Белоглазов Фильтрование технологических пульп

Рис. 2.18. Схема фильтра с виброприставкой: 1 — виброприставка; 2 — осадок; 3 — фильтр

2,7 —2,8 %. Технические характеристики виброприставки приведены в табл. 2.3.

После установки виброприставки влажность осадка калийной суспензии снизилась до 4,5 % при неизменном значении произво­ дительности.

Активная мощность установки при работе в оптимальном ре­ жиме составляет 420 Вт, номинальная — 2640 Вт. Мощность, затра­ ченная на обезвоживание единицы массы осадка, определяется по

где Nyg — удельная мощность, Вт/(см2-м); U — напряжение питания, В; I — сила тока, А; рос — кажущаяся плотность осадка, кг/м3; F —

площадь взаимодействия, м2; hoc — высота осадочного слоя, м. В оп­

тимальном режиме N yg составляет обычно 3,5 —4 Вт/(см2-м).

Промышленные испытания установки подтвердили первона­ чальное предположение о двойственном механизме обезвоживания под действием вибраций за счет создания дополнительного воз­ мущающего ускорения, направленного против сил поверхностного натяжения, а также вследствие уплотнения и деструкции оса­ дочного слоя.

140

В укрупненном масштабе удалось получить кривые распределе­ ния влажности осадка по ширине фильтровального полотна. Мень­ шая жесткость полотна по краям в сочетании с плохими условиями оттока влаги и большей амплитудой колебаний способствуют более эффективной деструкции осадка на краях полотна.

Наряду с деструкцией под действием вибраций существуют и иные методы разрушения структуры осадков с целью интенси­ фикации процесса обезвоживания на фильтре. Одним из таких методов является дифференцированное обезвоживание слоев осадка. Суть этого метода заключается в рыхлении верхнего слоя, иногда сочетаемом с продувкой сушильным агентом.

Положительный эффект от применения таких механизмов со­ стоит в нарушении или частичном снятии верхней части слоя осадка. По образующимся каналам в глубь осадка устремляется атмосферный воздух или специальный сушильный агент, снижается удельное сопротивление осадка и создаются благоприятные условия для протекания фильтрационных процессов.

Предложено несколько конструкций устройств-разрыхлителей. Перфорация верхних слоев может осуществляться валками, специ­ альными волокушами и др. Глубина их проникновения обычно не­ велика, но в отдельных устройствах достигает двух третей толщины осадка [60].

Для приближенной оценки повышения интенсивности филь­ трации при снятии верхней части осадка можно допустить, что зависимость удельного сопротивления осадка от толщины носит линейный характер. Это допущение весьма незначительно, если осадок имеет несжимаемую структуру. Соответственно, изменение влажности осадка по его толщине также может быть описано линейной зависимостью. В таком случае в условиях постоянного давления фильтрования снижение толщины осадка вызовет про­ порциональное снижение его сопротивления, а значит, возрастет движущая сила процесса, что позволит удалять влагу из капилляров меньшего диаметра. В конечном счете это вызовет снижение остаточной влажности осадка (рис. 2.19).

При фильтрации сжимаемых осадков уменьшение их толщины также вызовет рост движущей силы процесса, но при этом структура осадка уплотнится и рост движущей силы будет менее значительным, чем в первом случае. Тем не менее, этот метод признан более эффективным при фильтрации крупнокристалли­ ческих осадков с большой толщиной и весьма высокой сжима­ емостью. Их преимущество заключается в простоте удаления верх­ него слоя.

Известно, что наибольшая влажность осадка наблюдается в непосредственной близости от перегородки. Ее значение стремится к величине влажности этого же осадка с полностью заполненными водой порами Wmax. Минимальная влажность Wmin наблюдается на

верхней границе осадочного слоя.

141

Рис. 2.19. Изменение распределения давления фильтрования Др. (а) и

остаточной влажности W (б) при «мгновенном» уменьшении высоты слоя осадка Лос

гДе Wmax — максимальная влажность осадка, %; Wmin — минимально

возможная влажность осадка, %; h — исходная высота слоя, Л = h

О С

(см. рис. 2.19); hK — высота оставшегося слоя, м; Л; — высота ус­ ловного г-го слоя, м.

