Тема 14. фильтрование продуктов флотации и шлама

Общие сведения

Фильтрованием называют процесс разделения твердой и жидкой фаз пульпы за счет разности давлений, создаваемых по обе стороны фильтрующей перегородки.

В результате процесса фильтрования получают осадок (кек)— твердую фазу, задерживаемую фильтровальной перегородкой, и фильтрат (вода), прошедший через перегородку и слой осадка.

Аппараты, в которых осуществляется процесс фильтрования, называют фильтрами. В качестве рабочей поверхности филь­тров применяют следующие виды тканей: металлические из не­ржавеющей и латунной проволок, синтетические из капроновых и пропиленовых волокон, комбинированные (капросталь), хлопчато­бумажные (бельтинг, бязь).

Процесс фильтрования угольных пульп состоит из трех основ­ных стадий:

- собственно фильтрования с образованием осадка на поверхно­сти фильтрующей перегородки;

- просушки осадка путем удаления из его пор остатков жидкой фазы;

- отделения осушенного осадка от фильтрующей перегородки.

В начальный момент фильтрования пульпа с твердыми части­цами, размер которых меньше размера отверстий фильтровальной перегородки, свободно проходит через эти отверстия. По мере на­растания на фильтровальной поверхности слоя осадка пульпа фильтруется через этот слой. Количество тонких частиц, проходя­щих в фильтрат, при таком фильтровании значительно умень­шается.

Разность давлений создают с помощью вакуум-насосов, центро­бежных и поршневых насосов, компрессоров.

Фильтрование применяют для обезвоживания самого тонкого материала — шлама, флотационного концентрата, отходов флота­ции крупностью 0—0,5 мм (иногда до 2 мм).

Содержание твердого в суспензиях флотационного концентрата составляет в среднем 200—450 кг/м³, необогащенного шлама — 250-—450 кг/м³, отходов флотации 20—50 кг/м³. Перед фильтрова­нием отходы флотации сгущают до 200—400 кг/м³ в радиальных сгустителях или до 500—600 кг/м³ в сгустителях с осадкоуплотнителями или в других аппаратах.

Скорость фильтрования зависит от физических свойств осадка (крупности и пористости), а также от разности давлений и тол­щины осадка. С уменьшением крупности и пористости скорость фильтрования уменьшается. По способу создания разности давлений фильтры классифици­руют на вакуум-фильтры — создание вакуума (давления меньше атмосферного) и фильтр-прессы создание избыточного давления (давление больше атмосферного).

По форме рабочей поверхности вакуум-фильтры разделяют на дисковые, барабанные и ленточные.

Вследствие малой производительности и периодичности дейст­вия фильтр-прессы применяют в углеобогащении значительно меньше, чем вакуум-фильтры.

Дисковые вакуум-фильтры

Дисковый вакуум-фильтр ДУ-250/3,75 « Сибирь » (рис.68)—аппарат непрерывного действия — состоит из ячейко­вого вала 3 сзакрепленными на нем фильтрующими дисками 4, частично погруженными в ванну 7. Вал опирается на разъемные подшипники 1 скольжения. Фильтрующие диски состоят из от­дельных секторов 12, прикрепляемых к валу шпильками 14и бугелями 13.

С обоих торцов к валу примыкают распределительные го­ловки 5 с патрубками 15 для подключения вакуума к зоне филь­трования, патрубками 16зоны просушки и патрубками 11 зоны отдувки осадка. Все основные узлы фильтра установлены на об­щей раме 6,на которой прикреплены также подставки 19под­шипников 1,редуктор 18и электродвигатель 17 привода вакуум-фильтра.

Вал фильтра состоит из четырех секций: двух концевых и двух промежуточных, которые соединены между собой болтами. Вал полый, двухстенный. Между наружной и внутренней стенками име­ется двенадцатьканалов — по числусекторов в каждом диске. Диски на валу расположены таким образом, что полость каждого сектора сообщается с одним из каналов вала. Каналывыходят на торцевые поверхности вала, к которым примыкают распре­делительные головки.

