Белоглазов Фильтрование технологических пульп

н{ - н

PL, tin a * a .

s o S

1 2 ) малая установочная площадь;

13)надежность, длительный срок эксплуатации, возможность оперативного выполнения ремонтных работ (в том числе и замены фильтрующей ткани);

14)полная автоматизация на уровне последних достижений науки и техники;

15)легкость настройки и управления;

16)самонастройка (адаптация) при переходе на суспензию с иными характеристиками.

На сегодняшний день компания Larox Оу является крупнейшим производителем автоматизированных пресс-фильтров. С ее конвей­ еров сходят пресс-фильтры более 20 различных марок. Продукция компании по достоинству оценена многими ведущими предприя­ тиями мира. В табл. 4.2 представлена информация о поставках крупных пресс-фильтров Larox PF с площадью фильтрации от 30 до 144 м2 на горнодобывающие и металлургические предприятия.

Пресс-фильтры успешно работают на обогатительных фабриках, гидрометаллургических предприятиях, в каустизационных цехах, производстве наполнителей и пигментов, в сахарной промыш­ ленности и других областях. Их надежность и эффективность под­ тверждают и ведущие специалисты российских предприятий, на площадках которых установлено это оборудование: Челябинского электролитного цинкового завода, АО «Печенганикель».

4.3. Конструкция и принцип действия пресс-фильтров Larox

Все пресс-фильтры Larox имеют по четыре колонны, связыва­ ющие нижнюю раму основания с верхней рамой. Между рамами располагается пакет фильтровальных пластин с нижней и верхней пресс-плитами. Схема пакета фильтровальных пластин представлена на рис. 4.2.

Фильтровальные камеры образуются при закрытии и уплот­ нении пакета пластин между нижней и верхней прессовальными плитами с помощью гидравлических цилиндров. На рис. 4.3 при­ ведена схема образования фильтрационной камеры путем соеди­ нения фильтровальных пластин № 1 и № 2 .

Фильтр окружен кожухом, обеспечивающим безопасность ра­ боты для персонала. Имеются площадки для обслуживания и ре­ монта. Узлы, контактирующие с жидкой фазой, изготавливаются из коррозионно-стойкой стандартной нержавеющей стали типа AISI 304L либо, для особо агрессивных сред, из кислотостойких сталей типа AISI 316L или ASTM N08904.

Приводом всех пресс-фильтров Larox служит гидравлическая станция, входящая в комплект поставки фильтров. Пульт управ­ ления работой пресс-фильтра и всего дополнительного оборудо-

Рис. 4.2. Пакет фильтровальных пластин в положении «открыто»

Фильтровальная \ камера" “

Фильтро-_^_-— ткань

Диафрагма

Уплотнение ПУЛЬПЫ

Рама

Рис. 4.3. Пакет фильтровальных пластин в спрессованном положении с образованием фильтрационной камеры

223

вания (насосов, компрессоров, конвейера разгрузки кека и т. д.) обеспечивает цикловую работу пресс-фильтра, автоматическую диагностику и сигнализацию об аварийных ситуациях, а также широкий выбор вспомогательных операций. Он состоит из логи­ ческого программного блока (Siemens S7) и сенсорного экрана оператора (Digital GP-570T).

Пресс-фильтры типа Larox М имеют вертикальную конструк­ цию при горизонтальном расположении фильтрационных камер, включающих: лист основания, металлическую раму, эластичную диафрагму, пластиковую решетку над ванной для фильтрата. Места подачи суспензии (пульпы), отвода фильтрата и ввода/вывода воз­

духа для диафрагменного прессования приведены на рис. 4.4. Пресс-фильтры Larox являются агрегатами периодического дей­

ствия, функционирующими в автоматическом режиме. Полный ра­ бочий цикл при фильтрации суспензий металлургических заводов, химических предприятий, требующих обычно промывки получа­ емого кека, состоит из шести стадий:

1 — питание суспензией;

2— первое диафрагменное прессование;

3— промывка кека;

4— второе диафрагменное прессование;

5— сушка продувкой воздухом;

6— выгрузка кека.