Среднюю влажность исходного осадка можно определить по

Оставшемуся на перегородке осадку будет соответствовать иная функция распределения влажности по высоте:

142

средняя влажность оставшегося осадка составит

hK 0

В итоге может быть рассчитано значение окончательного влагосодержания получаемого продукта Wv Сложив влагосодержания

снятого слоя и слоя, оставшегося на перегородке после завершения

Численное значение, отвечающее W °nm , следует рассматривать

как минимально возможный эффект интенсификации. На практике расчетная величина снижения влажности может быть превышена.

Описанный способ интенсификации процесса фильтрации тех­ нически реализуем на барабанных или ленточных фильтрах при условии, что вакуумная система имеет резерв по производитель­ ности. В отсутствие такового от разрыхления слоя на стадии филь­ трации следует ожидать менее значительного эффекта. Более раци­ ональным конструктивным решением в данном случае будет использование рыхлителей при продувке осадка сушильным агентом.

143

Глава 3. Ф ильтровальное оборудование

иматериалы

3.1.Карусельные и тарельчатые фильтры

Карусельные и тарельчатые фильтры обладают схожими кон­ струкциями и применяются в одних и тех областях.

Карусельные фильтры (рис. 3.1) применяются для разделения грубодисперсных суспензий и при необходимости продолжительной и тщательной промывки осадка.

Карусельные фильтры относятся к наливным фильтрам. Про­ цесс фильтрации на них сопровождается свободным осаждением на

Рис. 3.1. Общий вид и конструкция карусельного фильтра:

I — паллеты; II — гибкие шланги; III — распределительная головка

144

фильтровальную ткань наиболее крупных частиц осадка (шлама), при этом создается дополнительный фильтрующий слой. Толщина слоя осадка таких фильтров больше, а следовательно, производи­ тельность по твердой фазе при прочих равных условиях выше.

Данный фильтр представляет собой горизонтальный враща­ ющийся вакуум-фильтр непрерывного действия с кольцевой рамой, на которой шарнирно укреплены ячейки-противни, называемые нутчами. Каждый противень соединен гибким шлангом с централь­ ной распределительной головкой. Основными узлами карусельных фильтров являются: подвижная рама, паллета, неподвижная рама, лоток для залива пульпы, лотки для подачи горячей воды и рас­ пределительная головка (рис. 3.2, а).

Подвижная рама представлена двумя концентрическими коль­ цами, соединенными между собой восьмью спицами. Наружное кольцо рамы опирается на 20 опорных роликов, внутреннее — на 12. Подвижная рама центрируется по внутреннему диаметру при помощи восьми роликов. На ней в сферических подшипниках уста­ новлены 24 фильтрующих паллеты (ковша). На внутреннем кольце подвижной рамы крепится приводное зубчатое колесо. Паллета выполнена в виде горизонтального нутча высотой 20 —30 мм с ложным днищем, на котором располагаются дренажная основа (ков­ рик) и фильтровальная ткань. Дно паллеты плоское с центральным продольным желобом, который имеет незначительный уклон для лучшего стока фильтрата. Для отвода фильтрата из паллеты на внутренний конец полой оси надет гибкий шланг, который соеди­ няется с неподвижной распределительной головкой. На наружном конце полой оси закреплен двуплечий рычаг с роликами на концах. При работе фильтра ролики катятся по рельсам, закрепленным на неподвижной раме фильтра и выполняющим роль копира. Форма рельсов обеспечивает опрокидывание ковшей в зоне выгрузки осадка и промывки ткани струей воды.

Неподвижная рама необходима для крепления направляющих рельсов, опрокидывания ковшей, а также для подвески лотков и устройств для залива пульпы и промывной воды.

Лоток для залива пульпы — емкость прямоугольного сечения внизу с регулируемой шириной загрузочной щели. Пульповой лоток распределяет суспензию по трем каналам, каждый из которых заканчивается веерообразной насадкой для равномерного залива пульпы по длине паллеты.

Лотки для подачи горячей воды на отфильтрованный от раст­ вора твердый материал (2 —3 штуки) состоят из емкостей с пере­ ливной зубчатой стенкой. Лотки могут перемещаться по рельсам для изменения места промывки.

