Общие сведения. Технологический комплекс фильтрования является вторым комплексом обезвоживания концентрата перед его сушкой

Технологический комплекс фильтрования является вторым комплексом обезвоживания концентрата перед его сушкой. В его задачи входит повышение содержание твердого (содержание твердого в пульпе в питании 65-75%, а содержание твердого в выходном продукте – кеке 10-15%).

Фильтрованием называют процесс разделения твёрдой и жидкой фаз тонкозернистых и шламистых суспензий, основанный на принудительном (под действием давления или разрежения) удалении содержащейся в них воды через пористую фильтрующую перегородку. Твердые частицы, удерживаемые на пористой перегородке, называют осадком, а прошедшую через фильтрующую перегородку жидкую фазу — фильтратом. На фильтрование подают суспензии, крупность твердых частиц в которых менее 1 мм, так как обезвоживать их другими методами нецелесообразно из-за малой скорости фильтрации жидкости и значительной влажности получаемых осадков.

Фильтрование — широко распространенный метод разделения твердой и жидкой фаз. В зависимости от технологической схемы фабрики и минерального состава обогащаемого полезного ископаемого, на фильтрование поступает от 2 до 8 % обогащаемых руд цветных металлов и до 100 % фосфоритовых и апатитовых руд,,а также калийных солей (естественно, на фильтрование поступают продукты переработки этих руд).

Процесс фильтрования протекает под действием разности давлений по обе стороны фильтровальной перегородки. В зависимости от способа создания требуемой разности давлений различают вакуум-фильтры и фильтры-прессы. В первых аппаратах разность давлений по обеим сторонам фильтрующей перегородки создают с помощью разрежения, а во вторых – с помощью избыточного давления.

Осадки, получаемые на фильтровальной перегородке, подразделяют на несжимаемые и сжимаемые. Под несжимаемыми понимают такие осадки, в которых пористость остается постоянной при изменении давления фильтрования К таким осадкам относят концентраты руд цветных и черных металлов, т. е. осадки, имеющие зернистую структуру. Пористость сжимаемых осадков изменяется с увеличением разности создаваемого давления. К таким осадкам относят глину, торф и др. Сжимаемые осадки фильтруются менее эффективно.

Различают фильтрование при постоянной разности давлений и при постоянной скорости истечения фильтрата. Фильтрование при постоянной разности давлений осуществляется в случае, если пространство за фильтровальной перегородкой сообщается с источником постоянного вакуума или пространство перед суспензией - с источником постоянного давления. При таком методе фильтрования, в связи с увеличением сопротивления слоя осадка, скорость фильтрования является переменной величиной. Если обеспечена постоянная подача суспензии поршневым насосом, то происходит фильтрование при постоянной скорости. При реализации такого процесса фильтрования переменной величиной является разность давлений.

В промышленности фильтрование осуществляется в специальных агрегатах-фильтрах, снабженных пористыми фильтрами перегородками, которые пропускают жидкую фазу пульпы, но задерживают твердую фазу.

На обогатительных фабриках в основном применяются для фильтрования вакуум-фильтры.

Вакуум-фильтр, аппарат для разделения суспензий, то есть жидкостей, содержащих твёрдые частицы во взвешенном состоянии. Разделение происходит в результате разности давлений, создаваемой вакуум-насосом, над фильтрующей перегородкой и под ней. Известны вакуум-фильтры периодического и непрерывного действия. Последний представляет собой горизонтальный вращающийся барабан, который изнутри разделён радиальными герметичными перегородками на отдельные ячейки, соединённые трубками с распределительной головкой. По мере вращения барабана в ячейках создаётся вакуум или избыточное давление. При вращении барабан проходит зону фильтрации, где жидкость засасывается в барабан, а твёрдые частицы оседают на фильтрующей ткани. После промывания осадка водой барабан входит в зону сушки, где через осадок просасывается воздух, затем в зону удаления осадка. Здесь изнутри барабана подаётся сжатый воздух, а осадок с поверхности барабана срезается ножом. Известны также дисковые, ленточные, тарельчатые, карусельные и другие вакуум-фильтры непрерывного действия.

На рис. 2.1 показан общий вид дискового вакуум-фильтра, где фильтрующим элементом являются диски, обтянутые фильтровальной тканью

Рис. 2.1 Общий вид дискового вакуум-фильтра

Фильтр состоит из горизонтально расположенного вращающегося ячейкового вала с установленного на нем дисками, частично погруженными в корыто с фильтруемой суспензией. Вал опирается на подшипники, установленные на корыте.

Каждый диск состоит из 12 разобщенных полых секторов, дренажная поверхность которых обтянута фильтровальной тканью или сеткой.

На наружной поверхности вала расположены соответственно 12 каналов.

Полость каждого сектора диска сообщается с соответствующим каналом (ячейкой) вала. Каналы выходят на торцевую поверхность вала, к которой прижата неподвижная распределительная головка. При вращении вала секторы последовательно сообщаются с камерами распределительной головки. В зоне фильтрования фильтрат под действием вакуума поступает через фильтровальную перегородку в полость секторов, а затем через каналы вала и камеру сообщающуюся с вакуумной линией, отводится из фильтра. Твердая фаза задерживается на поверхности перегородки, образуя слой осадка. Таким образом, каждый сектор последовательно проходит зоны: фильтрования, сушки осадка, съема осадка и регенерации ткани. Съем осадка осуществляется подачей сжатого воздуха в соответствующий канал вала через камеру распределительной головки. Подача сжатого воздуха импульсная с помощью клапана отдувки. Сектора дисков металлические сварные (с перфорацией или щелевые) или пластмассовые из полипропилена. Корыто фильтра - сварное с переливным желобом для обеспечения постоянного уровня суспензии. Распределительная головка - литая или сварная (может быть гуммированная), со штуцерами для отвода фильтрата из зон фильтрования и просушки, а также для импульсной отдувки осадка и регенерации ткани.

На обогатительных фабриках получают распространение капиллярные дисковые фильтры «КЕРАМЕК» производства фирмы «Outocumpu» использующие в качестве фильтрующей среды керамические пластины, изготовленные на основе оксида алюминия. Принцип работы основан на капиллярном подъеме в тонких трубках или порах (размер поры – 2 мкм). При погружении в воду тонкой трубки вода будет подниматься до уровня выше, чем окружающая вода (капиллярный подъем). Благодаря этому поры остаются все время смачиваемыми независимо от наличия или отсутствия кека на поверхности, что дает возможность использовать вакуум высокого уровня.

Конструкция таких фильтров аналогична обычным дисковым вакуум-фильтрам, только отсутствует операция отдувки осадка, т.к. съем осадка производится керамическим ножом.