Фильтрация рудных концентратов производится в основном по укороченной программе, без промывки, состоящей из четырех стадий:

1 — питание пульпой;

2 — диафрагменное прессование;

3 — сушка продувкой воздухом;

4 — выгрузка кека.

-г -runлогические условия ведения производственного процесса Технологически у сть основных стадии, используемые

роваться с автоматически прекращается по команде управ­ ляющей прогр^ммьГпри их максимальном заполнении образовав­

шимся влажным кеком.

Суспензия

фильтрат

Рис. 4.5. Стадия питания суспензией

НИ6 ВЬ«чт! п!отаые фильтроткани и получать, соответственно, про-

^Т ы е ф и С р а т ы ? малыми потерями твердой фазы.

Напорная вода (воздух)

фильтрат

рис. 4.6. Первое прессование

225

С целью удаления или замещения маточного раствора внутри пресс-фильтров производится промывка образовавшегося кека (рис. 4.7). При необходимости максимального извлечения из кека растворенных соединений можно организовать многократную про­ мывку кека с использованием различных промывных жидкостей без его репульпации. Для этого фильтры снабжаются специальными программами промывки кека. Промывная жидкость поступает в фильтрационные камеры по шлангам подачи суспензии и равно­ мерно распределяется по поверхности кека, который располагается плоским слоем. По мере заполнения фильтрационной камеры диафрагма поднимается и воздух из наддиафрагменного простран­ ства выбрасывается в атмосферу. Поскольку кек деформирован прессованием и имеет низкую пористость, самостоятельное дви­ жение промывной жидкости через кек затруднено. Как следствие деформирования кека возникает опасность появления трещин в результате действия внутренних сил, которые не всегда в состоянии скомпенсировать прилагаемые внешние силы. Это обстоятельство может сказаться на эффективности операций промывки и сушки продувкой воздухом.

(При необходимости)

Рис. 4.7. Промывка кека

Процесс промывки кека на пресс-фильтрах можно представить в виде модели идеального замещения маточного раствора про­ мывной жидкостью.

Практика показывает, что пресс-фильтры Larox способны обес­ печить промывку с извлечением из кека более 95 % маточного раст­ вора. Характеристика процесса промывки представлена на рис. 4.8.

Второе диафрагменное прессование (рис. 4.9) проводится анало­ гично первому после стадии промывки кека и применяется обычно на гидрометаллургических и химических предприятиях. При этом промывная жидкость, заполнившая на предыдущей стадии про­ странство над кеком, равномерно продавливается диафрагмой под давлением порядка 16 ат через слой кека, обеспечивая удаление маточного раствора из пор посредством замещения при мини­ мальном расходе. При этом обеспечивается эффективность про­ мывки выше 95 %.

Завершающая сушка осуществляется продувкой кека сжатым воздухом под давлением 6 - 1 0 ат (рис. 4.10). Сжатый воздух, по-

226

ткани с кеком. Затем включается механизм движения фильтроткани, и последняя, перемещаясь зигзагообразно через все филь­ трационные камеры и выполняя на этой стадии уже роль кон­ вейерной ленты, выносит кек по обоим торцам пресс-фильтра, эффективно разгружая его, при этом резиновые скребки обес­ печивают первоначальную очистку фильтроткани. Одновременно с началом движения фильтроткани включается устройство для ее двухсторонней автоматической промывки при прохождении осво­ бодившегося от кека полотна между двумя рядами водораспре­ делительных сопел. Промывка обеспечивает удаление из ячеек тка­ ни мелкодисперсных частиц и, соответственно, постоянство техно­ логических показателей процесса фильтрации, а также продлевает срок службы фильтроткани (рис. 4.11).

Рис. 4.11. Разгрузка кека и промывка ткани

Суспензия, или пульпа, подвергаемая фильтрации, обычно пред­ ставляет собой нижний слив сгустителя и подается из питающей емкости, которая располагается ниже пресс-фильтра, чтобы остатки пульпы самотеком из распределительной трубы после заполнения фильтрационных камер вернулись в нее. В качестве жидкости для промывки распределительной трубы и питающих шлангов, как правило, используется фильтрат.

