книги / Технология лаков и красок

Рис. Ц.1. Ультразвуковой сгуститель:

фильтров-сгустителей осадок мож­ но промыть в воде и повторно от­ жать.

Применяются патронные вакуумсгустители, объединенные с грави­ тационными сгустителями непрерыв­ ного действия. При работе такого сгустителя крупные частицы оседа­ ют на дно, а частично осветленная суспензия фильтруется через патро­ ны, и осадок сбрасывается также на дно. Разгрузка в этом случае произ­ водится при помощи гребковой ме­

шалки. Преимуществом патронных фильтров является возмож­ ность получения шлама с меньшей влажностью, чем в обстойниках непрерывного действия, и создания аппаратов с большой поверх­ ностью фильтрации. К недостаткам патронных фильтров молено отнести слоленость их конструкции.

Ультразвуковые сгустители

Работа ультразвуковых сгустителей (рис. 11.1) основана на отделении твердой фазы от суспензии при прохоледении суспензией сетки-мембраны, колеблющейся с ультразвуковой частотой. Сус­ пензия, подаваемая в сосуд 1 под сеткой-мембраной 2, осветляется при прохоледении через сетку-мембрану и вытекает из верхней части сосуда. Шлам оседает на дне сосуда и выводится из него при помощи шнека 4. Сетка-мембрана приводится в колебательное двил<ение от магнитнострикционного вибратора 3.

ФИЛЬТРЫ

В производстве пигментов широкое применение находят фильт­

ры:

1)для удаления влаги из суспензии перед сушкой;

2)для замены отстойников-сгустителей при малых скоростях отстаивания суспензий;

3)для отмывки осадка при малом расходе воды;

4)для контрольной очистки растворов;

5)для непрерывной подачи водных паст в сушилки и печи непрерывного действия и т. д.

При выборе типа фильтра должны учитываться следующие

факторы:

а) масштабы производства;

351

жет осуществляться вручную, электромеханически и гидравличе­ ски. В пигментных цехах применяют рамные фильтр-прессы, обеспечивающие фильтрование суспензии с любой дисперсностью и концентрацией твердой фазы, плотную набивку рам осадком, его промывку и дополнительное обезвоживание продувкой сжатым воздухом. При фильтрации агрессивных суспензий применяют де­ ревянные плиты и рамы. Вследствие того что при использовании фильтр-прессов неизбежно использование ручного труда при сбор­ ке и очистке фильтра, а также значительные потери продукта, их применяют в настоящее время редко.

Листовые фильтры. Листовые фильтры работают по методу

погружения фильтрующей поверхности в резервуар с суспензией. Фильтры этого типа применяются главным образом в производ­ ствах двуокиси титана. Различают три вида листовых фильтров: работающие под вакуумом, под гидростатическим давлением столба жидкости и под давлением сжатого воздуха. Фильтрующие элементы листовых фильтров представляют собой плоские сетча­ тые или рифленые плиты, либо каркасные рамы. Фильтрующей перегородкой служит специальная ткань или намывной слой. На фильтрах можно производить также промывку осадка.

Л и с т о в о й в а к у у м - ф и л ь т р (рис. 11.3) состоит из нескольких резервуаров прямоугольной формы / и 5 и комплекта фильтрующих плит 3. Первый резервуар заполняется суспензией, а последующие служат для промывки осадка. Группа фильтрующих плит укрепляется на стальных балках и присоединена к вакуумной установке. Подъем и опускание этой группы плит, а также е'е перемещение вдоль резервуаров производится при помощи тель­ фера 4. Для промывки осадка группу плит переносят в резервуар с промывной водой, поддерживая при этом вакуум на таком уровне, чтобы осадок оставался на плитах. Промывка осадка производится также под вакуумом. Для обезвоживания осадка через него про­ сасывают воздух. Затем при воздействии сжатого воздуха осадок сбрасывается с плит. В качестве фильтрующей ткани применяют шинельное полотно или перхлорвиниловую ткань ПЦ. Для взмучи­ вания суспензии в резервуар подают воздух через барботеры, лежащие у дна резервуа­ ра. Фильтрация прово­ дится при вакууме 53—

г и д р о с т а т и ч е с к и м д а в л е н и е м ( м е ш о ч -

Рис. 11.3. Листовой вакуум-фильтр:

1 и 5—резервуары: 2—коллектор; 3—комплект фильтрующих плит; 4 —тельфер; 6— бункер.

