Фильтрование продуктов обогащения, подвергающихся обезвоживанию

28.11.2019

Фильтрование представляет собой процесс выделения твердых частиц из пульпы в результате просасывания ее через пористую перегородку — фильтровальную ткань. При этом на ткани остается твердая фаза — кек, а жидкая — фильтрат — просачивается через ткань и может быть использована повторно в процессах обогащения.

Сущность фильтрования заключается в следующем. Если взять стакан с дном из фильтроткани, поместить в него сгущенную пульпу и с обратной стороны дна образовать вакуум, жидкая фаза в связи с разностью давлений начнет просачиваться через ткань и на ее поверхности внутри стакана начнет образовываться осадок из твердых частиц фильтруемой пульпы. При этом осадок будет играть роль дополнительной фильтровальной перегородки с собственным сопротивлением, величина которого зависит от структуры осадка. Структура же осадка определяется плотностью упаковки частиц в граничном с тканью слое осадка, т. с. насколько плотно лягут на ткань первые частицы осадка. Чем плотнее будет граничный слой осадка, тем выше его сопротивление фильтрованию, тем медленнее протекает процесс и выше конечная влажность кека.

Плотность упаковки частиц в граничном слое кека определяется двумя основными факторами: величиной вакуума, т. е. скоростью подхода твердых частиц к ткани и силой их сжатия в граничном слое; гранулометрической характеристикой твердых частиц пульпы, так как, чем тоньше частицы, тем плотнее упаковка их в граничном слое и выше сопротивление его фильтрованию пульпы.

Таким образом, чем меньше размер твердых частиц фильтруемой пульпы, тем медленнее должно проходить фильтрование в первый момент, чтобы граничный слой осадка образовался достаточно рыхлым с относительно низким сопротивлением. В этом случав создаются условия для последующего эффективного фильтрования остального объема пульпы.

Большов влияние на эффективность фильтрования оказывают свойства фильтроткани. Наиболее часто применяющиеся ткани из хлопчатобумажных волокон (диагональ, бельтинг и др.) в результате забивки пор фильтруемыми частицами и образования в них осадка (типа цемента) теряют свои фильтрующие свойства через несколько суток. Регенерация отработанных тканей путем отмывки осадка цемента из пор слабым раствором кислоты не позволяет полностью восстановить свойства тканей, так как при этом не удается удалить центры кристаллизации осадка, образовавшиеся на волокнах ткани. Поэтому при повторной эксплуатации ткань выходит из строя быстрее, чем новая. В связи с этим регенерация ткани в ряде случаев экономически и технически не оправдана.

Наиболее эффективной фильтровальной перегородкой является синтетическая капроновая ткань, обладающая саморегенерирующимися свойствами в процессе фильтрования. В такой ткани в качестве нити основы (вдоль полотна) использована капроновая леска диаметром 0,13—0,15 мм, обладающая ограниченной упругой деформацией и позволяющая увеличиваться размерам пор ткани при попытке втянуться и закрепиться в них твердым частицам фильтруемой пульпы, а в качестве нити утка (поперек полотна) — штапельная нить, растягивающаяся при отдувке и как бы выталкивающая частицы, пытающиеся застрять в порах. Одна из тканей такого типа, известная под названием «ткань артикула 23254», практически вообще не забивается в процессе эксплуатации и выходит из строя только после механического разрыва нитей. Продолжительность работы такой ткани при фильтровании медных концентратов превышает 100 сут.

По данным опытного фильтрования пульпы удельную нагрузку по влажному qw и сухому q осадку на 1 м2 площади фильтрования можно определить по формулам:
Фильтрование продуктов обогащения, подвергающихся обезвоживанию

где q0 — масса влажного осадка, полученного по окончании опыта на фильтрующей поверхности воронки, г;

F — фильтрующая поверхность воронки, см2;

t — продолжительность фильтрования, мин;

W — влажность осадка, %.