Распределительная головка служит для осуществления трех опе­ раций: фильтрации (вакуум), промывки и сушки (вакуум) и отдувки осадка (давление). Нижняя часть головки (коллектор) имеет 24 па­ трубка (по числу ковшей). Роль золотниковых шайб исполняют кольцо и ячейковая шайба.

145

5

6

Рис. 3.2. Схемы действия карусельного фильтра:

а — конструкционная; б — принципиальная: I — паллеты; II — гибкие шланги; III — распределительная головка; 1 — паллета под загрузкой; 2 — первая промывка осадка; 3 — вторая промывка осадка; 4 — третья про­ мывка осадка; 5 — разгрузка паллеты; 6 — регенерация ткани и промывка паллеты

Привод фильтра состоит из электродвигателя, цепного вари­ атора, редуктора и приводной шестерни, входящей в зацепление с зубчатым колесом подвижной рамы. В зоне опрокидывания паллеты находится бункер для сбора осадка и смывной воды, а также брызгальное устройство для смыва твердого осадка с ткани.

146

Рабочий цикл (полный оборот карусели) включает следующие операции (рис. 3.2, б): 1) равномерную загрузку пульпы в ковш (на паллету); 2) основную фильтрацию шлама до образования сухой поверхности материала; 3) первую промывку шлама либо промыв­ ной водой после второй промывки, либо горячей водой, подаваемой равномерно из промывных лотков на всю ширину паллеты; 4) вто­ рую промывку шлама горячей водой после отжатия влаги первой промывки; 5) сушку осадка продувкой воздухом; 6) сброс промытого шлама с паллеты в шламовый бункер при повороте паллеты вокруг собственной оси на 180 °С с одновременной отдувкой материала сжатым воздухом или промывной водой в противоположном на­ правлении; 7) промывку (регенерацию) фильтровальной ткани и деталей паллеты горячей водой; 8) воздушную сушку фильтроваль­ ной ткани; 9) возвращение паллеты в первоначальное положение под загрузку суспензией.

Отечественные карусельные фильтры имеют рабочую поверх­ ность 1,5 —240 м2. Зарубежные фирмы выпускают карусельные фильтры с площадью фильтрования от 2,5 до 200 м2. Фильтры изго­ тавливают из обычной (для щелочных сред) и кислотостойкой стали. Техническая характеристика некоторых отечественных карусель­ ных фильтров приведена в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Техническая характеристика карусельных фильтров

Достоинства карусельных фильтров: 1) высокая производитель­ ность при разделении грубодисперсных суспензий; 2) весьма тщательная промывка осадка; 3) длительный срок службы филь­ тровальной ткани (благодаря отсутствию съема осадка ножом) и легкость ее замены; 4) низкие эксплуатационные расходы.

Разновидностью карусельного вакуум-фильтра является тарель­ чатый вакуум-фильтр, или план-фильтр (рис. 3.3).

На план-фильтре обезвоживают крупнокусковые и грубодис­ персные осадки, когда возможно применение шпальтовых сит и допускается проскок тонкого материала. Конструкционно он пред­ ставляет собой горизонтально расположенный чугунный диск, вра­ щающийся на неподвижной колонне. Диск фильтра имеет два коль-

147

Рис. 3.3. План-фильтр с площадью фильтрования 6 м2:

I — чугунный диск; 2 — фильтрующее основание (листовая бронза с про­ резями); 3 — неподвижное ограждение; 4 — приводная шестерня; 5 — ре­ дуктор; 6 — электродвигатель; 7 — распределительная головка; 8 — труба для подвода сжатого воздуха; 9 — пружина; 10 — неподвижная колонна; II — шланги для подсоединения к вакууму (отвод фильтрата); 12 — направ­ ляющие втулки; 13 — центральный коллектор; 14 — конический патрубок; 15 — соединительные трубки; 16 — радиальная перегородка; 17 — ролик; 18 — венцовая шестерня; 19 — желобок

цевых углубления, разделенных радиальными перегородками на 16 отсеков. Каждый отсек соединяется трубками с коллектором. Сверху диск закрыт листами фосфористой бронзы со щелевидными прорезями шириной 0,2 —0,3 мм. Для жесткости конструкции диск соединен с коллектором коническим патрубком. На колонне кол­ лектор, а с ним и диск центрируются с помощью направляющих втулок.

