![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Фильтрование
Фильтрованием называется процесс разделения твердой и жидкой фаз пульпы с помощью пористой перегородки под действием разности давлений, создаваемой разряжением или избыточным давлением воздуха. Жидкая фаза при этом проходит через пористую перегородку в виде фильтрата, а твердая задерживается на ее поверхности, образуя слой осадка — кека. Разность давлений в пресс-фильтрах создается подачей пульпы на фильтрующую перегородку под давлением выше атмосферного, а в вакуум-фильтрах — созданием вакуума за пористой перегородкой ниже 0, 1 МПа. В качестве пористой перегородки используют синтетические, реже хлопчатобумажные и шерстяные ткани, иногда металлические сетки с отверстиями 0, 1—0, 2 мм. Для обезвоживания угольных и рудных суспензий на обогатительных фабриках применяют преимущественно вакуум-фильтры, которые по конструкции основного рабочего органа разделяются на дисковые, барабанные и ленточные. В дисковых вакуум-фильтрах (рис. 9.3, а) фильтрация осуществляется через боковую поверхность фильтрующих элементов — секторов, закрепленных на вращающемся от привода 3 валу и образующих сплошной диск 2, погруженный нижней частью в ванну 6 с пульпой, подаваемой сверху или через ее днище. Мешалка 4, совершая качательное маятниковое движение вокруг вала 1, взмучивает пульпу. Каждый сектор (рис. 9.3, б, в) представляет собой обтянутую тканью фильтрующую камеру 8 из дерева (см. рис. 9.3, б), металла (см. рис. 9.3, в) илисинтетического материала, подсоединенную через патрубок 9 (с помощью шпильки, накладки и гайки) к продольному каналу 10 пустотелого вала 1, конец которого входит в обойму распределительной головки 3 (см. рис. 9.3, а). Число секторов равно числу продольных каналов, которые при вращении вала (с частотой 0, 13—2 мин-1) поочередно совмещаются с окнами неподвижной распределительной головки (рис. 9.3, в), находящимися под вакуумом (окна 11, 13) через патрубок 12 и давлением (окна 14, 17) сжатого воздуха, подводимого через патрубки 15 и 16. Рис. 9.3. Схема дискового вакуум-фильтра (а), фильтрующих секторов (б) и распределительной головки (в) В период, когда сектор погружен в пульпу, соответствующий продольный канал вала соединяется с системой вакуума через окна 11 и происходит отсасывание жидкости через ткань с образованием на ней осадка -кека нарастающей толщины. При выходе из пульпы сектор продолжает некоторое время сообщаться с вакуумом через окна 13, вызывая уплотнение и просушку кека воздухом. Затем продольный канал вала соединяется с окном 14, подключенным к линии сжатого воздуха, и происходит отдувка кека от фильтроткани с последующим снятием его боковыми ножами 5, армированными резиной. При подключении к окну 17 фильтроткань продувается сжатым воздухом с целью очистки ее отверстий. Затем цикл фильтрования повторяется. Преимуществом дисковых фильтров является большая фильтрующая поверхность и возможность быстрой замены любого сектора при выходе из строя фильтроткани. При числе дисков от 2 до 14 и диаметре их от 1, 8 до 2, 5 м общая площадь фильтрующей поверхности составляет 9—100 м2. Барабанный вакуум-фильтр с внешней фильтрующей поверхностью (рис. 9.4) состоит из вращающегося на подшипниках 3 перфорированного барабана 5, покрытого фильтротканью 6 и погруженного в ванну 7 с пульпой, перемешиваемой мешалкой 9 маятникового типа. Рис. 9.4. Схема барабанного вакуум-фильтра с внешней фильтрующей поверхностью Внутри поверхность барабана разделена на продольные полые секции, соединенные отводящими фильтрат трубами 4 с секциями пустотелых цапф 5. К торцевым поверхностям цапф прижаты распределительные головки 2, через окна которых производится попеременное соединение отдельных секций барабана с вакуумом и давлением. Принцип работы фильтра аналогичен дисковому вакуум-фильтру. За один оборот барабана совершается полный цикл фильтрации: образование, подсушка и отдувка кека, регенерация фильтроткани. По сравнению с дисковыми фильтрами барабанные вакуум-фильтры более пригодны для обезвоживания труднофильтруемых продуктов, поскольку они позволяют монтировать приспособления для дополнительного удаления влаги из кека во время фильтрации: устройства для промывки кека и заглаживания трещин, хлопуши, рыхлители, отжимные ролики и