Белоглазов Фильтрование технологических пульп

Вакуумные дисковые фильтры с отдувкой осадка или скребками требуют применения тканей с хорошей объемной устойчивостью и высоким сопротивлением истиранию.

Для тарельчатых фильтров первостепенное значение имеют износ, сопротивление истиранию и качество уплотнения фильтру­ ющей перегородки.

Ленточные вакуумные фильтры, действующие непрерывно, ну­ ждаются в фильтрующих материалах, обладающих определенной гибкостью в направлении движения полотна и достаточной жест­ костью в поперечном направлении. Такая сетка должна быть элас­ тичной, чтобы огибать ролики натяжной системы и системы про­ тяжки полотна, а также устойчивой к образованию складок.

При ножевом съеме осадка необходимо выбирать ткань со способностью легко освобождаться от осадка. В тех случаях, когда проводится шнуровой съем с отдувкой, важно, чтобы гибкий шнур

мог сопротивляться переменным нагрузкам, вызывающим усталость материала.

Фильтрационные характеристики и механическая прочность фильтрующих перегородок из мононитей определяются свойствами материала, из которого они изготовлены, типом плетения и размерами волокон. Сетки из моноволокон состоят из продольных нитей (основы) и поперечных нитей (утка), расположенных пер­

пендикулярно друг другу и сплетенных между собой определенным образом.

При производстве фильтровальных тканей из моноволокон используются три типа плетения: полотняное, сатиновое и сар­ жевое, различающиеся количеством нитей основы, одновременно охватываемых утком (рис. 3.40).

Фильтровальные сетки полотняного плетения (рис. 3.40, а) об­ ладают наилучшей среди этих трех типов плетения задерживающей способностью ввиду наименьшей степени подвижности. Оказы­ ваемое ими сопротивление потоку жидкости зависит от размеров

*^ Д ^ ■ w

Рис. 3.40. Типы плетения тканей:

а — полотняное; б — саржевое; в — сатиновое

200

нитей, из которых изготавливается ткань. При малой молщине волокон ткани полотняного плетения создают большое гидравли­ ческое сопротивление, что для фильтров с постоянным давлением крайне нежелательно и ведет к снижению производительности. С ростом толщины нитей при неизменном размере ячеек «в свету» гидравлическое сопротивление ткани снижается и улучшаются условия регенерации полотен. Сетки полотняного плетения целесообразно использовать для фильтрации пульп с очень тонкими

твердыми частицами.

Ткани саржевого плетения (рис. 3.40, б) благодаря более высо­ кой относительной подвижности нитей обеспечивают хорошие условия для дренажа жидкости и регенерации сетки, но плохо задерживают частицы малых размеров. Сетки саржевого плетения не рекомендуется использовать при наличии в системе значитель­ ных сжимающих усилий, которые вызывают интенсивный износ

уточной нити.

Ткани сатинового плетения (рис. 3.40, в) имеют самую низкую задерживающую способность. Чтобы ее повысить используют комплексные нити. Такие нити состоят из взаимопереплетающихся волокон различного происхождения, например нержавеющей стали и капрона. Это сочетание обеспечивает хороший задерживающий эффект и высокую прочность полотна. Поэтому сетки сатинового плетения из комплексных нитей широко используются при

обезвоживании тонкодисперсных пульп.

Отечественной промышленностью изготавливаются также тка­ ни, в которых основа и уток представлены разными материалами. Для оснащения барабанных фильтров нередко применяется сетка 4,8/40 (лавсан—бронза) Краснокамского завода металлосеток, осно­ вой в которой служит бронзовая проволока. Такая сетка в меньшей степени подвержена истиранию при ножевом съеме кека, но не может использоваться в щелочных и электропроводящих средах, вызывающих коррозию металла и быстрое засорение сетки. Гораздо более устойчивы ткани, в которых нити основы сделаны из нержа­ веющего сплава. Такие полотна чаще всего применяют в целлю­ лозно-бумажной промышленности для обезвоживания бумажной

массы на бумагоделательных машинах.