К торцу коллектора снизу пружинами прижата распредели­ тельная головка, обеспечивающая отсос фильтрата и подвод сжатого воздуха. Периферическая часть диска опирается на восемь роликов, расположенных на раме. У края диска имеется желобок. Он служит для отвода жидкости, выделяющейся в зазор между поверхностью диска и кольцевым ограждением. Для сброса обезвоженного про­ дукта установлен нож в виде лемеха. Питание подается непо­ средственно за ножом. Привод осуществляется от электродвигателя через редуктор и расположенную на диске венцовую шестерню.

За один оборот диска его ячейки последовательно соединяются с линиями вакуума и сжатого воздуха. Суспензия подается на по­ верхность диска сверху. Осадок снимается ножом после почти полного оборота диска, т. е. возле места ввода суспензии.

148

В отдельных случаях вся полость тарели напитывается от ва­ куум-системы. В этом случае осадок в зоне выгрузки снимают не полностью, чтобы избежать потери вакуума.

Тарельчатые фильтры имеют диаметр от 1,3 до 4,2 м и рабочую поверхность 1 —12 м2.

Техническая характеристика и показатели обезвоживания планфильтра площадью 6 м2 приведены в табл. 3.2 и 3.3.

Таблица 3.3

Технологические показатели обезвоживания магнетитового концентрата на план-фильтре площадью 6 м2

Достоинства тарельчатого фильтра: 1) совпадение направления движения фильтрата с направлением осаждения твердых частиц; 2) хорошая промывка осадка; 3) возможность фильтрования не­ однородных суспензий.

Недостатки: 1) громоздкость установки; 2) небольшая фильтру­ ющая поверхность; 3) сложность снятия осадка и очистки ткани; 4) смешение фильтрата с промывной жидкостью при промывке осадка вследствие задержки фильтрата в ячейках.

149

3.2. Патронные и листовые фильтры

Патронные и листовые фильтры имеют однотипное строение фильтровальных элементов, каждый из которых представляет собой металлический каркас, обтянутый фильтровальной тканью.

Патронные и листовые фильтры состоят соответственно из серий цилиндрических или плоских фильтровальных элементов, установленных в цилиндрическом герметично закрываемом кор­ пусе, в который под давлением закачивается суспензия. Филь­ тровальные же элементы соединены с атмосферой или вакуумом. За счет разности давлений суспензия устремляется из объема фильтра сквозь фильтровальную ткань внутрь фильтровальных элементов. На наружной поверхности ткани образуется слой осадка, а филь­ трат отводится из фильтра. По окончании процесса фильтрования при необходимости осадок промывают. Предварительно из корпуса и фильтровальных элементов сжатым газом вытесняют фильтрат.

Выгрузка осадка производится преимущественно двумя спо­ собами. Первый состоит в том, что извлеченные из аппарата филь­ тровальные элементы продувают подаваемым внутрь их сжатым газом, тем самым отделяя осадок. При использовании второго спо­ соба осадок сбрасывают внутрь аппарата обратным током фильтра­ та или промывной жидкости и выгружают полученную сгущенную суспензию. Такой подход позволяет обходиться без пневмоуста­ новок, но ведет к неизбежным потерям продукта со сгущенным шламом.

Охарактеризуем каждый из фильтров более детально. Патронные фильтры собраны из фильтровальных элементов в

виде узких, закрытых снизу вертикальных цилиндров (патронов или свечей). Для изготовления патронов применяются различные мате­ риалы: стекло, пористая керамика, угольная масса, прессованные диатомит или кизельгур и др. (рис. 3.4, а). Пучок таких патронов, состоящий из нескольких десятков единиц, помещается в герме­ тичный цилиндрический корпус с откидными крышками и плотно вставляется в гнезда толстой решетки с внутренними параллель­ ными каналами (рис. 3.4, б).

Фильтрование протекает так, как было описано ранее. Затем подача суспензии автоматически прекращается и начинается уда­ ление осадка, сопровождающееся изменением направления движе­ ния фильтрата и резким ростом давления внутри патрона. Сле­ дующая операция — регенерация фильтровальной ткани чистой водой — протекает в том же направлении, что и предыдущая, но уже при более низком давлении.

Площадь фильтрования патронных фильтров достигает 50 м2;

Эти фильтры часто снабжаются автоматическим управлением и не требуют постоянного наблюдения.

