以循环移动的环型橡胶带上的滤布，作为过滤介质；利用真空设备提供的负压与物料的重力作用，使液体快速、连续地从料浆中分离出来。

这种老式机型在20世纪30年代，最先出现于瑞典。直到本世纪60年代以后，由于新材料的出现和真空技术的不断完善，这种机型才得以迅速发展。目前，水平橡胶带式真空过滤机该类设备，已广泛应用于冶金、矿山、化工、造纸、食品、制药及环保等众多部门、行业；在磷化工生产中也有一些应用的实践。

新型过滤机主要在保温、快速流通与水密封摩擦带结构等方面进行改进与创新，不仅能够适应高温、高浓、高粘度的半水磷酸工艺，还可以减少备件量，延长滤布与设备的使用寿命。

二、一般带式过滤机运行常见问题

1、设备过滤压差小（真空度低），产能低，滤饼含液高。（运行一段时间，往往真空箱密封不理想）

2、滤布再生效果差，过滤性能降低。

3、在缺少裙边或裙边失效时，滤液、洗液的侧向泄漏易造成胶带支撑导辊轴承损坏，设备维护成本高。

4、水平结构形式的真空箱，在活动隔板密封性能较差时，会发生区间串液现象。且频繁出现结垢、堵塞现象。

5、老式带滤机现场环境差，常会有操作人员不愿在此岗位工作。

三、 带式过滤机工作特点、原理及设备性能

在半水磷酸生产的工艺环节中，物料温度高，粘度大，在真空过滤时降温速度快，系统容易结垢阻塞；滤饼的粘性大，对滤布附着力强，采用常用的老式的带式过滤机或者传统的平盘过滤机时，也会遇到滤布再生效果差、滤液在滤盘及滤液管道中容易结垢等过滤难题，液固分离与排料也不够理想。

江苏新宏大集团有限公司，根据当前过滤市场发展的需求，针对半水法磷酸高浓度、高粘度、易结垢的主要特点，专门设计研发了这种新型的水平橡胶带式真空过滤机。

1、该设备除了具备常规带式过滤机的功能外还具备以下特点：

1-1 过滤具有高腐蚀性的物料时，与料浆接触的部位可采用非金属材料制作；

1-2 导流式真空箱内部按无结垢设计，对于易结晶的物料，真空箱可实现双重保温；过滤面可实现上、下两面双层保温，确保物料的高效过滤性；

1-3 橡胶带上采用新型结构的滤液沟槽及排液孔，滤液排放效果更优，滤饼含水率更低；

1-4 大型过滤机采用双排真空箱，最大程度的缩短气液通道，使过滤效果及过滤效率大为提高；

1-5 采用环形无接头摩擦带对橡胶带进行支撑，胶带运行无波浪，滤饼无裂纹，过滤不会破真空，实现最佳过滤效果；

1-6 设备适应性强，可实现薄层滤饼快速过滤，滤饼厚度可按需调节，小到5mm，大到80mm；

1-7 设备可实现高、低位安装。高位安装的过滤机滤液通过分离器排放；低位安装的过滤机滤液通过滤液泵或自动排液装置进行排液，以满足不同工况要求；

1-8 独立、简明、开放式模块化设计使设备操作简单，整机运行过程的观察及设备日常维护直观、容易且维修费用低，使用寿命长。

2、原理：

带式过滤机在电机驱动下，其滤布与橡胶滤带一起同向移动，它们既是过滤带，又是传动带。料浆经加料装置均匀地分布到移动的滤布上，在真空作用下进行抽滤，实现液-固两相分离。滤液穿过滤布导入胶带横向凹槽，并进入其排液孔汇流进真空箱里，最后经气液分离器排出。（图1 水平带式真空过滤机原理）

抽滤后的物料就是滤饼，随滤布向前运动，接受洗涤与抽滤。洗涤可采用多级逆流洗涤。在真空区内，滤饼一直处于抽滤状态，滤饼离开真空区后，完成抽滤过程，真空脱水后的滤饼在设备终端处卸料；然后通过皮带输送机，或者管道化输送等方式送出。

该过滤机的真空箱，设置在胶带下部保持固定。过滤机运行时真空箱固定不动，在胶带之间设计有环形磨擦带，并以水进行密封，密封水既可作为密封装置的润滑剂，又可作为冷却剂，形成一个非常有效的真空密封。环形磨擦带与水平胶带一起运动，使水平胶带不受磨损。为了便于摩擦带更换，环形磨擦带设计成可更换结构，真空箱设有升降装置，真空箱工作时在高位，更换密封带时箱体降下来。

带式过滤机的驱动端,也是过滤机滤布的卸料终端，当滤饼到达终端时，滤布不再承托滤饼，加上刮刀作用，滤饼就自动剥离脱落；滤布与胶带继续前行，经冲洗装置清洗后获得再生；其运行方式，也就是这种抽滤周期不断连续循环的过程。

