Лекция №6 Вакуум-фильтры

Существуют вакуум-фильтры периодического и непрерывного действия. Примером вакуум-фильтров периодического действия являются чаны с плоским горизонтальным вакуум-фильтром (нутч-фильтры). Над дном резервуара расположена горизонтальная фильтрующая перегородка, дно чана подсоединено через приемный резервуар к вакуумному насосу. Фильтрующая поверхность такого аппарата 1÷6 м², толщина осадка 50÷100 мм, рабочее давление 0,065÷0,09 МПа. Нередко такие чаны делают опрокидывающимися для выгрузки осадка. Фильтры больших размеров опрокидывают с помощью червячного механизма. Дешевизна изготовления, про­стота конструкции и обслуживания, возможность многократной тщательной промывки осадка делают этот аппарат удобным для эксплуатации на предприятиях небольшой мощности и для обра­ботки небольших порций богатых ценными металлами концентра­тов и шламов. Общий недостаток фильтров этого типа — малая производительность вследствие ручной выгрузки осадка и боль­шие интервалы между отдельными фильтрациями.

Вакуум-фильтры непрерывного действия относятся к группе фильтров, наиболее совершенных в конструктивном отношении и наиболее часто используемых в гидрометаллургии.

Основные типы таких фильтров: 1) барабанные с фильтрацией на внешней и на внутренней поверхности; 2) дисковые.

Характерная особенность вакуум-фильтров непрерывного дей­ствия — полная автоматизация смены отдельных циклов процесса фильтрации, протекающих на их рабочей поверхности. В процессе фильтрации поддерживается постоянный вакуум.

В барабанных вакуум-фильтрах (рисунок 17) с фильтрацией на внешней поверхности барабан фильтра погружен на ~1/3 в филь­труемую пульпу и вращается со скоростью 5÷20 об/ч.

Твердый осадок образуется на поверхности, погруженной в фильтруемую суспензию. По мере вращения барабана раствор от­сасывается с поверхности фильтра вместе с образовавшимся на ней осадком. Осадок промывается и подсушивается, а затем уда­ляется скребком. Автоматичность смены отдельных циклов дости­гается подводом вакуума и сжатого воздуха с помощью золотни­кового распределительного устройства.

1 – мешалка; 2 – корыто; 3 - редуктор; 4 - электродвигатель; 5 - подшипники; 6 - барабан; 7 - цапфа; 8 – распределительная головка; 9 – устройство для затирания трещин в осадке

Рисунок 17 - Барабанный вакуум-фильтр

Техническая характеристика барабанных вакуум-фильтров с фильтрацией на внешней поверхности следующая:

Размеры барабана, м:

диаметр....... 1,6 1,75 2,6 2,6 2,975

длина........ 0,6 0,9 1,3 2,6 4,4

Площадь фильтрующей

по­верхности, м² …….. 3 5 10 20 40

Мощность электродвигателя,

кВт.......... 0,7 0,7—1,0 1,4—2,1 2,0—2,5 4,5

Масса металлических

час­тей, т........ 3,59 5,61 11,73 12,47 17,81

При фильтрации на вакуум-фильтре устанавливают один или два ресивера, через которые вакуум-насос соединяется с соответ­ствующими трубами золотникового распределительного устройст­ва. Фильтрат и промывные растворы, накапливающиеся в ресиве­рах, удаляются центробежными насосами (рисунок 18). Производи­тельность фильтра в основном зависит от свойств твердой фазы (минералогического состава, крупности частиц, коллоидно-хими­ческих свойств) и степени разжижения фильтруемой пульпы (ж:т).

1 — вакуум-фильтр; 2 — сборник для основного фильтрата; 3 — автоматический кла­пан; 4 — поплавки; 5 — сборник для промывных вод; 6 — центробежные насосы; 7 — барометрический конденсатор.

Рисунок 18 - Схема установки барабанного вакуум-фильтра

При фильтрации пульпы, содержащей глину и значительное коли­чество мелкой фракции, при ж:т = 1,5÷1 производительность филь­тра обычно 1 т/м² за 1 сут. При зернистом материале и при ж:т = 1:1 она достигает 2,5—5 т/м².

Барабанные вакуум-фильтры с внутренней фильтрующей по­верхностью обычно применяются в тех случаях, когда отделяемые растворы не представляют ценности (например, обезвоживание концентратов), так как конструкция фильтров не позволяет осу­ществлять промывку. Осадок очищают репульпацией и повторной фильтрацией. Поэтому такие фильтры непригодны для отделения растворов в гидрометаллургических процессах.

Дисковые вакуум-фильтры (рисунок 19) получили довольно широ­кое распространение. Они компактны, удобно разбираются на со­ставные части и при разделении корыта на изолированные секции могут быть применены для фильтрации в одном агрегате разных продуктов или для повторной фильтрации с промежуточной репульпацией.

Вертикальное расположение фильтрующих поверхно­стей дисков затрудняет промывку обрабатываемого материала на поверхности фильтра. Поэтому осадок, как обычно, репульпируют промывными растворами или водой в чане с мешалкой. После этого проводят вторичную фильтрацию. Последний метод особенно при­годен для фильтрации пульп с повышенным содержанием метал­ла в жидкой части или пульп с высокой адсорбционной способ­ностью их твердой части.