Для разделения водовоздушной смеси, образующейся при сушке кека продувкой воздухом, имеется специальный сосуд, принима­ ющий поток смеси.

Напорный воздух после прессования выбрасывается в атмо­ сферу через глушитель звука, устанавливаемый обычно на крыше.

Кек автоматически разгружается по обоим торцам пресс-филь­ тра на разгрузочный конвейер, который подает кек на склад. При необходимости обеспечения равномерной подачи кека на следу­ ющий передел используется двухскоростной конвейер. Такой кон­ вейер в момент разгрузки кека имеет большую скорость и обес­ печивает прием кека на всю свою длину. Затем движение конвейера

228

автоматически переключается на меньшую скорость, и кек равно­ мерно перегружается на питающий транспортер для подачи на последующую переработку.

4.4. Модельный ряд промышленных пресс-фильтров Larox

Как уже упоминалось, фирма «Larox Оу» модернизировала и усовершенствовала две модификации пресс-фильтров: с горизон­ тально расположенными фильтрационными камерами — PF и с вер­ тикально расположенными фильтрационными камерами — CF.

На основе пятнадцатилетнего опыта производства и совершен­ ствования данных модификаций пресс-фильтров, а также посто­ янного сравнения их технико-экономических показателей и эксплу­ атационных расходов на различных предприятиях установлено, что лучшими показателями в работе обладают пресс-фильтры Larox PF. Совершенствование пресс-фильтров этого типа продолжается и в настоящее время.

При горизонтальном расположении фильтрационных камер на процесс фильтрации положительно влияют гравитационные силы. В ходе фильтрации образуется однородный одинаковой толщины кек на всей фильтрационной поверхности всех камер, что улучшает показатели как диафрагменного прессования кека, так и его про­ мывки и сушки продувкой воздухом.

При вертикальном же расположении фильтрационных камер более крупные и тяжелые частицы твердой фазы оседают в основ­ ном в нижней части камеры, образуя кек большей толщины. Эта часть кека хуже обезвоживается как диафрагменным прессованием, так и сушкой продувкой воздухом. Равномерную промывку также трудно обеспечить. В итоге это обусловливает неоднородность влаж­ ности кека и эффективности промывки по высоте камеры. К тому же при разгрузке фильтра, происходящей в результате падения кека под собственным весом при раскрытии фильтрационных камер, часть кека из-за прилипания к фильтроткани не выгружается (зависает), что требует использования ручного соскабливания.

Fla пресс-фильтрах Larox PF весь кек выводится из фильтра­ ционных камер на движущейся фильтроткани, как на конвейерной ленте. При этом фильтроткань, переходя из камеры в камеру зиг­ загообразно, переворачивается, в результате чего кек поочередно формируется на разных сторонах фильтроткани, а фильтрат, соот­ ветственно, обеспечивает автоматическую очистку ткани путем вы­ носа мелкодисперсных частиц из ячеек ее обратной стороны через каждый цикл. Кроме того, фильтроткань подвергается тщательной двухсторонней промывке водой, подаваемой насосом под высоким давлением через специальные сопла при движении фильтроткани в период разгрузки пресс-фильтра. Перечисленные особенности очистки от тонкодисперсных частиц существенно повышают рабо­

229

тоспособность фильтроткани и сохраняют технологические показа­ тели процесса фильтрации постоянными в течение длительного вре­ мени. Следует отметить, что промывку фильтроткани при вертикаль­ ном расположении камер организовать сложно. В данном случае промывка производится только прополаскиванием, что приводит к большому расходу воды и сокращает срок службы фильтроткани.

Исходя из сказанного выше, фирма «Larox Оу» в начале 1990-х годов прекратила производство пресс-фильтров Larox CF с верти­ кальным расположением фильтрационных камер, как не обеспе­ чивающих высоких технико-экономических показателей фильтра­ ции и не соответствующих требованиям предприятий.