3、小型设备性能实例，过滤机的主要参数见下表：

四、新型带式过滤机的设计改进说明

  1、采用环形无接头摩擦带

1-1 摩擦带对真空区域的胶带，起全方位支撑作用。传统过滤机真空箱两侧的橡胶带往往采用空气或水对胶带进行支撑；该种形式需要配置额外的动力装置，胶带与下部支撑的部件仍然相互接触，会造成胶带磨损，实际运行时缩短了胶带的使用寿命。

1-2 新宏大公司设计的胶带支撑，采用环形无接头摩擦带对胶带                                   进行支撑，胶带运行平稳，无波浪状，滤饼无裂纹出现，可保持平稳的过滤压力；因运动点少，件量很少；摩擦带更换也快捷方便。  

（结构示意见图2）

 1-3 因橡胶带与摩擦带之间相对静止，橡胶带几乎无任何磨损，大大延长了胶带使用寿命，投资这种设备的性价比更合理。

   2、洗涤再生相效果更可靠

 新型专用喷嘴的去污能力更强，清洗效果更优。采用新型专用喷嘴对滤布进行多次冲洗，强化了滤布的再生效果，过滤效率高。

   3、选用手风琴式补偿型橡胶裙边

 3-1 手风琴式补偿型橡胶裙边，解决条板式裙边在头尾辊筒处，由于拉伸出现的撕裂问题，同时彻底解决裙边与橡胶带之间液体滴漏现象，降低现场钢构件的腐蚀，能保持现场良好的操作环境。

 3-2 裙边与滤布之间保持相对静止状态，不产生摩擦，延长了滤布使用寿命。（参见图3 ） 

                                        图3

   4、新型结构的滤液沟槽及排液孔，滤液排放效果更优

 橡胶带上部构造，为中间设有一排滤液排沟槽，该沟槽作为滤液槽（流道）。老式橡胶带水平形式沟槽滤液流速慢，易产生积液，降低设备脱水效果。而新型设计的每条沟槽结构，由外向内设有合理的斜向坡度；该种独特的形式，使沟槽能够加快滤液的流速、降低结垢的可能性。

 这种排液孔的开孔面较合理，物料的排放效果也更优。排液孔的位置布置确当，使滤布中间部位得以支撑，还能减少滤布中间部位褶皱、损坏的问题。

   5、导流、保温式真空箱

 5-1 导流型真空箱是滤带下面的滤液汇集器。

 该箱的滤液流道与常规水平型比较，流速快无停留，可以最大程度减少结垢。

 5-2 保温式真空箱，选用耐腐蚀合金制作。

在二水工况条件下通常用316L材料；在半水工艺情况下，由于物料温度高、腐蚀性更强，选用双向不锈钢较为合适。

保温层设计，有效降低了系统内因温差过大而易结晶的问题。其流道设计为倾斜式，也使得滤液流速更快，无残留，能够有效控制设备运行过程中温差引起的结晶性结垢问题，也减少了真空箱堵塞的可能性。（图5）

五、在国内磷酸行业简况

带式过滤机最早用于云南红河州磷肥厂半水系统，该机系英国进口产品。当时引进的两台装置，分别为35平米和55平米的，使用自今已有20年的历史；随着时间的推移，目前许多备件大都国产化了。

该过滤机由于采用压缩空气对胶带进行支撑，因此需要配置独立的风机，功率消耗较大，并且该形式的支撑装置，胶带与空气箱直接接触，降低胶带的使用寿命，真空箱易结垢也需要经常清理与定期更新。

此外，广东湛江与贵州川恒的半水系统也选用了带式过滤机；川恒的带式过滤机是托辊式支撑结构，托辊为易损件，日常备件需要量相当较大，运行时滤带有时有波浪，滤饼易开裂影响过滤效果；此外，云南三环与常青树的二水-半水系统，还采用了局部改进的平盘过滤机，这些厂家的应用实践也为新型过滤机的研发，提供了宝贵的行业经验。

国产化新型带式过滤机，是江苏新宏大集团有限公司自主研发的专利产品。去年，贵州某企业采用了一台12平米带式机，用于二水-半水的工业化试验，取得了良好的效果。目前又订购了三台120平米的新型带式过滤机，正在安装与调试；另外，安徽某化工厂也有一台12平米的新型带式设备，在磷酸半水系统现场应用。小型化的产出与试验，大型化的生产与推广；这也许将是该行业发展中一个新的特点。

六、结束语

新型带式过滤机的应用，不仅有助于磷化工过滤高浓度、高粘度、易结垢的半水磷酸的生产，还能为企业解决石膏综合处理与利用的难题。

通过我国磷化工的应用实践证明，该设备滤布再生好，运行平稳，产能高，技术先进；此外，还延长了滤布使用寿命，维修费用较低，操作灵活，其适应性更广。伴随着我国磷酸半水工艺的发展，国产化新型带式过滤机将获得更多行业的应用与推广。

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