вибраторы. Фильтры с предварительным нанесением на барабан поверх ткани слоя кизельгура, целлюлозы или других фильтрующих материалов используются для получения фильтрата высокой степени чистоты. Магнитные фильтры (с расположенным внутри их магнитными системами) предназначены для обезвоживания магнетитовых концентратов. К существенным недостаткам вакуум-фильтров с внешней фильтрующей поверхностью относятся большая площадь и объем при малой фильтрующей поверхности, длительное время, необходимое для крепления фильтроткани и ее замены при порыве. При изменении диаметра барабана от 1, 75 до 3 м и его длины от 0, 95 до 4, 4 м фильтрующая поверхность возрастает с 5 до 40 м2. Барабанные фильтры с внешней фильтрующей поверхностью, как и дисковые фильтры, изготовляют в обычном (типа БОУ, ДУ) и кислотостойком (БОК, ДК) исполнении для фильтрования тонкозернистых материалов с верхним пределом крупности 65—70 % класса -0, 074 мм. Для фильтрования материалов большей крупности используют барабанные вакуум-фильтры с внутренней фильтрующей поверхностью, ленточные вакуум-фильтры и план-фильтры. В барабанных вакуум-фильтрах с внутренней фильтрующей поверхностью фильтрующие секции общей площадью от 10 до 40 м2 расположены на внутренней поверхности сплошного барабана диаметром 2, 7 м и длиной от 1, 2 до 5, 2 м. Продольные каналы между барабаном и фильтротканью соединены, как и у барабанных фильтров с внешней фильтрующей поверхностью, с каналами полой цапфы, которые через распределительную головку подключаются при вращении барабана к вакууму или сжатому воздуху. Пульпа подается внутрь барабана, кек отдувается в верхней его части и падает на ленту конвейера, удаляющего его из барабана. Ленточный вакуум-фильтр (рис. 9.5, а) представляет собой бесконечную резиновую ленту 5 с отверстиями, покрытую фильтротканыо и натянутую на приводной 1 и натяжной 6 барабаны. Рис. 9.5. Схема ленточного фильтра (а) и планфильтра (б)
Борта ленты скользят со скоростью 0, 01— 0, 167 м/с по двум направляющим планкам 3, а средняя ее часть прилегает к колосниковой решетке над вакуумной камерой 2, соединенной патрубками с коллектором для фильтрата. Пульпа поступает из питающего лотка 4, образующийся слой кека снимается ножевым устройством 9 на приводном барабане. Нижняя часть ленты, поддерживаемая роликами 7, может подвергаться промывке устройством 8 с целью регенерации фильтроткани. В планфильтре (рис. 9.5, б) горизонтальная тарель 2 устанавливается на раме 1 и приводится во вращение через редуктор 5 электродвигателем 6, покрыта сверху перфорированным диском 3, на который натягивается фильтровальная ткань. Пространство между диском и дном тарели разделено на ряд секций, сообщающихся каналами с распределительной головкой 4, которая при вращении тарели последовательно соединяет ее секции с вакуумом (при отсосе фильтрата) или со сжатым воздухом (при подсушке кека, его отдувке и регенерации ткани). Цикл фильтрования совершается за один оборот тарели. Пульпа на фильтрующую поверхность подается сверху. Слой образующегося кека снимается с диска вращающимся от электродвигателя 8 шнеком 7. Недостатком планфильтра и ленточных вакуум-фильтров является малая площадь их фильтрующей поверхности (до 10 м2), достоинством — возможность промывки кека. Вакуум-фильтры работают при вакууме 0, 04—0, 09 МПа и давлении сжатого воздуха при отдувке кека до 0, 05 МПа. Удельная производительность их увеличивается, а влажность кека уменьшается с увеличением вакуума и температуры пульпы, крупности материала и содержания твердого в фильтруемой пульпе, при уменьшении содержания в ней шламистых частиц, забивающих поры фильтроткани, и осуществлении магнитной флокуляции материала или флокуляции его под действием гидрофобизирующих реагентов. При добавке синтетических флокулянтов забивка пор уменьшается и производительность фильтров возрастает, однако влажность кека при этом также возрастает (из-за внутрифлокулярной воды) на 1, 5—2 %. Аналогичное влияние оказывает увеличение скорости движения фильтрующей поверхности. Удельная производительность дисковых и барабанных фильтров с внешней фильтрующей поверхностью составляет 0, 1—2 т/(м2∙ сут) при влажности кека 8—25 %, барабанных фильтров с внутренней фильтрующей поверхностью — 0, 6-1, 15 т/(м2∙ сут) при влажности кека 10, 5 -14 %, ленточных и планфильтров — 0, 3—10 т/(м2∙ сут) при влажности кека 9—20 %. В вакуум-фильтровальных установках применяют в зависимости от конкретных условий производства схему с принудительным удалением фильтрата насосами или схему с самотечным удалением фильтрата (рис. 9.6). Рис. 9.6. Схемы вакуум-фильтровальных установок с принудительным (а) и самотечным (б) удалением фильтрата