Фильтрование продуктов обогащения производится в специальных аппаратах непрерывного и периодического действия — вакуум-фильтрах. По виду фильтрующей поверхности фильтры подразделяются на барабанные, дисковые и ленточные.

Барабанный вакуум-фильтр представляет собой горизонтальный барабан (рис. 152), обтянутый фильтровальной тканью и помещенный в ванну, заполненную фильтруемой пульпой. С внешней стороны барабан разделен на неглубокие ячейки, покрытые перфорированными решетками, внутренние полости которых соединены трубами с концевыми цапфами фильтра. Между решетками соседних ячеек вдоль барабана имеются пазы, в которые резиновыми жгутами утопляется ткань, в результате чего устраняется сообщение ячеек между собой под тканью. Для закрепления ткани на барабане и жгутов в пазах барабан обматывается мягкой проволокой с шагом 30—40 мм.

С обеих сторон по оси барабана имеются цапфы, к торцам которых примыкают распределительные головки, регулирующие режим работы фильтра. В головке имеется три или четыре полости (рис. 153). Если фильтр предназначен для фильтрования с промывкой кека, то имеется две полости, с помощью которых фильтровальная поверхность барабана сообщается с вакуумом, через одну полость отводится фильтрат, через другую — промывные воды.

В две, меньшие размеру полости подается сжатый воздух для отдувки обезвоженного кека. Если фильтр работает без промывки, перегородки между двумя первыми полостями отсутствуют и они работают в одном режиме.

На цапфе барабана имеется подвижная шайба с окнами по числу ячеек барабана. При вращении барабана происходит совмещение окон подвижной шайбы с полостями головки и соответствующие ячейки выполняют те или иные функции.

Таким образом, процесс фильтрования осуществляется по следующим циклам. В процессе вращения барабана ячейки, находящиеся в пульпе, находятся под вакуумом и в этой зоне происходит набор или налипание кека на ткань. После выхода барабана из зоны пульпы ячейки продолжают находиться под вакуумом, в результате чего через кек просасывается воздух и происходит просушка кека. Выделяющийся из кека в эти периоды фильтрат (во время набора кека и просушки) удаляется по трубам через вакуумное окно распределительной головки. Когда по горизонтальной оси барабана остаются две ячейки в головке, вакуум переключается на давление и происходит отдувка (сброс) кека, который через специальный люк падает на конвейер и подается на сушку или склад готовой продукции.

Барабанные вакуум-фильтры изготавливаются в обычном исполнении — из углеродистой стали и в кислотостойком исполнении — с применением нержавеющих сталей и кислотостойкой резины. Площадь фильтрования промышленных аппаратов составляет 5, 10, 20, 40 и 100 м* при диаметре барабана от 1,76 до 4,2 м.

Для предотвращения оседания в ванне крупнозернистого материала устанавливается специальная мешалка, представляющая собой решетчатую раму, или пульпа подается в ванну через днище с помощью насоса. Лишняя пульпа из ванны удаляется через переливное окно в коробку перелива и поступает в систему питания фильтра.

Кек с ткани снимается вертикальными ножами, обычно гуммированными резиной, или в результате отделения ткани от поверхности барабана с помощью специального валика с перегибом ее и последующей двусторонней промывкой (рис. 154).

Барабанные фильтры эффективны при обезвоживании трудно-фильтруемых продуктов, когда образуется относительно тонкий слой кека. Основной недостаток фильтровальных аппаратов этого типа — относительно небольшая производительность.

Дисковые вакуум-фильтры (рис. 155) отличаются от барабанных тем, что в них фильтровальная поверхность представлена боковыми сторонами дисков, установленных на горизонтальном валу и работающих аналогично барабанному фильтру. Диски, так же как и барабан, вращаясь па валу, погружаются в пульпу, набирая на поверхность слой кека, затем проходят зону просушки и отдувки.

Для удобства эксплуатации диска, съема отработанной и установки новой фильтроткани диск составляется из отдельных секторов, вставляющихся при сборке в пустотелый ячейковый вал и закрепленных длинными шпильками (спицами) и накладками. Ткань натягивается на сектор в виде предварительно сшитого чехла. Около вала чехол закрепляется к сектору мягкой проволокой или шпагатом, а по периферии зашивается, а затем зажимается накладкой.