Рисунок 19 – Дисковый вакуум-фильтр

Техническая характеристика дисковых вакуум-фильтров с диа­метром барабана 1,8 (в числителе) и 2,5 м (в знаменателе) сле­дующая:

Число дисков, шт........ 2/4 4/6 6/8

Площадь фильтрующей поверхности,

м².......... 9/34 18/51 27/68

Мощность электродвигателя, кВт …. 1,5—2,2/3,8 2,2/4,5 2,6/4,5

Масса металлических частей, т ….. 2,72/6,00 3,64/7,98 4,72/9,12

Фильтры, работающие при избыточном давлении фильтруемой пульпы

Такие фильтры составляют обширную группу. Пульпу в этих фильтрах подают насосом под давлением. Поэтому их обыч­но называют фильтр-прессами.

Наибольшее распространение получили рамные фильтр-прессы (рисунок 20), состоящие из ряда чередующихся друг с другом плит и рам, имеющих боковые ручки, которыми они опираются на парал­лельные брусья станины пресса. На станине расположены конце­вая неподвижная и перемещающаяся на роликах подвижная пли­ты. Между этими плитами плотно зажимается комплект плит и рам.

1 – неподвижная концевая плита; 2 - плиты; 3 - рамы; 4 – подвижная концевая плита; 5 - станина; 6 – гидравлический зажим; 7 – штуцер для ввода осветляемого раствора; 8 – кран для вывода фильтрата и промывной воды

Рисунок 20 – Рамный фильтр-пресс

Боковые поверхности плит (рисунок 21), плоские по краям во внутренней части имеют нарифления. Желобки (рифли) плиты со­общаются в нижней ее части с каналом для отвода фильтрата. В верхней, плоской части плиты расположены три отверстия: цент­ральное для фильтруемого раствора, два других для промывного раствора. Между плитами и рамами помещены «салфетки» из фильтровальной ткани. Полые рамы фильтр-пресса, зажатые меж­ду плит, образуют камеру для осадка. Отверстия в плитах совпа­дают с отверстиями в рамах и «салфетках», благодаря чему в фильтр-прессе создаются сквозные каналы для осветляемого раствора. Канал для осветляемого раствора соединен с внутренними поло­стями рам. Мутный раствор насосом подается под давлением в центральный канал фильтр-пресса (рисунок 22). Фильтрат продавли­вается через ткань, стекает по желобкам плит и по отводным кана­лам с кранами попадает в корыто, установленное вдоль фильтра. Из корыта фильтрат направляется в сборник осветленного раство­ра. Для промывки осадка перед выгрузкой плиты используют фильтрпрессы двух типов: фильтровальные и промывные. Промыв­ная плита отличается от фильтровальной тем, что каналы для по­дачи промывных вод соединены в ней отверстиями с боковыми по­верхностями плиты. При промывке сливные краны промывных плит закрывают, поэтому вода проходит через желобки промыв­ной плиты и фильтровальную ткань в осадок и движется последо­вательно через слой осадка, ткань и желобки фильтровальной плиты, после чего сливается через кран. После промывки плиты и рамы раздвигают и осадок под действием силы тяжести частично попадает в сборник, установленный под фильтром. Остальную часть осадка выгружают вручную лопаткой.

А, А₁ – разрезы промывной и фильтровальной плит

Рисунок 21 – Плита (а) и рама (б) фильтр-пресса

1 – промывная плита; 2 – рама; 3 – фильтровальная плита

Рисунок 22- Схема работы фильтр-пресса при фильтрации (а) и промывке осадка (б)

Рамы и плиты для фильтр-прессов изготавливают из чугуна или дерева. Для фильтрпрессов с чугунными рамами и плитами допу­стимо абсолютное давление до 1,5 МПа, в фильтр-прессах с деревянными рамами и плитами до 0,5 МПа. Размеры сторон квадрат­ных рам фильтров составляют 0,315—1,0 м. Число рам колеблется от 6 до 50. Плиты и рамы сжимают с помощью гидравлического или электромеханического устройств.

Основные достоинства фильтр-прессов— большая поверхность фильтрации на единицу площади, занимаемой фильтром, и высокая производительность, достигающая 10 м³/(м²·сут).

Производительность рамных фильтр-прессов по твердому 50— 200 кг/(м²·сут). Чаще всего их применяют не для основной филь­трации, а для осветления растворов или при обработке богатых продуктов.

Нарушения, влияющие на ход технологического процесса: по­рыв ткани (попадание кека в фильтрат); неисправность плит и рам (снижает производительность за счет поступления большого количества фильтрата в поддон).

Литература:1осн. [154-160], 4 осн. [273-302], 1 доп.

Контрольные вопросы

1. К какой категории относятся нутч-фильтры?

2. Какой характерной особенностью обладают вакуум-фильтры непрерывного действия?

3. В каких случаях обычно применяются барабанные вакуум-фильтры с внутренней фильтрующей поверхностью?

4. Какие из фильтр-прессов получили наибольшее распространение?

5. Из каких материалов изготавливаются рамы и плиты фильтр-прессов?

6. Что является основным достоинством фильтр-прессов?

Дата добавления: 2014-01-11