В большинстве случаев при выборе фильтровальных материалов руководствуются РТМ 26-01-17—67. Выбор материала осущест­ вляется в два этапа. В первую очередь по известному химическому составу суспензии и величине pH отбирается несколько тканей, устойчивых к воздействию такой среды. Затем посредством их тестирования производят окончательный выбор ткани, обеспечи­ вающей наилучшие показатели фильтрации. В дополнение к РТМ С. М. Баландиным и его коллегами был преложен способ опре­ деления краевого угла смачивания сеток из различных материалов [33], позволяющий оценить способность тканей к регенерации.

К сожалению, эта методика с указанным дополнением не всегда позволяет произвести наилучший выбор фильтровального матери-

201

ала. В ней не учтены такие важные факторы, как жесткость филь­ тровальной сетки, изменение коэффициента деформации полотна при различных температурах. Эти параметры необходимо учиты­ вать при расчете фильтров со сходящим полотном, для которых требуются сетки, обладающие, кроме химической стойкости, еще и такими качествами, как определенная поперечная жесткость, устой­ чивость к тепловым воздействиям, устойчивость к органическим добавкам флотационного процесса.

Вработе [33] была предпринята попытка экспериментально установить степень смачиваемости синтетических материалов в раз­ личных условиях для некоторых фракций нефти, широко исполь­ зуемых при регенерации перегородок в качестве органических растворителей. Было установлено, что сетки из различных полиме­ ров по-разному смачиваются органическими жидкостями. Кри­ терием оценки смачиваемости образца служила площадь растекания капли жидкости по поверхности материала. Краевой угол сма­ чивания полимеров измерялся методом наклонной пластинки.

Вкачестве испытуемых образцов были взяты наиболее рас­ пространенные полимеры: лавсан, полипропилен, капрон, фторо­ пласт. В качестве испытуемых жидкостей применяли фракции нефти с относительно низкой вязкостью при нормальной тем­ пературе. Для защиты полимеров от органических отложений отдельные их образцы обрабатывали специальным раствором дивинилстирольного термоэластопласта в бензоле ДСТ-30, из­ вестного как антиорганическое покрытие тканей (разработка ВНИИСК).

Результаты исследований позволяют оценить регенерирующую способность производных нефти при очистке сеток из полимерных волокон (табл. 3.16).

Наибольшие значения краевых углов смачивания отмечаются у образцов фторопласта, затем у лавсана, полипропилена, капрона. Краевые углы коррелируют с площадями растекания капель (из капельницы). После химической обработки образцов раствором ДСТ-30 углы становятся равными, т. е. полимер покрывается за­ щитным слоем.

ВУральском филиале ВНИИГ были выполнены исследования изменения коэффициента механической прочности полимерных волокон в условиях агрессивной среды и при различных темпе­ ратурах. Была также проведена сравнительная оценка прочности волокон широко используемых синтетических материалов. Резуль­ таты этих исследований могут быть использованы в качестве ме­ тодического материала при выборе сеток для фильтров со сходящим полотном, т. к. к тканям этой группы фильтров предъявляются по­ вышенные требования в части механической прочности.

Эксперимент по оценке прочности на разрыв в условиях агрес­ сивной среды состоял в том, что отобранные образцы полимерных волокон (капрона, полипропилена и лавсана, обычного и обра­ ботанного ДСТ-30) подвергали силовому нагружению на разрывной

202

Таблица 3.16

V

Ф

X

X

X

to

im

а

о

09

О

а

а)

2

Я

<

о

с

S

в

о

2

ф

to

ОЭ

X

X

to

2

и

л

X

Ф

X

ф

н

U

X

гб

и

03

о

& я

Я Ф

о я

с

я

о

а

я

гб

*

m я

(б гб

< о

о

О, Я

К Ф

о с

С

в 5

гб О

* Л

Ф гб -Q -

я

&Е

£

Он ф © д

машине РМ-50, регистрируя величину удлинения и предел проч­ ности на разрыв.