150

Рис. 3.4. Патронный фильтр а — схема фильтра: 1 — корпус; 2 — крышка; 3 — дно; 4 — шарнир; 5 —

плита; 6 — канал в плите; 7 — канал в патроне; 8 — патроны; 9 — коллектор; 10 — перфорированная перегородка; 11 — труба для ввода суспензии; 12 — канал в плите; 13 — штуцер для циркулирующей суспен­ зии; б — фильтропатрон: 1 — пористое кольцо; 2 — труба; 3 — радиальные отверстия; 4 — осадок; 5 — ребро; 6 — вертикальный канал

Разновидностью патронного фильтра являются фильтры-сгусти­ тели (рис. 3.5), предназначенные для фильтрации пульп с одновре­ менным отстаиванием. В фильтрах-сгустителях можно фильтровать и промывать полидисперсные пульпы широкого класса крупности.

Они обеспечивают непрерывный процесс разделения суспен­ зий, высокопроизводительны, поэтому имеют широкое распростра­ нение. Их рекомендуется использовать в тех случаях, когда не­ обходимо достаточно быстро отделить твердую фазу от жидкой и не требуется высокой чистоты слива (например при отделении и про­ мывке тонкого нефелинового и бокситового шламов после выщела­ чивания спеков).

Само название фильтров говорит о том, что они непригодны для получения сухих твердых продуктов. Образующийся в них шлам содержит большое количество жидкости и для окончательного обезвоживания должен быть направлен на другие фильтры или сгустители. Однако они могут эффективно использоваться на про­ изводствах, где основную ценность представляет жидкая фаза суспензии.

151

Фильтр-сгуститель состоит из цилиндрического резерву­ ара с коническим днищем, в котором работает скребковая мешалка для удаления сгущен­ ного продукта. Сверху резер­ вуара радиально установлены 23 секции, на которых вер­ тикально крепятся патроны — перфорированные металли­ ческие цилиндры, обтяну­ тые фильтровальной тканью (рис. 3.6). Патрон может быть выполнен из колец, нанизан­ ных на закрытую снизу цен­ тральную трубу с радиальны­ ми отверстиями и продоль­ ными ребрами, из тонкой жести с отверстиями или из различных пористых мате­ риалов.

В верхней части к патро­ нам примыкают коллекторы, соединяющие их с распреде­ лительной головкой, посредст­ вом которой патроны сообща­ ются с вакуумом (при филь­ трации) и источником сжатого воздуха (при удалении остат­ ков фильтрата, отдувке осадка и регенерации фильтроваль­

ной ткани). Распределительная головка расположена по центру в верхней части фильтра-сгустителя. Двигатель через редуктор осуществляет вращение головки, благодаря чему каждый патрон последовательно подключается к линиям вакуума и сжатого воздуха. Поэтому, хотя в каждой свече процесс прерывист, в целом фильтр осуществляет разделение суспензии непрерывно. Один оборот головки соответствует полному циклу работы одной секции, который, например, для фильтра-сгустителя с площадью фильтро-

|

- i

Рис. 3.6. Патрон фильтра-сгустителя

вания 76 м2 при отделении нефелинового шлама от алюминатного раствора включает: фильтрацию — 1 мин 15 с; отдувку — 2 с — и паузу — 8 с.

Изменение продолжительности отдельных стадий производится заменой распределительного устройства. Переход на иную продол­ жительность всего цикла возможен путем замены шестерен привода головки.

Вал скребковой мешалки может приводиться во вращение тем же электродвигателем или другим, если это необходимо. Сгущенный шлам скребковой мешалкой транспортируется к разгрузочному конусу, где подхватывается шнековым разгрузчиком с шиберным

Устойчивая работа фильтра-сгустителя возможна только при равномерном питании в стабильном режиме, для чего обязательно должен быть обеспечен перелив пульпы из фильтра в самосто­ ятельный репульпатор с подачей ее обратно на этот же фильтр. Должны поддерживаться постоянными Т : Ж , крупность помола, температура и концентрация исходной пульпы.