953

ный фил ь т р) . Суспензия поступает в фильтр (см. рис. 11.2, в] из бака постоянного уровня, находящегося , на 3—5 м выше филь­ тра, и заполняет резервуар 4> снабженный герметичной крышкой 3. Фильтрат, пройдя фильтрующий элемент /, поступает в сборный желоб. Благодаря малому перепаду давления при фильтрации промывка осадка на фильтре не производится. Шлам удаляется с помощью шнека 5. Разгрузка осадка осуществляется смыванием его с фильтрующих элементов при помощи струй воды. Мешочные фильтры применяют главным образом для контрольной фильтра­ ции суспензий с небольшим содержанием осадка. Корпус, фильтра изготавливают из стали и защищают свинцом, винипластом или гуммированием. Рамы выполняют из винипласта или гуммирован­ ной стали.

Для повышения скорости фильтрации применяют в качестве добавки древесную муку или инфузорную землю.

Л и с т о в о й ф и л ь т р , р а б о т а ю щ и й п о д д а в л е н и -

ный резервуар цилиндрической формы, внутри которого находятся фильтрующие элементы 2 в форме дисков, соединенные коллекто­ ром 3 для отвода фильтрата. Верхняя часть цилиндрического кор­ пуса 4 жестко закреплена на станине 6 фильтра; нижняя часть корпуса 5 соединена шарнирно с верхней и может откидываться вниз. Суспензия поступает в корпус фильтра под давлением до 0,3 МПа через нижний патрубок. Фильтрат по внутренним трубкам фильтрующих элементов выводится в коллектор. После отложения на фильтрующих элементах осадка суспензия выдавливается из корпуса фильтра в питающую емкость. Осадок промывается водой под давлением и удаляется при откидывании нижней части цилин­ дра.

и железоокисных пигментов. Вакуум-фильтр представляет собой ленточный транспортер, в котором непрерывно движется пористая резиновая лента, натянутая на два барабана 2 и систему роликов 6. Один из барабанов является приводным. Поверх ленты наложена фильтрующая ткань 7 . Лента с фильтрующей тканью скользит над вакуум-камерой 5. На плоской поверхности вакуум-камеры имеют­ ся отверстия, расположение которых совпадает со спускными от­ верстиями в резиновой ленте. Суспензия подается по желобу на ленту, над которой в зоне промывки установлены форсунки 4 для промывной воды. Осадок сходит с ленты при ее перегибе на разгрузочном валике. Фильтр работает как нутч-фильтр с движу­ щейся поверхностью фильтрации.

К достоинствам ленточных вакуум-фильтров можно отнести простоту конструкции и непрерывный режим работы.

Барабанные вакуум-фильтры (рис. 11.2, а) применяются в про* изводствах двуокиси титана, литопона и свинцовых белил. Бара­

354

банный вакуум-фильтр представляет собой барабан 3, частично погруженный в резервуар (корыто) 1 с суспензией, которая взму­ чивается мешалкой 2, совершающей возвратно-поступательное движение. Фильтрация суспензии,- промывка и обезвоживание производятся при помощи вакуума, создаваемого под цилиндриче­ ской поверхностью барабана. Осадок с цилиндрической поверхно­ сти барабана удаляется с помощью ножа, шнуров 4, съемного валика или других приспособлений. Цилиндрическая поверхность барабана покрыта фильтрующей тканью и разделена радиальными перегородками на большое число секций. Каждая секция соедине­ на с распределительной головкой трубками, по которым секция сообщается с линией низкого и высокого вакуума, атмосферой и линией сжатого воздуха. При вращении барабана такая смена про­ исходит непрерывно. Таким образом, в каждой секции барабана последовательно происходит набор суспензии, промывка, удаление влаги и разгрузка осадка. Частота вращения барабана I об/мин. Низкое разрежение поддерживается на уровне от 13—53 кПа, высокое — на уровне от 75—80 кПа. Наиболее распространенные фильтры имеют поверхность фильтрации 20—40 м2. При примене­ нии фильтров в агрессивных средах основные части фильтра вы­ полняются из гуммированной стали или дерева.