Далее образцы волокон помещали в сосуды, заполненные насы­ щенным раствором, приготовленным из руды, содержащей: КС1, MgCl2, C aS04, CaCL,, Н20 , NaCl, К20 , Na2Or А120 3, Fe20 3, T i02, Li02.

Ионный состав раствора — Са2+, Мд2+, S 0 42-, С Г , С 0 32~, Вг. С ин­

тервалом в семь суток волокна извлекали из раствора и подвергали испытаниям. Погрешность воспроизводимости результатов опреде­ ления предела прочности равнялась 5,55 %.

Начальные значения предела прочности для указанных типов

удлинения стд1/Д1, т. е. отношение дисперсии предела прочности к

среднему значению предела прочности и отношение дисперсии относительного удлинения к среднему относительному удлинению (рис. 3.41, 3.42).

Для получения зависимостей относительного удлинения волокон полимеров от температуры рабочей среды использовался термостат, наполняемый водой, с установленной на нем натяжно-регистра­ ционной системой. Установка позволяла стабилизировать темпе­ ратуру воды в пределах от 10 до 60 °С и оценивать относительное удлинение исследуемых волокон под статической нагрузкой, создаваемой с помощью груза и рычажной системы.

Рис. 3.42. Зависимость коэффициента вариации относительного удлинения aM/AL волокон полимеров от продолжительности t воздействия ра очей

1*—^капрон; 2 — лавсан; 3 — полипропилен; 4 — лавсан обработанный

Были исследованы волокна капрона, полипропилена и лавсана под нагрузками 0,147, 0,294, 0,441 и 0,588 МПа в интервале тем­

ператур 0 —60 °С (рис. 3.43).

Как можно заметить, лавсан значительно превосходит по устой­ чивости к тепловому воздействию капрон и полипропилен, которые подвержены деформации при повышении температуры примерно в равной степени.

Рис. 3.41. Зависимость коэффициента вариации предела прочности aF /F

волокон полимеров от продолжительности t воздействия рабочей среды: 1 — капрон: 2 — лавсан

Сопоставляя результаты всех описанных выше опытов над синтетическими волокнами (табл. 3.17), можно сделать вывод о том, что при фильтрации реальных технологических пульп на фильтрах со сходящим полотном для обеспечения длительного срока службы полотна следует использовать ткани из лавсановых волокон.

При фильтровании твердые частицы пульпы механически заку­ поривают поры ткани под действием перепада давлений на перего­ родке, сорбционных, кулоновских и инерционных сил. Происходит и химическая цементация волокон: на них откладываются осадки, вы­ деляющиеся из жидкой фазы пульпы. При обезвоживании щелочных пульп откладываются в основном карбонатные осадки (СаСОэ), кис­

труемости калийных суспензий на вакуум-фильтре АК 05x8, прове­ денными в производственном объединении «Уралкалий». Экспери­ мент состоял в том, что на рабочем полотне на некотором расстоянии друг от друга были укреплены опытные образцы тканей из полимерных волокон — монокапрона 56062 и монолавсана 26/5. Опытные сетки имели одинаковые удельные поверхности для исключения нежелательной ошибки сорбционного эксперимента.

Образцы фильтротканей в течение 16 суток регулярно откреп­ ляли от рабочего полотна и после тщательной промывки в воде (для удаления солевых водорастворимых отложений) взвешивали, чтобы определить прирост массы образцов, равный массе нерастворимых в воде отложений, образовавшихся в процессе эксплуатации ткани.

После завершения эксперимента был построен итоговый гра­ фик (рис. 3.45), подтверждающий предположение о различии сорб­ ционных свойств полимерных материалов. Как видно из графика, сорбционная способность монокапрона 56062 примерно в 1,4 раза выше, чем у монолавсана 26/5.

ной влажности кека.

Так происходило и в рассматриваемом случае. Результаты оцен­ ки воздухопроницаемости образцов полимерных тканей из монокапрона и монолавсана, представленные в форме кинетических кривых на рис. 3.46, явно указывают на то, что с накоплением осадка на поверхности перегородки ее относительная воздухо­ проницаемость (рассчитанная как разность между проницаемостями сетки после и до опыта) пропорционально снижалась. Как можно за-

207

Рис. 3.46. Изменение воздухопроницаемости О образцов и остаточной влажности W осадка в зависимости от продолжительности эксплуатации

полотен при фильтрации суспензий с высоким содержанием флотореагентов:

1 — монокапрон; 2, 3 — монолавсан

метить, воздухопроницаемость образцов из монокапрона снижалась в меньшей степени, несмотря на больший прирост массы отло­ жений. Обращает на себя внимание и то, что изменение остаточной влажности кека за длительный период времени хорошо коррелирует

с кинетикой изменения относительной воздухопроницаемости ис­ пытуемой ткани.

Постепенное выполаживание кривых воздухопроницаемости и влажности объясняется скорее всего тем, что после полного покрытия поверхности моноволокна слоем реагента некоторая его часть начинает уходить с фильтратом. Это может быть обусловлено также тем, что средняя часть полотна (по длине в зоне дренажных отверстий) в меньшей степени подвергается засорению.

Регенерация фильтровальных полотен производится механичес­ кими (стирка, соскабливание) и химическими (растворение крис­ таллических осадков в кислотах и щелочах) методами. Для удале­ ния карбонатных отложений чаще всего используют соляную кислоту. Сульфатные образования удаляют обработкой ткани вначале 5 —8-процентным раствором едкого натра, а затем 3 —4-про- центным раствором соляной кислоты. Ткани с силикатными от­ ложениями промывают в 3 —4-процентном растворе НС1 с добавкой 25-процентного раствора фтористого натрия или фтористого ам­ мония либо в 1-процентном растворе NaOH и 4-процентном растворе НС1 с последующей промывкой в 1-процентном растворе

208

Для фильтров со сходящим полотном, к числу которых отно­ сятся ленточные вакуумные фильтры и автоматизированные прессфильтры, а также для барабанных вакуумных фильтров большое значение, наряду с механическими характеристиками самой ткани, имеют прочностные свойства швов, посредством которых полотно соединяется в непрерывную ленту. На современных фильтрах со­ единение концов фильтровальной перегородки выполняется непо­ средственно на аппарате, для чего применяют шитые, клееные, паяные и инвентарные (подготовленные заранее) швы.

Вначале преимущественно на фильтрах типа ЛК и БОУ ис­ пользовался шитый вручную шов, который из всех известных методов соединения полотен является самым непрочным, но наи­ более простым в исполнении. Ручная сшивка полотна занимает око­ ло 2 —3 часов, а шов сохраняет удовлетворительный внешний вид менее одного месяца, после чего сшивка и подтяжка ткани произ­ водятся заново. В качестве материала для сшивки используется жгут, сплетенный из 5 —6 нитей основы этого же полотна. Сшивку производят непосредственно в рабочей колее полотна, чтобы со­ блюсти его соосность. Перед сшивкой концы полотна подгибают на 30 —40 мм, чтобы избежать расплетения пряжи. Ширину нахлеста рекомендуется делать равной 0,25 —0,5 ширины ткани. Направление нахлеста должно быть противоположным направлению движения полотна, чтобы предотвратить возможный срыв шва при ножевом съеме осадка. Стежки сшивки делают так, чтобы их верхняя часть располагалась вдоль полотна (рис. 3.47).

Клееные швы представляют собой надежные и эластичные соединения, прочность которых обычно превышает прочность са­ мого полотна. Для их изготовления используются эпоксидные составы с пластификаторами на основе полиуретана. Чаще других

--------

Рис. 3.47. Схема сшивки фильтровального полотна на ленточном и бара­ банном фильтрах

209

используется композиция холодной полимеризации на основе фторполимера СКУ-ПФЛ-100. Склейка полотен производится непосред­ ственно на фильтре. Под соединяемую часть подкладывают доски с прокладкой из полиэтиленовой пленки или специальные плиты. Шов шириной в 1 м промазывают в двух местах по нахлесту на ши­ рину 0,1—0,2 м. Затем промазанную часть накрывают пленкой и сдавливают плитами. Существенные недостатки этого вида со­ единений — высокая токсичность производных полиуретана и не­ обходимость применения средств индивидуальной защиты, а также длительный период ожидания (от 1 до 3 сут) до окончательного затвердевания соединения.

При выполнении швов методом спайки клейкая масса в виде легкоплавкого полимера (капрона, полихлорвинила) или спе­ циальный клеящий состав закладывается между соединяемыми по­ верхностями. Далее шов специальным устройством прогревается до температуры, на 15 —20 °С превышающей температуру плавления вкладки. Прочность такого соединения выше прочности полотна. Продолжительность спайки составляет 40 —90 мин.

Из инвентарных соединений наиболее широко применяются швы, образованные петлевым замком. Для этого типа соединений используются ткани из моноволокон полимерных материалов. На обоих концах такого полотна делаются петли из нитей основы, через которые в процессе соединения ткани продевают ось в виде толстого прутка того же полимера или металлической проволоки. Толщина проволоки и диаметр петель должны быть как можно меньше, чтобы шов не выступал за пределы основного полотна. Петлевые швы служат до двух месяцев и имеют прочность, приближающуюся к прочности полотна. Процесс соединения занимает менее 20 мин.

Одним из инвентарных соединений, приобретших широкое применение в последнее время, является молниевый шов. Такие швы могут быть использованы лишь для соединения тканей, мало подверженных удлинению в процессе эксплуатации. Однорядный молниевый шов специальной машиной вшивается в кромку по­ лотна строго установленной длины. В случае двухрядного со­ единения (для больших аппаратов) вшиваются по две половины молний: одна — в кромку, другая на расстоянии 0,1 —0,3 м внахлестку. Оснащение фильтра замковым устройством осу­ ществляется в течение 30 —40 мин. Для упрочнения шва по краям ставятся скобки, препятствующие самопроизвольному расстеги­ ванию молнии. Прочность шва в этом случае определяется проч­ ностью молнии, срок службы которой обычно превышает срок службы полотна.

Отечественной промышленностью в настоящее время выпуска­ ется несколько десятков различных фильтровальных тканей для разделения технологических пульп и шламов широкого диапазона свойств. Характеристики фильтротканей наиболее известных рос­ сийских производителей приведены в табл. 3.18.

210

л

н

о'-

Е-

Q

X

&о

оо © _ <о ю

рч _

о— с ч

о о

сч ю

ф

§

и

3

8 s

X

k

СП

- с ч с ч с ч СЧ

С С С и ш и и

211

к

и

В а Ф i-Q

и д

а * №*

со н

II

S s го -

212

Продолжение табл. 3.18

оТ- LO со со

+иО’.О О Р'

£S S

жи ж

c o e e c i

213

Глава 4. Современные технологии и оборудование для разделения суспензий

Данная глава посвящена описанию, пожалуй, самых перспек­ тивных из ныне существующих фильтров — автоматизированным пресс-фильтрам с горизонтальными камерами. Приведен модельный ряд пресс-фильтров производства финской компании «Larox Оу». Рассмотрены вопросы, связанные с выбором, настройкой и экс­ плуатацией промышленных пресс-фильтров. Представлено лабора­ торное оборудование для испытания суспензий. Впервые приво­ дятся данные лабораторных испытаний по разделению образцов пульп ряда российских предприятий на пресс-фильтрах Larox.

4.1. Задачи фильтровального оборудования на современном этапе

Впоследнее время в развитии мировой промышленности на­ блюдается тенденция к созданию мало- и безотходных производств, что обусловлено целым рядом глобальных мировых проблем, таких как сокращение запасов природных ресурсов, сопровождающееся снижением содержания в них полезных компонентов, загрязнение окружающей среды отходами производства и др.

Впервую очередь эта тенденция характерна для предприятий горнодобывающей, обогатительной и металлургической промыш­ ленности, являющихся крупнейшими потребителями природных ресурсов и оказывающих значительное воздействие на окружа­ ющую среду. На восстановление нарушенного природного равно­ весия затрачиваются огромные средства, что снижает экономи­

ческую эффективность производств.

Поскольку объемы продукции, выпускаемой этими предпри­ ятиями, неуклонно растут, неизбежно увеличивается нагрузка на окружающую среду. Единственный выход из сложившейся ситу­ ации — интенсификация производства и проведение ресурсосбере­ гающей политики. Поэтому на первый план выдвигаются задачи рационального и комплексного использования сырья.

В связи с этим на предприятиях горно-металлургического ком­ плекса были повышены требования к эффективности целого ряда переделов, в том числе к разделению технологических пульп филь­ трованием.

На практике процесс разделения суспензий не ограничивается использованием одних только фильтров. До недавнего времени

214

нельзя было обойтись и без целого ряда вспомогательного оборудования, такого как сгустители, отстойники, разбавители, су­ шилки и пр. Необходимость их применения обусловливалась низкой эффективностью разделения фаз на фильтрах и узким диапазоном суспензий, которые могли быть направлены в фильтр. Использо­ вание дополнительного оборудования, как правило, влечет за собой снижение производительности передела, сложность контроля процесса и управления им, необходимость в отведении значи­ тельных площадей под установку агрегатов, низкую экономическую эффективность и многое другое.

Существенные трудности возникают и в ходе эксплуатации самих фильтров. Большинство из них малопроизводительны, а потому необходима установка не одного, а серии агрегатов. Это приводит к возникновению дополнительных проблем по распре­ делению продукта между ними, контролю над ходом фильтрования на каждой из установок в отдельности, росту капитальных и ремонтных затрат. Следовательно, повышение производительности фильтров является одной из приоритетных задач. Однако при ее решении необходимо не столько увеличивать габариты фильтра, сколько интенсифицировать процесс, т. е. вести разделение с мак­ симальной скоростью, обеспечивающей удовлетворительное ка­ чество получаемого продукта.

На производствах периодического действия количество посту­ пающего на фильтрование исходного сырья и потребность в конечных продуктах могут быть непостоянны во времени, что прежде всего характерно для металлургических предприятий с пирометаллургическим переделом и станций очистки сточных вод. Чаще всего такая проблема решается установкой накопительных емкостей для конечных продуктов фильтрования, что далеко не всегда оправдано с точки зрения технологии. Наиболее резонно в этом случае изменять производительность фильтров, однако непре­ рывнодействующие фильтры не рассчитаны на это, а большинство фильтров периодического действия нуждаются в использовании ручного труда при остановке и пуске.

Непосильной задачей для большинства фильтров является разделение мелкодисперсных суспензий, крупность твердых частиц которых составляет менее 40 мкм. Проблема заключается в не­ совершенстве фильтрующей перегородки, которая забивается мелкими частицами и теряет способность к регенерации обычными методами. Решить эту задачу можно по-разному. Иногда в сус­ пензию вводят специальные добавки, способствующие коагуляции дисперсных частиц и уменьшающие величину сил сцепления частиц с фильтрующим материалом, однако в некоторых случаях такой способ неприменим, так как вводимый реагент может обладать свойствами, ухудшающими протекание последующих стадий. Уменьшить забивание пор можно за счет изменения структуры фильтрующей поверхности (материала). Для изготовления фильтроткани перспективно использование искусственных волокон (поли­

215

эстера, капрона). Регенерация перегородки может быть осущест­ влена и за счет обратного тока жидкости (инфильтрования), при этом образование осадка происходит с обратной стороны ткани, а лицевая сторона очищается. Единственный недостаток такого ме­ тода восстановления перегородки — проскок твердых частиц в фильтрат. Поэтому инфильтрование может использоваться лишь в том случае, если к чистоте фильтрата предъявляются заниженные требования.

Фильтрование агрессивных и легковоспламеняющихся жидко­ стей вносит дополнительные коррективы в организацию процесса. Они связаны с необходимостью полной герметизации зоны раз­ деления, соблюдением требований пожарной безопасности, обес­ печением плавности хода. Значительно ограничивается и выбор материалов для изготовления фильтра. Это касается и фильтрующей перегородки, которая под воздействием агрессивных сред быстро выходит из строя.