В то же самое время фирмой «Larox Оу» был разработан и изго­ товлен самый крупный и полностью автоматизированный прессфильтр Larox PF 120 с программным управлением с горизонтальным расположением фильтрационных камер; площадь фильтрации каж ­ дой камеры — 6 м2, суммарная фильтрационная площадь — 1 2 0 м2.

Первый такой пресс-фильтр был установлен в 1991 году в Финляндии на полностью автоматизированном предприятии «Finnminerals Оу» на обезвоживании талькового концентрата. Он продолжает исправно работать и в настоящее время.

Начало нового столетия для фирмы «Larox Оу» ознаменовалось разделением выпускаемого фильтрационного оборудования на две серии — «М» (Metallurgy) и «С» (Chemical).

Пресс-фильтры серии «М» предназначаются для предприятий горнодобывающей и металлургической отраслей промышленности. На рис. 4.12 представлены основные типы пресс-фильтров Larox серии «М».

Пресс-фильтры Larox серии «С» используются на предприятиях химической, фармацевтической, пищевой и некоторых других отраслей промышленности. Основные типы пресс-фильтров Larox серии «С» представлены на рис. 4.13.

Пресс-фильтры Larox серии «М» характеризуются высокой на­ дежностью в работе и высокой эффективностью при эксплуата­ ционных расходах, существенно меньших, чем при любых других методах фильтрации. Обеспечивается это тем, что пресс-фильтры:

—полностью автоматизированы и имеют программное управ­ ление, а следовательно, минимальные расходы на обслуживающий персонал;

—производят существенно более сухой кек в сравнении с любыми другими фильтрами, что снижает или полностью исключает расходы на термическую сушку и охрану окружающей среды;

—требуют малого расхода промывной жидкости при высоком качестве конечного продукта;

—могут устанавливаться в меньшем количестве вследствие высокой производительности, что сокращает расходы на обслужи­ вание;

—требуют малой установочной площади, что снижает капи­ тальные затраты.

230

Рис. 4.12. Основные четыре типа пресс-фильтров Larox серии «М» (слева направо: 1,6; 15; 30 и 60)

Кроме того, гарантией надежности и высокой эффективности работы фильтров является глобальный сервис после продажи.

Серия «М» включает следующие типы пресс-фильтров:

—Larox М 60 производительностью до 150 т/ч по сухому продукту;

—Larox М 30 производительностью до 60 т/ч по сухому про­

дукту;

—Larox М 15 производительностью до 30 т/ч по сухому про­

дукту;

—Larox М 1,6 производительностью до 12 т/ч по сухому про­

дукту.

Рис. 4.13. Основные четыре типа пресс-фильтров Larox серии «С» (слева направо: 1,6; 15; 30 и 60)

231

Таблица 4.3

Техническая характеристика пресс-фильтров типа Larox М 60

Вы брос н а п о р н о го Л воздуха________)

камеры в камеру зигзагообразно только во время разгрузки прессфильтра.

Фильтроткань приводится в движение с помощью гидравли­ ческих двигателей, расположенных на валу ведущих роликов. Оги­ бая ролики, она промывается с обеих сторон водой. Вода подается из сопел под давлением 5 —15 ат. Для очистки фильтроткани от слу­

чайного налипания кека применяются скребки с пластиковыми ножами (рис. 4.15).

Подключение пресс-фильтров серии Larox М 60 к действующей технологической схеме имеет ряд особенностей, что показано на рис. 4.16.

Пресс-фильтры типа Larox М 30

Пресс-фильтры Larox М 30 предназначены для обезвоживания материальных потоков, которые можно оценить как переходные между высокотоннажными и среднетоннажными (рис. 4.17). Только один такой пресс-фильтр производит до 60 т кека в час по сухому продукту. Технические характеристики этих пресс-фильтров при­ ведены в табл. 4.4.