Дисковые вакуум-фильтры. Дисковые вакуум-фильтры работа­ ют по принципу барабанных вакуум-фильтров с ножевым съемом осадка. Фильтрующей поверхностью в дисковых вакуум-фильтрах служат диски, погруженные частично в корыто с суспензией. Дис­ ковые фильтрующие элементы закреплены на пустотелом вале, разделенном радиальными перегородками на отдельные секции, соединенные с распределительной головкой. Последовательность операций фильтрации такая же, как при фильтрации на барабан­ ных вакуум-фильтрах. Каждый диск снабжен парой съемных но­ жей, сбрасывающих пасту в лоток. Диски расположены верти­ кально, что не позволяет вести промывку осадка на них. В тех случаях, когда не требуется промывка осадка, дисковые вакуумфильтры имеют преимущество перед барабанными. Они более компактны и при равных габаритах имеют более развитую поверх­ ность фильтрации.

ЦЕНТРИФУГИ

Центрифуги служат для разделения суспензий в поле центро­ бежных сил на твердую и жидкую фазу и классификации суспен­ зий по плотности и размеру частиц. По сравнению с фильтрами и сгустителями можно отметить ряд преимуществ центрифуг:

1) высокую производительность при малых габаритах;

2)низкую влажность осадков, что позволяет исключить про­ цессы сушки;

3)возможность промывки осадков небольшим количеством

воды;

355

Рис. 11.4. Схемы оборудования для центрифугирования:

а—трехколонная центрифуга: / — стойка станины (колонна); 2—кожух; 3—барабан; 4— крышка;

4)возможность разделения тонких взвесей;

5)высокую механизацию операции, что создает возможность автоматизации процесса. Кроме того, при использовании центри­ фуг отпадает потребность во вспомогательной аппаратуре.

К недостаткам центрифуг по сравнению с фильтрами следует отнести:

1)более сложную конструкцию аппаратов;

2) повышенную (по сравнению с фильтрами) энергоемкость. Центрифуги применяются в производствах двуокиси титана,

ультрамарина, кронов, литопона и других пигментов.

В производстве пигментов применяются центрифуги следующих

3)автоматические центрифуги;

4)фильтрующие центрифуги непрерывного действия с вы­ грузкой осадка пульсирующим поршнем;

5)центрифуги непрерывного действия с горизонтальным ко­ ническим барабаном и шнековой выгрузкой осадка.

Трехколонные центрифуги периодического действия. Трехко­ лонные центрифуги (рис. 11.4, а) применяются в производстве уль­ трамарина. Основной частью центрифуги является барабан 3 с отверстиями, вращающийся вокруг вертикального вала внутри ко­ жуха 2. Барабан и кожух подвешены с помощью пружинных тяг к

356

трем колоннам /, расположенным под углом 120°. Барабан цент­ рифуги приводится вЪ вращение снизу от электродвигателя 5 при помощи клиноремениой передачи. Торможение барабана произво­ дится при помощи ручного тормоза. Стенки барабана покрываются сеткой, а по ней — фильтрующей тканыо. Крышка 4 кожуха сбло­ кирована с электродвигателем таким образом, что двигатель не может быть включен при открытой крышке. Выгрузка осадка про­ изводится вручную при остановленном барабане центрифуги.