Замена изношенной фильтровальной ткани для большинства фильтров также представляет определенные трудности. Она часто требует длительной остановки агрегата, частичной, а иногда и пол­ ной разборки и, как следствие, снижает как технические, так и экономические показатели фильтра. Несомненно, в конструкцию фильтра должна быть заложена возможность быстрой замены фильтроткани.

Исходя из сказанного выше, современный фильтр должен представлять собой сложнейший агрегат со множеством функций, режимов работы, плавающих характеристик. Настройка такого фильтра и управление его работой — нелегкая задача. Несомненно, ее решение должно лежать не на плечах обслуживающего персо­ нала, а являться функцией системы автоматического управления (САУ), входящей в состав фильтра. САУ должна следить за ходом процесса, контролировать входные и выходные параметры продук­ тов, осуществлять как настройку и оптимизацию работы фильтра, так и самонастройку (адаптацию к новым условиям). В связи с этим к САУ предъявляются повышенные требования: малая инерци­ онность, высокая надежность и др. Это предопределяет необ­ ходимость внедрения нескольких альтернативных схем автома­ тического регулирования и осуществления постоянного контроля за состоянием всех систем фильтра.

Необходимость в скорейшем создании высокоинтенсивных тех­ нологичных фильтров осознали многие ученые и инженеры, всерьез приступившие к изучению теоретических и практических аспектов разделения суспензий. В последние годы было запатентовано не­ мало изобретений, внесено большое число изменений в конструк­ ции практически всех типов фильтров. При этом большинство исследователей склоняются к мысли, что наиболее перспективным типом фильтровального оборудования является автоматический пресс-фильтр с горизонтальными камерами, уже рассматривав­ шийся в третьей главе.

216

За последние 30 лет в разных странах было опубликовано несколько десятков работ по данной тематике. Пионерами в этой области следует считать советских ученых, трудами которых были созданы первые автоматические камерные пресс-фильтры (ФПАКМ). Позднее их идеи были подхвачены конструкторскими организациями США, Японии, Франции и других стран, которым принадлежит большое количество научных работ и патентов [2, 7, 8 , 10-12, 15, 16, 20, 21, 23, 24, 26, 29, 30, 59, 69, 83, 98, 124]. В этом на­ правлении работало, в частности, несколько советских (НИИхиммаш) и финских («Outokumpu Оу», «Larox Оу») компаний.

4.2. Вклад компании «Larox Оу» в развитие фильтрационных процессов

С момента своего создания фирма «Larox Оу» основное вни­ мание уделяет разделению твердых и жидких фаз и управлению потоками этих фаз. Ее специалисты принимали непосредственное участие в совершенствовании конструкции автоматических камер­ ных пресс-фильтров (ФПАКМ) и достигли в этой области зна­ чительных успехов. Соединив воедино все передовые конструктор­ ские идеи и дополнив их собственными разработками, инженеры компании создали целую серию полностью автоматизированных пресс-фильтров с программным управлением, ныне являющихся основной продукцией фирмы. Главные потребители этих филь­ тров — горнорудные, металлургические и химические предприятия, а также предприятия пищевой и фармацевтической промышлен­

ности.

Инженерный и технический персонал компании в течение не­ скольких лет трудился над созданием автоматического пресс-филь- тра. Первая демонстрация его возможностей состоялась в 1977 году. Этот фильтр был ориентирован на обезвоживание талька. В течение следующих двух лет компания расширила его возможности, при­ способив к фильтрации никелевого концентрата.

Руководство компании оценило перспективность проекта и уве­ личило его финансирование. Было решено в схеме расположения камер перейти к вертикальной (башенной) конструкции пресс-

фильтра.