По первой из них (рис. 9.6, а) фильтрат из вакуум-фильтра 1 отсасывается по трубопроводу 4 в ресивер 2, откуда выкачивается центробежным насосом 9. Расстояние h от нижней точки ресивера 2 до оси насоса 9 должно составлять не менее 600 мм; на трубопроводе, соединяющем под углом 45° ресивер и насос, устанавливается обратный клапан. Во избежание попадания фильтрата в вакуум-насос 5 на высоте 10, 5 м над гидрозатвором 8 установлена ловушка 7 для окончательной очистки воздуха от фильтрата, который самотеком попадает в гидрозатвор по барометрической трубе 3. Сжатый воздух для отдувки кека поступает от воздуходувки 6. Вторая схема (рис. 9.6, б) отличается от рассмотренной тем, что фильтрат из ресивера 2 поступает самотеком по барометрической трубе 3 в гидрозатвор 8, из которого может откачиваться насосом. Фильтр 1 и ресивер 2 в этом случае должны располагаться на высоте 10, 5 м над гидрозатвором 8. Достоинством схемы с самотечным удалением фильтрата (см. рис. 9.6, б) является простота и надежность в работе; недостатком — возможность зашламования гидрозатвора и необходимость устанавливать фильтры и ресиверы на высоте 10— 10, 5 м. Преимущество схемы с принудительным удалением фильтрата (см. рис. 9.6, а) заключается в экономии высоты здания и устранении зашламования системы при хорошей работе насосов. Недостатки связаны с дополнительными затратами на насосы, большим их числом и ненадежной работой, особенно при отдельных отводах фильтрата от секций набора и просушки кека, необходимостью строгого контроля уровня фильтрата в ресивере и более сложным обслуживанием вакуум-фильтровальных установок. Пресс-фильтры (рис. 9.7) применяются для обезвоживания труднофильтруемых и разжиженных тонкодисперсных суспензий под действием избыточного давления. Рис. 9.7. Принципиальная схема пресс-фильтра типа ФПАК. Они получают все более широкое распространение на предприятиях, использующих комбинированные схемы переработки полезных ископаемых, и при решении проблем водно-шламового хозяйства на углеобогатительных фабриках. Камерный автоматический пресс-фильтр типа ФПАК (рис. 9.7) состоит из упорной 5, опорной 12 и фильтровальных 4 плит, между которыми проходит бесконечная лента фильтроткани 8, огибающая ролики 2, где происходит съем осадка с нее ножами 1 в приемники 10. Натяжение фильтроткани производится с помощью устройства 7, промывка ее и зачистка осадка скребками — в камере регенерации 9. Фильтровальные плиты представляют собой горизонтальные камеры, перекрытые сверху тканью 8 и щелевидным ситом 16, имеющие внизу глухое конусное днище 15 для сбора фильтрата, который отводится через патрубки 14 и коллектор 11, расположенные на боковой стенке пресс-фильтра. Пресс-фильтр работает периодически. В каждом цикле сначала с помощью насоса под давлением 800—1000 кПа в резиновые уплотнительные ткани 9 накачивается вода и они плотно закрывают зазоры между плитами, зажимая фильтроткань. Затем в пространство между плитами по трубопроводу 6 и патрубкам 13 под избыточным давлением до 500 кПа подается исходная пульпа. После этого включается компрессор, нагнетающий сжатый воздух по этой же системе под давлением 400—500 кПа. Вода фильтруется через ткань, а оставшийся осадок просушивается поступающим воздухом. Отключение воды, подаваемой в уплотнительные шланги 3, приводит к изменению их формы на овальную, образованию зазора между плитами и освобождению фильтроткани 8, которая электроприводом перемещается на длину одной плиты. Работа пресс-фильтра полностью автоматизирована. Период полного цикла фильтрования составляет 3—10 мин в зависимости от крупности фильтруемого материала и консистенции пульпы. Преимущество пресс-фильтров, по сравнению с вакуум-фильтрами, заключается в получении более чистого фильтрата и меньшей влажности осадка; недостатком их является сложность конструкции, малая производительность и большие эксплуатационные затраты.
|