Площадь фильтрования фильтров-сгустителей может достигать 250 м2. Производительность по фильтрату аппаратов с площадью фильтрования 76 м2 при фильтрации алюминатного раствора состав­ ляет 1,0—1,2 м3/(м 2-ч), а при промывке шлама — около 2 м3/(м 2-ч). Замена капроновой фильтровальной ткани на основной фильтрации производится не реже одного раза в сутки, а на промывке — через 2 —4 сут. Регенерацию ткани осуществляют слабой соляной кислотой (3 —5-процентный раствор) в ваннах.

Техническая характеристика фильтров-сгустителей с различной площадью фильтрования приведена в табл. 3.4.

Листовые фильтры имеют несколько модификаций. К ним относятся горизонтальные фильтры типа Келли и вертикальные ЛВ130 и ЛВАЖ-125. Основным рабочим элементом этих фильтров служит рама, изготовленная из стали желобчатого профиля со ще­ лью, обращенной внутрь, в которую вставлен рифленый металли-

Таблица 3.4

Техническая характеристика фильтров-сгустителей с площадью фильтрования 76 и 115 м2

ческий лист или специальная сетка (рис. 3.7). Рама через штуцер со­ общается с соответствующим гнездом коллектора фильтра. Листы размещаются на некотором расстоянии друг от друга в герметизи­ рованном цилиндрическом резервуаре, в процессе работы фильтра заполняемом суспензией.

1 2 3 4

Рис. 3.7. Структура рабочего элемента листового вертикального фильтра ЛВ-130:

1 — осадок; 2 — сетка; 3 — фильтровальная ткань; 4 — рама

Фильтр Келли состоит из двух цилиндрических резервуаров, расположенных на общей основе, набора из 10 фильтрующих рам, запорного герметизирующего устройства и устройства для выкаты­ вания тележки с фильтрующими рамами при промывке, осна­ щенного пневматическим приводом. Поверхность фильтрации фильтра Келли может достигать 100 м2.

Отечественный фильтр ЛВ-130 (рис. 3.8) представляет собой вер­ тикальный цилиндрический сосуд, внутрь которого заключены 42 рамы, соединенные с коллекторами для отвода фильтрата. Сверху сосуд плотно закрывается крышкой, подъем и опускание которой осуществляются с помощью двух гидроцилиндров. Дополнительное уплотнение корпуса обеспечивает резиновый шланг, наполняемый воздухом под давлением 8 —10 атм. Съем осадка в этих фильтрах производится вращающимися ножами.

По конструкции и принципу действия фильтры ЛВАЖ-125 ана­ логичны фильтрам ЛВ-130. Однако в последних осадок удаляется гидравлически, фильтрующие рамы несколько облегчены, гидрав­ лический привод клапанов заменен пневматическим и установлен дополнительный донный клапан.

В табл. 3.5 приведены технические характеристики фильтров Келли, ЛВ-130 и ЛВАЖ-125. На многих предприятиях эти фильтры используют для контрольной фильтрации алюминатного раствора. Роль фильтрующей поверхности в них выполняет целлюлоза, на­ носимая на металлическую сетку.

Для осуществления этой задачи хорошо подходит и немецкий вертикальный пластинчатый фильтр, работающий под давлением до 6 ат и отличающийся высокой производительностью. Имеющаяся на фильтре паровая рубашка позволяет вести разделение при повы­ шенной температуре (до 170 °С). Поверхность фильтрации таких фильтров — 8 м2 при высоте установки 1,6 м и ширине 1,2 м.

154

Рис. 3.8. Общий вид листового вертикального фильтра ЛВ-130:

1 — корпус; 2 — крышка; 3 — набор фильтровальных рам; 4 — байонетный затвор; 5 — механизм гидросмыва; 6 — коллекторы для отвода фильтрата; 7 — механизм выгрузки осадка, состоящий из трех вращающихся ножей и маслосистемы для управления клапанами запорной арматуры

В Германии также выпускаются дисковые центробежные филь­ тровальные установки, способные работать на полностью автома­ тизированных линиях. Фильтрация в них осуществляется за счет давления пульпы, подаваемой в резервуар диаметром 1320 мм. Филь­ трат проходит через фильтрующие диски в сторону полого вала и удаляется вниз. По окончании фильтрации включается двигатель вращения дисков со скоростью 222 мин-1 и образовавшийся на дисках осадок сбрасывается под действием центробежной силы. Фильтрующая поверхность фильтра — 40 м2, число дисков — 43 шт., мощность двигателя — 30 кВт, высота установки — 3800 мм.

Для лучшего отделения осадка от ткани фильтра применяются специальные промывочные жидкости (в тех случаев, когда твердый продукт является отвальным). Наиболее эффективно применение вспомогательных фильтрующих средств, препятствующих забивке пор фильтровальной перегородки, например ПВХ-порошка и др. Так, бельгийская фирма «Dikalit» предлагает для этого такие веще­ ства, как перлит, кизельгур и солька-флок. Первые два практически полностью состоят из кремнекислоты, а третье вещество представ­ ляет собой порошок из альфа-целлюлозы.

155

Достоинства патронных и листовых фильтров: 1) компактность и герметичность; 2) возможность создания больших перепадов дав­ ления, достигающих нескольких десятков атмосфер; 3) хорошее осветляющее действие; 4) простота промывки и сушки осадка и быстрое удаление его со всей фильтрующей поверхности; 5) пригод­ ность для фильтрования химически активных веществ; 6) легкость автоматизации процесса.

Недостатки: 1) возможность забивания фильтровальных элемен­ тов мелкодисперсными осадками; 2) недоступность элементов для осмотра.

3.3. Ленточные вакуум-фильтры

Ленточные вакуум-фильтры конструктивно подобны конвейеру, несущая лента которого покрыта фильтровальным материалом и лежит на дне коробообразного дренажного основания. Помещаемая на фильтровальную перегородку суспензия подвергается воздейст­ вию вакуума, создаваемого под перегородкой, и дисперсная среда просасывается сквозь отверстия, попадая в сборник фильтрата.

Ленточные вакуум-фильтры, используемые в обогатительных цехах в настоящее время, имеют широкий диапазон эффективной поверхности фильтрования. Наиболее популярные серии ленточных фильтров — ЛК с площадью фильтрования от 1,6 до 10 м2 и Лсх с площадью фильтрования от 2,5 до 100 м2.

В отличие от барабанных, дисковых и многих других фильтров ленточные более просты в изготовлении и обслуживании, имеют большую производительность по суспензии и получаемому осадку и занимают меньшую установочную площадь.

156

В общем случае ленточный фильтр (рис. 3.9) состоит из привод­ ного (ведущего) и ведомого барабанов, на которые натянута не­ сущая дренажная резинокордовая лента, называемая коробом. Важ­ ное значение в конструкции ленточного фильтра имеют схема само­ центрирования фильтровального полотна и особенности устройства дренажного основания. При неточной центровке несущей ленты происходит смещение фильтрующей перегородки, что приводит к появлению зазора между бортами короба и перегородкой, а следо­ вательно, к проскоку твердых частиц в фильтрат. Перекос филь­ тровальной ткани вызывает также возникновение чрезмерных натяжных усилий в ней и служит причиной быстрого выхода пере­ городки из строя.

1

Рис. 3.9. Ленточный вакуум-фильтр:

1 — приводной барабан; 2 — натяжной барабан; 3 — лента; 4 — вакуумкамера; 5 — коллектор; 6 — подача суспензии; 7 — подача промывной жидкости; 8 — заградительный ролик; 9 — борт; 10 — осадок; 11 — вакуумный стол; 12 — поддерживающие ролики

Поверхность ленты от периферии к центру перфорирована канавками, а посередине (иногда в два ряда) имеет сквозные от­ верстия для отвода фильтрата. Последние соединены со сборником фильтрата и предназначены для удаления отфильтрованной жид­ кости из рабочей зоны фильтра. Верхняя ветвь ленты скользит по вакуум-камерам. Имеющиеся в ней отверстия соединяют зону фильтрования с вакуум-линией. Поверх рифлений резина покрыта фильтровальной тканью. После выхода резинового основания из зоны фильтрования оно опускается вниз (под фильтр), где подвер­ гается регенерации промывной водой, подаваемой посредством

157

брызгал. Вода после стадии регенерации стекает в расположенный ниже поддон для сбора промывной жидкости.

Секционирование вакуумных камер и коллекторов для сбора фильтрата и промывной жидкости поперечными перегородками позволяет отводить отдельно фильтрат и промывную жидкость, что исключает их смешивание.