Вал дискового фильтра, аналогично барабанному, укреплен на цапфах. Если на валу установлено более шести дисков, имеются две распределительные головки. С одной стороны ванны установлен переливной порог, обеспечивающий постоянство уровня пульпы.


Co стороны входа секторов в пульпу при вращении дисков ванна имеет форму карманов, на обеих сторонах которых установлены ножи, обычно гуммированные резиной. Ножи снимают с ткани остатки кека, не отвалившиеся при отдувке. Под карманами устанавливаются лотки, по которым кек направляется на конвейерную ленту и далее на сушку или склад готовой продукции.

Преимуществами дисковых фильтров перед барабанными являются возможность быстрой замены любого сектора при выходе из строя тканевого чехла и меньшая рабочая площадь на единицу фильтровальной поверхности.

Дисковые и барабанные фильтры являются основными фильтровальными аппаратами на отечественных обогатительных фабриках, обезвоживающими разнообразные по свойствам продукты. Пульпы, поступающие на фильтрование, могут содержать от 30 до 75% твердого. При этом, в зависимости от свойств фильтровальной ткани, частоты вращения барабана или дисков и других факторов, содержание твердого в фильтрате может быть при фильтровании: свинцовых концентратов — от 0 до 0,4 г/л, цинковых, медных, пиритных и баритовых — от 0 до 10 г/л, никелевых — 1—4 г/л при средней влажности кека от 10 до 18%. Удельная производительность фильтров при фильтровании: свинцовых концентратов — 0,08—0,27 т/(м3*ч), цинковых концентратов — 0,08—0,31 т/(м2*ч), медных — 0,05—0,21 т/(м2*ч), пиритных — 0,13—0,45 т/(м2*ч), никелевых — 0,08—0,09 т/(м2*ч) и т. д.

На ряде обогатительных фабрик при фильтровании небольшого количества зернистого продукта, например молибденитовых концентратов, используют ленточные вакуум-фильтры. Эти аппараты (рис. 156) конструктивно подобны конвейеру, на приводной и натяжной барабаны которого натягивается прорезиненная бесконечная рифленая лента, покрытая фильтровальной тканью. Ткань крепится резиновыми жгутами, продетыми в подрубленные концы ткани и утопленными в пазы.

Когда лента движется на верхней рабочей ветви, ее борта отклоняются специальными направляющими и она приобретает форму желоба. Центральная часть ленты движется под вакуум-камерой. Пространство под тканью находится под разрежением.

Питание в аппарат подается сверху, со стороны натяжного ролика. По мере продвижения ленты материал обезвоживается и на приводном барабане разгружается. Для очистки ленты от приставшего материала установлен скребок. Под лентой нижней ветви имеется желоб для сбора и удаления воды, используемой при промывке ткани, и случайных переливов пульпы.

Ленточные вакуум-фильтры по сравнению с барабанными и дисковыми требуют более стабильного питания по содержанию твердого (60—70%). В этом случае получается кек влажностью 8—20% при удельной производительности 2—9 т/(м2*ч).

При выборе вспомогательного оборудования для фильтрования учитывают тип фильтрующего аппарата и мощность передела. Принципиальная схема фильтровальной установки показана на рис. 157.

Вакуум-насосы подбирают по условной норме расхода воздуха, которая для дисковых и барабанных фильтров составляет 0,5—1 м3 на 1 м2 фильтровальной поверхности в минуту. Чаще используют горизонтальный однорядный насос типа ВН-120М с одной степенью сжатия, производительностью 128 м3/мин, обеспечивающий давление при всасывании 60 и нагнетании 835 мм рт. ст.

Расход воздуха на отдувку обычно составляет 0,2-0,4 м8 на 1 м3 фильтровальной поверхности в минуту. При этом давление на головке не превышает 0,5 кгс/см2.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна