9.2. Методы интенсификации процесса фильтрования
Для улучшения процесса фильтрования используют различные методы и способы:
– при фильтровании важно равномерное распределение зерен в пульпе, для этого используют различные мешалки;
– для гидрофобизации обезвоживаемого продукта добавляют поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые понижают поверхностное натяжение твердое – вода, уменьшают смачиваемость водой твердых частиц, что способствует более успешному отделению жидкой фазы от твердой. В некоторых случаях совместно с поверхностно-активными веществами (ПАВ) добавляют флокулирующие вещества (ПАА) для ускорения процесса фильтрации;
– также рекомендуется применять комплексные поверхностно-активные вещества, способствующие одновременно придавать гидрофобизирующие и флокулирующие свойства. К таким комплексным реагентам для обезвоживания углей относятся щелочные соли нафтеновых кислот, высшие фракции синтетических жирных кислот, смеси нафтеновых и ароматических сульфокислот;
– добавка крупнозернистого материала, с увеличением крупности частиц обезвоживаемого материала повышается производительность фильтров и уменьшается влажность;
– использование фартуков для разглаживания кека;
– физические воздействия: магнитное, электрическое, ультразвуковое поле.
9.3. Контрольные вопросы
1.От каких факторов зависит производительность фильтров?
2.От чего зависит толщина набора кека?
3.Как влияет увеличение вакуума в вакуум-фильтре?
4.Назначение мешалок в вакуум-фильтрах?
5.К чему приводит добавка крупнозернистого материала к исходному питанию в вакуум-фильтрах?
Лекция 10. Фильтрование в вакуум-фильтрах
10.1. Барабанные вакуум-фильтры.
10.2. Дисковый вакуум фильтр.
10.3. Ленточный вакуум-фильтр.
10.4. Схемы фильтрования.
10.5. Выбор вакуум-фильтров.
10.6. Контрольные вопросы.
10.1. Барабанные вакуум-фильтры
По разности давлений по обе стороны фильтрующей перегородки фильтры разделяются на вакуум-фильтры и фильтры, работающие под давлением (фильтр-прессы).
Различают фильтры периодического и непрерывного действия (нутч-фильтры, фильтр-прессы и соответственно дисковые, барабанные, ленточные и др.).
На обогатительных фабриках применяют в основном вакуум-фильтры непрерывного действия: барабанные разных типов, дисковые, ленточные и др.
Барабанные вакуум-фильтры применяют для обезвоживания рудных суспензий. Различают барабанные фильтры с наружной и внутренней фильтрующей поверхностью, а также со сходящим полотном.
Барабанные фильтры (рис. 10.1, а) с наружной фильтрующей перегородкой выпускают с площадью фильтрования от 5 до 40 м2 от БОУ 5-1,8 до БОУ 40-3. Диаметры барабанов от 1,8 до 3 м. Число секций 24. Толщина кека на поверхности барабана 5 мм за время фильтрования не более чем за 4 минуты. Число оборотов 0,6-6,2 об/мин.
Барабан погружен частично (~ 40 % фильтрующей поверхности) в суспензию. Поверхность барабана покрыта перфорированными стальными листами с отверстиями размером 5 мм. Сверху на эти листы натягивается фильтровальная ткань. Внутренняя полость барабана разделена в радиальном направлении на секции, каждая из которых соединена трубами с цапфой. К торцам пустотелых цапф пружинами прижаты распределительные головки со сменными шайбами, которые служат для подключения внутренних секций фильтра к вакуум-проводам и трубам, подающим сжатый воздух и отводящим фильтрат.
Вращение барабана фильтра осуществляется от электродвигателя через редуктор, часто с бесступенчатым вариатором скоростей. Мешалка имеет отдельный привод, состоящий из электродвигателя, редуктора, пары шестерен и системы рычагов.
Рис. 10.1 Барабанный вакуум-фильтр с наружной фильтрующей поверхностью:
а – общий вид:
1 – барабан; 2 – полая цапфа; 3 – распределительная головка; 4 – ванна; 5 – мешалка; 6 – привод; 7 – трубы; 8 – вертикальная перегородка
б – распределительная головка:
1 – камеры для отвода фильтрата; 2 – камера для подачи сжатого воздуха; 3 – камера для регенерации
в – ячейковая шайба
Работа вакуум-фильтра происходит в две фазы: при нахождении в суспензии части фильтрующей поверхности барабана происходит фаза накопления осадка, при выходе этого участка из ванны происходит просушка осадка воздухом. Съем осадка производится в конце фазы просушки сжатым воздухом и ножом.
Распределительная головка (рис. 10.1, б) применяется на барабанных и дисковых вакуум-фильтрах всех типов и состоит из пустотелого литого корпуса, прижимаемого к валу при помощи пружинного устройства. В корпусе головки предусмотрены камеры 1 для отвода фильтрата при наборе и сушке осадка, камера 2 для подачи сжатого воздуха при отдувки осадка и камера 3 для регенерации ткани водой или сжатым воздухом. К корпусу головки крепится распределительная шайба с отверстиями, размеры которых равны размерам отверстий соответствующих камер головки. На торцевой поверхности цапфы укреплена ячейковая шайба (рис. 10.1, в), предохраняющая торцы вала от износа, с числом отверстий, равным числу отверстий вала. Ячейковая шайба головки под давлением пружинного устройства плотно прилегает к распределительной шайбе. При вращении цапфы уплотнительная шайба и распределительная головка остаются неподвижными, вращается только ячейковая шайба. При вращении отверстия ячейковой шайбы вала сообщаются с полостями камер головки, в результате этого в секторах барабана создается вакуум или избыточное давление воздуха.
Процесс фильтрования осуществляется по следующей схеме. Пульпу подают в ванну фильтра, где происходит перемешивание мешалкой. В зоне А секторы барабана находятся под разрежением, поэтому на поверхности фильтроткани откладывается слой осадка. Вода проходит через поры фильтроткани и попадает во внутреннюю полость барабана, откуда отводится через распределительную головку, зона Б – зона подсушки осадка. Под действием вакуума через осадок просасывается воздух, вытесняя влагу, содержащуюся в порах. Зона В – зона отдувки осадка. В зоне Г происходит регенерация фильтровальной ткани. Поры ткани очищаются от частиц твердого с помощью подачи воды или сжатого воздуха.
Недостатки: занимают большую площадь и объем при малой площади фильтрующей поверхности, требуется длительное время для крепления фильтровальной ткани и замена при порыве. В последнее время предпочитают устанавливать дисковые вакуум-фильтры, обладающие большей производительностью.
К достоинствам барабанных фильтров относятся: сравнительная простота конструкции и обслуживания, возможность регулировать соотношение зон набора и просушки, возможность эффективно обезвоживать растрескивающиеся осадки.
Барабанные вакуум-фильтры с внутренней фильтрующей поверхностью (рис. 10.2) типа ВУ25и ВУ40 изготавливают диаметром 2,5 и 2,8 м, с поверхностью фильтрования 25 и 40 м2.
О
бъем
между наружной сплошной поверхностью
барабана и внутренней фильтрующей
поверхность разделен перегородками на
секции, которые соединены с распределительной
головкой через каналы. Суспензия подается
внутрь барабана, частицы твердой фазы
оседают на фильтрующую поверхность под
действием вакуума и силы тяжести, образуя
осадок, который при дальнейшем повороте
барабана проходит зоны сушки и съема.
Осадок в зоне отдувки падает в воронку
и удаляется транспортером.
Применяют для фильтрования грубозернистых быстро расслаивающихся пульп, скорость осаждения более 8 мм/с.
Величина вакуума, при которой удерживается осадок на сводчатой поверхности барабана, достигает до 20 кПа. Высота осадка 3 – 6 мм за 4 мин.
Недостатки: большой расход электроэнергии, неудобство замены ткани.
Барабанный вакуум-фильтр со сходящим полотном (рис. 10.3) представляет собой барабан с перфорированной поверхностью. Барабан опущен в ванну с мешалкой для поддержания частиц во взвешенном состоянии. К цапфам барабана прижаты распределительные головки, обеспечивающие соединение ячеек цапфы и поверхности барабана с зонами разрежения и избыточного давления.
Фильтровальное полотно огибает барабан в зоне набора и подсушки осадка, а ролики обеспечивают натяжение полотна. После съема на разгрузочном ролике и зачистки полотна ножевым устройством осуществляется двусторонняя промывка полотна водой из брызгал.
Рис. 10.3. Барабанный вакуум-фильтр со сходящим полотном:
1 – ванна; 2 – барабан; 3 – разгрузочный ролик; 4 – нож; 5 – брызгала; 6 – промывной ролик; 7 – фильтровальная ткань; 8 – лоток; 9 – направляющий ролик
Использование такой промывки позволяет вести процесс при повышенной частоте вращения барабана и толщине осадка до 2 – 3 см и повысить производительность фильтра в 1,5-2 раза по сравнению с обычными барабанными вакуум-фильтрами.
Работает на разжиженных трудно фильтруемых пульпах с малым содержанием твердого, где требуется частая регенерация ткани, зона отдувки отсутствует, производительность регулируется скоростью вращения. Величина вакуума 70 кПа.