Вал фильтра посредине разделен сплошной перегородкой, предотвращающей переток воздуха от одной распределительной головки к другой, что способствует повышению эффективности фильтрования, просушки и отдувки осадка.

Распределительные головки (правая и левая) имеют одинако­вую конструкцию. Они предназначены для последовательного со­единения соответствующих зон фильтрования, просушки осадка и его отдувки с системами отвода фильтрата и подвода сжатого воздуха.. Распределительная головка вакуум-фильтра , обеспечивающая раздельный отвод фильтрата из зон фильтрования и просушки, представляет собой литую деталь с тремя камерами: отвода фильтрата из зоны фильтрования, от­вода фильтрата и воздуха из зоны просушки и отвода сжатого воздуха. К внутренней стенке распределительной головки болтами прикреплена распределительная шайба с отверстиями, определяющими размеры зон фильтрования, просушки осадка и его отдувки.

Распределительная шайба предназначена также для создания не­обходимого уплотнения в месте контакта с ячейковым валом. Для этого с торцов к валу прикреплены ячейковые шайбы с отвер­стиями, точно совпадающими с отверстиями самого вала. Необхо­димое уплотнение по площади контакта достигается тщательной обработкой поверхности шайб и их прижатием с помощью специ­альных шпилек и резиновых амортизаторов.

Распределительная головка имеет патрубки для отвода филь­трата из зон фильтрования и просушки и подвода сжатого воз­духа для отдувки.

Рис. 69. Сектор вакуум-фильтра « Сибирь»

Сектора дисков (рис.69) металлические, коробчатой фор­мы образованы обечайкой 1и перфорированными стенками 2.В нижней части сектора имеется горловина 3со штуцером 4, с помощью которого сектор со­единен с каналом вала. На обе­чайку сектора надет полихлор­виниловый ремень 5 с фигурным сечением, служащий для крепле­ния фильтровальной ткани 6.

Рис. 70. Схема последовательности опера­ций фильтрования на вакуум-фильтре

При вращении вала фильтра его каналы по­следовательно совмеща­ются с соответствующими камерами распределитель­ной головки, поэтому за один оборот в каждом ка­нале вала с закрепленным на нем рядом секторов осуществля­ются соответствующие стадии фильтрования и просушки (рис.70).

В зоне фильтрования / сектора дисков погружены в ванну с суспензией и находятся под вакуумом. Под действием перепада давлений фильтрат отсасывается во внутреннюю полость секторов, а твердые частицы задерживаются на фильтровальной пере­городке, образуя нарастающий по толщине осадок. «Мертвая» зона// разделяет зоны фильтрования и просушки. В зоне про­сушки/// сектора дисков выходят из ванны, фильтрат из них интенсивно сливается в каналы вала. Через осадок под действием перепада давлений просасывается атмосферный воздух, вытесняя из пор оставшуюся влагу. В «мертвой» зоне IV прекращается от­сос воздуха. Она служит для разделения зон просушки и отдувки, предотвращения утечки сжатого воздуха в зону просушки. В зоне отдувки V каналы вала и сектора соединяются с линией подачи сжатого воздуха и происходит отдувка обезвоженного осадка. На­значение «мертвой» зоны VI то же, что и зоны IV.

Суспензия подается в переднюю часть ванны со стороны раз­грузки обезвоженного осадка. Это способствует лучшему распре­делению частиц по крупности, образованию более равномерного по структуре осадка, увеличению производительности вакуум-фильтра.

Для предотвращения расслоения материала в ванне диски вакуум-фильтра оборудованы устройствами для взбучивания осев­шего шлама. Каждый диск состоит из 18секторов, которые на­клонены в сторону вращения вала под углом 35° относительно радиального направления.