Подвесные фильтрующие центрифуги периодического действия. Подвесные фильтрующие центрифуги (рис. 11.4,6) применяются в производствах двуокиси титана для отделения кристаллов желез­ ного купороса израствора сульфата титана. Основной частью центрифуги является барабан 2 с отверстиями, вращающийся во­ круг вертикального вала 6 внутри кожуха 1. В отличие от трехко­ лонной центрифуги вал подвешен сверху на шарнирной опоре. Это дает возможность выгружать продукт через днище центрифуги и улучшает балансировку барабана. Отверстие в днище барабана закрывается во время фильтрации и промывки осадка конусом. При разгрузке осадка конус поднимается лебедкой. Внутренняя поверхность барабана покрывается сеткой, а по ней — фильтрую­ щей тканыо (при агрессивных средах — сеткой из винипласта и фильтрующей тканыо из хлорина). Барабан центрифуги помещен в кожух, снабженный откидной крышкой. В коническом днище ко­ жуха имеются патрубки для удаления фильтрата и промывных вод. Отверстие днища кожуха закрывается поворотной крышкой. Привод вала центрифуги осуществляется от электродвигателя 5 через редуктор, расположенный сверху. Пульпа поступает сверху через отверстие в крышке кожуха. Для работы с неагрессивными средами основные части центрифуги выполняют из углеродистой стали, а при работе с агрессивными средами применяют гуммиро­ ванную сталь или нержавеющую сталь специальных марок. Часто­ та вращения барабана при работе центрифуги различная: меньшая в начальный период фильтрации и большая при отжиме и промыв­ ке осадка. В производстве пигментов применяют подвесные цент­

отделения кристаллов железного купороса из раствора сульфата титана. Работа центрифуги аналогична описанной для центрифуг периодического действия. Однако весь цикл центрифугирования, включая выгрузку осадка, производится автоматически, без оста­ новки барабана центрифуги.

В производстве пигментов распространены автоматические центрифуги с горизонтальным расположением вала и со скребко­ вым съемом осадка.

Барабан 6 центрифуги вращается на горизонтальном валу 8 и представляет собой перфорированный ротор с днищем 5 с одной стороны и кольцевым бортом — с другой. Стенки барабана обкла-

357

дываются ситом-сеткой с небольшими отверстиями и в случае необходимости — фильтрующей тканью. Края сетки прижимаются к барабану пружинными кольцами. Барабан приводится во вра­ щение от электродвигателя при помощи клиноременной передачи. Суспензия подается сбоку через питающую трубку с щелевидным раструбом. Автоматический клапан отключает подачу при задан­ ной толщине слоя осадка, после чего производится отжим фильт­ рата, промывка осадка водой, подающейся через форсунки, и отжим промывных вод. Прижим скребка для срезания осадка про­ изводится при помощи поршня, который движется в цилиндре под давлением масла. Осадок, срезанный скребком, падает в наклон­ ный лоток 9 и удаляется из центрифуги. В центрифугах с большой глубиной барабана для выгрузки осадка применяют шнек. Пре­ имуществами автоматических центрифуг по сравнению с подвес­ ными являются: сокращение продолжительности цикла, полная механизация и автоматизация всех операций и высокая произво­ дительность. Отечественные автоматические центрифуги АГ-800 и АГ-1800 имеют барабан диаметром 800 и 1800 мм.

осадка пульсирующим поршнем применяются в производствах двуокиси титана для отделения кристаллов железного купороса из раствора сульфата титана. Эти центрифуги отличаются от описан­ ных выше автоматических центрифуг с ножевым съемом осадка главным образом тем, что все стадии обработки на ней суспензии протекают одновременно, а выгрузка осадка производится по­ ршнем-толкателем. Фильтрующей перегородкой служит цилиндри­ ческая поверхность барабана, имеющая щелевые отверстия разме­ ром от 0,25—0,30 мм в наиболее узком сечении. Центрифуги этого типа работают в замкнутом цикле со сгустителями непрерывного действия, в которых производится загущение суспензии для пред­ отвращения свободного прохождения суспензии через щелевые отверстия фильтрующей поверхности барабана. Размер зерен сус­ пензии— более 150—200 мкм. В центрифуге можно производить промывку осадка при помощи водяных форсунок. Промытый и обезвоженный осадок выгружается из центрифуги через разгру­ зочный патрубок на транспортер. Центрифуги изготавливаются из нержавеющей стали. Отечественные центрифуги типа НГП имеют диаметр ротора 800 и 1200 мм.

