Обезвоживание суспензии

Самым распространенным аппаратом для обезвоживания суспензий  является камерный фильтр-пресс периодического действия (рис. 20). Его рамы своими ручками 6 опираются на горизонтальные направляющие 7, укрепленные в массивной станине. С помощью гидравлического или механического затвора плиты плотно сдвигаются, образуя ряд камер, соединенных центральным каналом, по которому подается в камеры фильтруемая суспензия. Плиты фильтр-пресса (круглые или квадратные) изготовляют из чугуна или силумина, а также из пластических масс. Квадратные плиты лучше используют поверхность полотен и обеспечивают большую производительность при одинаковых размерах пресса. Круглые же плиты позволяют получать более равномерную по составу массу.

Основные показатели фильтр-прессов отечественного производства: диаметр и размер фильтровальных плит 500-1000 мм, число камер 50-80, вместимость фильтр-пресса 138-1570 л, давление фильтрации 0,8-1,6 МПа.

Принцип работы фильтр-пресса заключается в следующем.

Жидкая масса мембранным насосом под давлением подается в центральный канал фильтр-пресса и попадает в камеры, образованные соседними рамами и зажатыми между ними полотнами. При этом вода под давлением проникает через полотняные прокладки, а затем по желобкам рамы и через канавку стекает вниз, попадая в отстойники. Постепенно масса заполняет промежутки между рамами, уплотняясь настолько, что в ней остается воды не более 20-27%. Из фильтр-пресса масса выходит в виде «коржей» толщиной 20-40 мм и диаметром 500-1000 мм (в зависимости от типа пресса). Окончание фильтрации определяют по прекращению стекания воды по полотнам. Фильтрационная вода, содержащая до 6% твердого остатка тонких (менее 0,001 мм) глинистых частиц, поступает в сборник для повторного использования (с учетом имеющихся в ней электролитов) или после очистки сбрасывается на сторону. Глинистые частицы ретурных вод осаждают добавкой в сборник небольших количеств полиакриламида. При этом степень осветления достигает 99,96 % за 300-420 с обработки.

Скорость обезвоживания на фильтр-прессах зависит: от влажности массы, количества и состава вводимого электролита, вязкости суспензии, размеров частиц массы, температуры суспензии, состояния фильтровального полотна и давления.

Процесс фильтр-прессования ускоряют путем соответствующего корректирования влажности суспензии, поступающей в фильтр-пресс, до возможно минимального водосодержания (63-53%). Уменьшение водосодержания суспензии достигается вводом в него электролитов (жидкого стекла и соды).

Чем больше пластичность массы, т. е. чем выше содержание в ней мелкодисперсных частиц (размерами менее 0,001 мм), тем труднее происходит фильтр-прессование. Глинистые материалы наслаиваются на полотне, образуя плотные наружные части коржа. С утолщением слоя массы увеличивается сопротивление фильтрации, а в середине полотна оседают преимущественно отощающие материалы. Это объясняется тем, что во время фильтрации вода прежде всего отделяется от отощающих материалов, с которыми она связана слабо, а затем от глинистых частиц.

Давление в прессе поднимают медленно в течение первого часа до 0,5-0,6 МПа, доводя его к концу второго часа до 1,0-1,2 МПа. По достижении максимального давления дают небольшую выдержку. При подаче суспензии резкими толчками образовавшийся на фильтровальном полотне осадок уплотняется неравномерно, поры полотна забиваются, в результате чего ухудшается фильтрация и структура коржа. Перерывы в наполнении фильтр-прессов приводят к расслоению массы и повреждению фильтровальных полотен.

Повышение давления фильтрации снижает влажность массы, увеличивает ее плотность и однородность. Возрастание скорости фильтрации без увеличения давления повышает влажность, снижает однородность и плотность массы. Оптимальная скорость фильтрации - отдача 0,2 % влаги в начальные минуты с выдержкой 60 мин по прекращении подачи шликера.

В настоящее время разработаны и применяют прессы с автоматическим управлением их сборкой и разборкой.

Для ускорения процесса фильтрации суспензию в смесителях подогревают паром до 40-45 ºC, так как с повышением температуры увеличивается подвижность частиц массы вследствие снижения вязкости воды. Подогрев массы сокращает время фильтрации на 30 %. При дальнейшем увеличении температуры вязкость воды уменьшается незначительно.

Длительность фильтр-прессования зависит от состояния фильтровального полотна. В результате заполнения его пор мельчайшими частицами уменьшается фильтрующая способность полотна и скорость обезвоживания. Для предотвращения загрязнения полотен их систематически промывают теплой водой (30-35 °С) в моечных барабанах через 50-60 циклов. Продолжительность промывки 1 ч. В это же время очищают дренажные канавки плит.

Срок службы фильтровального полотна увеличивается, если на рамы фильтр-прессов надевают двойные дубленые полотна, которые предварительно замачивают в теплой воде, а затем обрабатывают 1,2%-ным раствором соды при температуре 85 ºC в течение 5 ч. Дубленые полотна сушат, промывают в 0,8 %-ном растворе медного купороса и 0,3 %-ном растворе хромпика. Продолжительность промывки 1 ч при температуре 70- 80 °С. Периодичность пропитки - 1 раз в неделю.