Эти фильтры, как и фильтры типа Larox М 60, имеют площадь фильтровальной камеры, равную 6 м2, и функционируют анало­ гично. Помимо размеров, от пресс-фильтров Larox М 60 их отличает организация работы фильтроткани. Фильтроткань в них также движется зигзагообразно, но крепится концами к верхнему и нижнему натяжным роликам, на которых имеются вспомогательные отрезки фильтровальной ткани. Короткий отрезок фильтроткани на нижнем ролике предназначен для крепления к ролику рабочей фильтроткани. Значительно больший отрезок вспомогательной фильтроткани на верхнем ролике обеспечивает возможность

Рис. 4.17. Пресс-фильтр типа Larox М 30

234

Таблица 4.4

Техническая характеристика пресс-фильтров типа Larox М 30

промывки рабочей фильтроткани при движении вспомогательной ткани с верхнего ролика в направлении к нижнему. Движение фильтровальной ткани на пресс-фильтрах Larox М 30 показано на рис. 4.18.

Площадь фильтрации, а следовательно, и производительность подобного фильтра можно легко увеличить путем добавления фильтрационных пластин до их максимального числа, равного де­ сяти, т. е. до образования десяти фильтрационных камер.

235

'...

1 ;

■■■( Скребки J

Рис. 4.18. Схема крепления и движения фильтроткани в пресс-фильтрах Larox М 30

Пресс-фильтры типа Larox М 15

Пресс-фильтры Larox М 15 предназначены для обезвоживания материальных потоков, занимающих промежуточное положение между среднетоннажными и малыми (рис. 4.19).

Один такой фильтр производит до 30 т кека в час по сухому продукту. Технические характеристики этого типа пресс-фильтров

представлены в табл. 4.5. Площадь фильтрую ­

щей поверхности одной камеры пресс-фильтров Larox М 15 составляет 2,5 м2, число фильтрационных ка­ мер — от 6 до 14 единиц. Как и у пресс-фильтров Larox М 60, фильтроваль­ ная ткань этих фильтров имеет только один шов, то есть является бесконечной и перемещается зигзаго­ образно, переворачиваясь при переходе в конце каждого цикла из камеры в камеру. Кроме того, для

236

Таблица 4.5

Техническая характеристика пресс-фильтров типа Larox М 15

ления при диафрагменном прессовании используется напорная во­ да под давлением 16 ат. Станция напорной воды входит в комплект поставки фильтра (рис. 4.20).

Использование в пресс-фильтрах Larox М 15 напорной воды, более дешевой в сравнении с напорным воздухом, используемым в крупных пресс-фильтрах, возможно благодаря меньшим наддиафрагменным объемам фильтрационных камер и поэтому до­ статочно быстрому заполнению их водой при диафрагменном прессовании.

237

Рис. 4.20. Схема подключения пресс-фильтров типа Larox М 15 и 1,6, имеющих станцию напорной воды

Пресс-фильтры типа Larox М 1,6

Технические данные пресс-фильтров Larox М 1,6 (рис. 4.21) представлены в табл. 4.6. Эти пресс-фильтры обеспечивают все перечисленные выше преимущества автоматизированной фильтра­ ции под давлением, но для малых материальных потоков. Один такой фильтр производит до 1 2 т кека в час по сухому продукту,

Рис. 4.21. Пресс-фильтры типа Larox М 1,6

Таблица 4.6

Техническая характеристика пресс-фильтров типа Larox М 1,6

число фильтрационных камер колеблется от одной до восьми, пло­ щадь фильтрации каждой камеры — 1 , 6 м2.

Концы фильтровальной ткани, как в пресс-фильтрах типа Larox М 30, крепятся к верхнему и нижнему приводным роликам, и фильтроткань работает по ранее описанному способу.

Для создания необходимого давления при диафрагменном прессовании в этом типе фильтров тоже используется напорная вода под давлением 16 атм.

Схема подключения пресс-фильтров типа Larox М 1,6 анало­ гична схеме подключения для фильтров типа Larox М 15 (рис. 4.20).

Станция напорной воды включает центробежный насос высо­ кого давления с числом оборотов 3000 —3600 мин- 1 и емкость с крышкой на 1500 —2500 л для рабочей воды, куда последняя воз­ вращается после стадии прессования. Станция напорной воды поставляется в комплекте с пресс-фильтром.