На воплощение этой идеи в металл потребовалось несколько лет исследований. Новый вертикальный фильтр Larox использовал силу тяжести, отличался гораздо меньшей установочной площадью и большей производительностью (рис. 4.1). Система также включала непрерывную фильтрующую ткань, что позволяло выгружать осадок из фильтрационных камер автоматически. Это новшество способствовало резкому сокращению потребности в обслуживаю­ щем персонале. В дополнение к повышению экономических по­ казателей была значительно увеличена эффективность разделения фаз. Вертикальный пресс-фильтр с горизонтальными камерами на­

217

шел применение при обработ­ ке минералов, в металлургии, химической промышленности, производстве пищевых продук­ тов, а также в фармацевтике.

Оставалось решить только одну проблему: пресс-фильтры Larox имели механический привод, что ограничивало их производительность и не по­ зволяло наращивать мощность установок. Было решено на­ чать работы по созданию гид­ равлического привода пере­ мещения плит.

В течение почти 15 лет се­ мейство фильтров Larox состо­ яло по существу из двух типов пресс-фильтров — Larox PF с горизонтальными камерами и Larox CF с вертикальными ка­ мерами.

К концу 1980-х годов ра­ боты по созданию гидравли­ ческого привода были завершены и началось строительство целой

серии фильтров с площадью фильтрования 38 м2.

Новый фильтр объединил в себе лучшие качества двух своих предшественников. Надежность гидравлического привода по сути и послужила толчком к быстрому развитию пресс-фильтров Larox. Их отличием стало увеличение вместимости фильтровальных камер на Ю /о по сравнению с механическими моделями. Кроме того, гидрав­ лический механизм намного компактнее механического и позволяет увеличивать фильтрующую поверхность на 2 0 % за счет исполь­ зования дополнительных плит без увеличения высоты установки.

Опытные образцы нового пресс-фильтра Larox были построены в 1989 году. В течение последующих двух лет велась напряженная работа по созданию промышленного варианта пресс-фильтра Larox PF и запуску его в серийное производство. Еще несколько лет ушло на разработку автоматизированной системы управления прессфильтрами. Ее создание открыло новый этап в развитии фильтров Larox и значительно ускорило создание новых конструкций.

В 1994 году в сжатые сроки был построен и запущен в серийное производство Larox Minimax — самый маленький фильтр из се­ мейства Larox. В том же году типоразмерный ряд пресс-фильтров расширился за счет Larox Sulfapress PF. В последующие годы на­ чалось широкомасштабное производство пресс-фильтров Larox PF,

рассчитанных на различные производительности и конкретные суспензии.

218

Компания выпускает фильтры Larox PF с площадью фильтро­ вания от 1,6 до 144 м2 и производительностью от 0,1 до 150 т/ч по сухому продукту. Они способны существенно сократить расходы на разделение суспензий (в ряде случаев более чем на 70 %).

Высокий экономический эф ф ект обеспечивается за счет исключения из технологической схемы предприятия переделов репульпации, обязательной операции при промывке кека, и сушки в барабанных сушилках, что исключает использование топлива и, следовательно, выброс в атмосферу газов и пыли, а соответственно, и тяжелых металлов. Вертикальная конструкция фильтра, исполь­ зующая работу гравитационных сил, сочетание высокого давления прессования с воздушной сушкой, применение плотных тканей и полная автоматизация позволяют пресс-фильтрам Larox занимать лидирующее положение в фильтрационной технологии.

Отличительными особенностями пресс-фильтров Larox явля­

влажность — до 5 - 10 % по массе) (табл. 4.1); 2) высокая производительность (до 150 т/ч по сухому продукту);

3 ) способность к разделению суспензий с широким диапазоном крупности твердой фазы и с различным отношением Т : Ж;

4 ) легкость изменения выходных характеристик продуктов;

5 ) способность к быстрому изменению производительности в соответствии с требованиями основного производства;

6 ) возможность фильтрования суспензий, содержащих мелко­

дисперсные частицы (менее 40 мкм); 7 ) надежность стадии регенерации перегородки;

8 ) легкость подключения к основному процессу;

9 ) полная герметичность (для агрессивных и легковоспламеня­

ющихся суспензий); 1 0 ) отсутствие необходимости во вводе в суспензию реагентов,

загрязняющих ее; 1 1 ) высокая экономичность (низкая энергоемкость);