Для снижения износа движущихся частей конвейера и потерь мощности на трение поверхность вакуумного стола изготавливается из текстолита, что обеспечивает низкий коэффициент трения. Наи­ более распространены вакуумные столы, имеющие профиль жело­ ба, заставляющего несущую резину прогибаться в поперечном направлении, образуя лоток, где размещаются обезвоживаемая суспензия и осадок. Размеры желоба и угол наклона боковых стенок могут быть различными. Фильтровальная ткань прикрепляется к

несущей резине с помощью резиновых жгутов, расположенных в пазах.

Загрузка суспензии производится посредством специального устройства. Чаще всего используются загрузочные устройства по­ лочного типа, наиболее равномерно распределяющие исходный про­ дукт по поверхности ленты. Двигаясь вместе с фильтровальным полотном и дренажной лентой, суспензия проходит стадии загрузки, образования осадка, интенсивной фильтрации жидкой фазы, промывки и сушки осадка. В зависимости от технологических требований промывка может быть одно-, двухили трехкратной. Экономное расходование промывной воды достигается за счет ее многократного использования (рис. 3.10). Для промывки приме­ няются брызгальные устройства. Две последние операции обычно ведутся поочередно. Благодаря этому повышается степень чистоты осадочного продукта или обеспечивается дополнительное отделе-

Вода

Фильтрат

Рис. 3.10. Схема промывки кека на ленточном вакуум-фильтре:

1 — дренажное основание; 2 — фильтровальная ткань; 3 — ведущий барабан; 4 ведомый барабан; 5 — направляющий ролик; 6 — натяжной ролик; 7 — вакуум-камера; 8 — вакуум-линия; 9 — бункер

158

ние и возврат в процесс полезного компонента, растворенного в

жидкой фазе.

Стадия сушки начинается после полного исчезновения жидко­ сти с поверхности осадка. Отсасываемая жидкость проходит через слой осадка, фильтрующую перегородку, дренажные канавки, отверстия резиновой ленты и отводится через вакуум-камеры в

линию сбора фильтрата.

Съем промытого осадка осуществляется при огибании лентой приводного барабана. При этом фильтровальная ткань с помощью направляющего ролика отводится от резиновой ленты, и осадок под действием силы тяжести падает в приемный бункер. Для снятия осадка также можно использовать воду или специальные устройства (хлопуши, вибровозбудители и др.). Для удаления липких осадков применяют пустотелый перфорированный валик, в отверстия которого продувается сжатый воздух, что облегчает отделение осад­ ка от ткани. Дополнительно предусматривается скребок для очистки

ленты от приставшего материала.

Регенерация фильтрующей ткани осуществляется на холостом ходу путем ее промывки горячей водой из специальных брызгал, расположенных в нижней части рамы. На некоторых ленточных вакуум-фильтрах для этой цели используются механические щетки

и паровые форсунки.

Ленточные фильтры также снабжают приспособлениями для затирания трещин в осадке и вибраторами для обезвоживания осадка (однотипными с приспособлениями, применяемыми на

барабанных фильтрах).

Фильтры Л-типа имеют низкую степень регенерации фильтру­ ющей перегородки, в результате чего сетка минерализуется или покрывается слоем флотационных реагентов. При этом прони­ цаемость перегородки резко снижается и ее сопротивление потоку фильтрата возрастает. Данный недостаток устранен в ленточных фильтрах со сходящим полотном, широко используемых в обо­

гатительной промышленности.

В отличие от ленточных фильтров Л-типа, фильтровальная ткань которых на всем протяжении цикла примыкает к дренажному основанию, в фильтрах со сходящим полотном в зоне разгрузки осадка полотно отделяется от несущей дренажной ленты и отдельно поступает в зону регенерации, где тщательно промывается с обеих сторон и, восстановленное, вновь загружается суспензией. Регене­ рация ткани на таких фильтрах происходит с большей эф ф ек­ тивностью, что продлевает срок службы фильтровального полотна. В качестве критерия эффективности стадии регенерации для лен­ точных фильтров можно использовать величину конечной влаж­

ности осадка (рис. 3.11).

Первые конструкции фильтров со сходящим полотном были выпущены в Германии (рис. 3.12). Их отличительная черта — ис­ пользование особой схемы натяжения фильтровальной ленты, вклю­ чающей натяжную станцию и дополнительный регулирующий

159