Ц е н т р и ф у г и н е п р е р ы в н о г о д е й с т в и я со ш н е ­

производстве двуокиси титана, литопона и кронов. Горизонтальный конический барабан 5 центрифуги, имеющий с обеих торцов крыш­ ки Зу отлитые совместно с полыми цапфами, вращается на валу 2 центрифуги. Вал приводится во вращение от электродвигателя при помощи клиноременноц передачи и редуктора. В барабане,

358

находящемся в кожухе 4, имеется шнек, сидящий на ступенчатом валу. К ступенчатому валу приварены донья, одно из которых закреплено к сплошному валу, проходящему через цапфу и редук­ тор, а другое — к полому валу 7, вращающему цапфу. Другая полая цапфа вмонтирована в редуктор /. Крепление цапф бараба­ на, валов, шнека и конструкция редуктора позволяют шнеку вра­ щаться с большей частотой вращения, чем барабан центрифуги. Суспензия поступает в полый вал по кольцевому пространству трубы, место ввода которой можно менять. Полый вал имеет поперечное перегородки и прорези, через которые суспензия попа­ дает в барабан. Промывная вода поступает по внутренней трубе в полый вал и через прорези в нем попадает в барабан. При враще­ нии барабана образуются две зоны обработки осадка — зона осаждения и зона сушки. Зона сушки, в свою очередь, может быть разделена на зону промывки и зону сушки осадка. Осадок лопа­ стями шнека со стенок барабана перемещается к узкому торцу барабана и выгружается через окна в торцевой крышке. Фильтрат и промывные воды выбрасываются из барабана через сливные окна 6 в кожух центрифуги и удаляются через патрубки. Преиму­ ществами центрифуг НОГШ является их высокая производитель­ ность и возможность проведения на них тонкой классификации суспензий с большой концентрацией твердой фазы. Отечественные центрифуги НОГШ выпускаются с диаметрами барабанов 230, 600 и 800 мм. Основные части центрифуги изготовлены из нержа­ веющей стали.

СУШИЛКИ

Сушилки, применяемые для производства пигментов, служат для удаления избыточной влаги из сырья введением его в процессе производства, для сушки сырья или полуфабриката с целью уда­ ления влаги перед прокалкой или измельчением и готовой продук­ ции. В производствах пигментов применяются следующие виды сушилок:

1)ленточно-петлевые;

2)' камерные;

3)барабанные атмосферные (без гребков,и с гребками);

4)барабанные вакуум-сушилки;

5)вальцеленточные;

6)с вращающимися полками;

7)для сушки во взвешенном состоянии и «кипящем» слое;

8)для сушки инфракрасным излучением;

9)распылительные.

Ленточно-петлевые сушилки. Ленточно-петлевая сушилка (рис. 11.5) применяется для сушки литопона и представляет собой камерную многозонную сушилку непрерывного действия. В сушил­ ке осуществляется промежуточный подогрев и возврат воздуха по зонам. Сушильная камера 4 выполнена из металлического каркаса,

359

А - А

ТГЧ

H J

AAAAA/ 77AA7 7A A /AAAAAA777 AAAAAAAA/ A A A A W A ; A; / / W > ’ААА/АААААААААУ/УУг 'АУААААААААУУА777АААА7АУАААААААУ

-Л

А

Рис. 11.5. Ленточно-петлевая сушилка:

1—питатель; 2—валки; 3—лента; 4—сушильная камера; 5—осевой рециркуляционный вен­ тилятор; 6—ударное устройство; 7—паровые трубчатые калориферы.

покрытого полыми стальными щитами с теплоизоляцией. Внутри камеры непрерывно-движется лента 3, изготовленная из тонких изогнутых металлических пластинок, соединенных между собой проволокой с образованием звеньев, которые, в свою очередь, об*.' разуют бесконечную ленту. Подвергающаяся сушке паста литопо­ на, пройдя через питатель 1, впрессовывается в ленту с помощью специальных валков 2. Лента, перемещаясь по сушилке, образует петли. При выходе ленты из камеры ударное устройство 6 выбивает высушенный литопон из ячеек ленты. Воздух в сушилке подогре­

Камерные сушилки (рис. 11.6, а) применяются для сушки ульт­ рамарина, железной лазури, кронов в цехах с небольшим объемом производства и являются сушилками периодического действия. Они представляют собой камеру из стальных листов, покрытую тепловой изоляцией. В камеру 1 ввозятся вагонетки 5, имеющие ряд горизонтальных полок. На полки ставятся противни с влажным материалом. Камера разбита на три горизонтальные секции, или зоны. Холодный воздух засасывается вентилятором 3 через смеси­

360