Файл: Басов, А. И. Механическое оборудование обогатительных фабрик и заводов тяжелых цветных металлов учебник.pdf

Пульпа поступает на ленту по желобу или трубе. Жидкость отса­ сывается через фильтровальную ткань и по каналам между нарнфленнями стекает в выпускные отверстия 3 на ленте, которые во время движения соединяются с вакуум-камерами 4. Из вакуум-камер филь­

трат по отсасывающим трубам сбрасывается наружу. Готовый, про­ мытый водоразбрызгивателями 2 кек разгружается с ткани при про­

хождении ленты через барабан. Для снятия липких осадков приме­ няют пустотелый перфорированный ролик, в отверстия которого

Рис. 157. Ленточный вакуум-фильтр

вдувается сжатый воздух, или используют струю воды. При движе­ нии разгруженной ткани под столом ее очищают от оставшихся частиц водой, подаваемой водяными форсунками, механическими щетками или паром.

Ленточные фильтры устанавливают для фильтрования пульп со сравнительно крупными частицами твердого; которые не могут присасываться и удерживаться на вращающейся поверхности диско­ вых и барабанных фильтров, а также для фильтрования трудно филь­ труемых пульп. Достоинства их: простота устройства и обслужива­ ния; совпадение направлений осаждения частиц и фильтрования уменьшает зашламление ткани; хорошее разделение фильтрата и про­ мывных вод; хорошая промывка и обезвоживание кека. Недостатки фильтров: сравнительно малая поверхность фильтрования; неполное использование фильтровальной ткани: большая площадь, требуемая для установки фильтра; невозможность фильтровать пульпы, разъ­ едающие резину и плохо смачивающие резину и металл.

298

В глиноземном производстве используются карусельные вакуумфильтры непрерывного действия, представляющие собой горизон­ тальную карусель, напоминающую внешне карусельные разливочные машины и круглые агломашины (см. рис. 193). По периферии кару­ сели шарнирно закреплены фильтровальные плиты ячейки (ковши, протвени). Каждая ячейка соединена трубой (шлангом) с распредели­ тельной головкой, расположенной в центре фильтра. Решетчатая поверхность протвеней покрыта фильтровальной тканыо.

Фильтры этого типа имеют общую фильтровальную поверхность до 40 м2, диаметр карусели до 11,8 м. Карусель вращается со ско­ ростью 0,13—0,8 об/мин от электродвигателя мощностью 4,5 кВт. Движение передается через редукторы, вариатор и открытую зуб­ чатую венцовую передачу. Диаметр зубчатого венца достигает 6,4 м. Карусель опирается на два концентричных ряда опорных роликов, между которыми движутся фильтрующие ковши. При вращении каждый ковш заполняется суспензией, затем соединяется с вакуум­ ной линией. После отсасывания маточной жидкости осадок в ковшах подвергают промывке. После промывки и осушки кека ковш опрокид­ ным устройством переворачивается, и кек вываливается в бункер. При дальнейшем движении ткань промывается, осушается и ячейка вновь заполняется пульпой — начинается новый цикл фильтрования.

Карусельные фильтры отличаются высокой производительностью при фильтровании грубодисперсных суспензий и хорошей промывкой осадка, а также сравнительно длительным сроком службы фильтро­ вальной ткани, так как отсутствует очистка кека ножом. Однако конструкция фильтра — громоздкая и сложная; металлоемкость в несколько раз выше, чем дисковых и барабанных фильтров; боль­ шая площадь, занимаемая фильтром.

§53. Фильтры периодического действия

Кэтой группе относятся фильтр-прессы. Применяют их главным образом на гидрометаллургических заводах при фильтровании тонко­ зернистых шламистых суспензий (растворов), содержащих малое ко­ личество твердых частиц. Фильтрпрессы бывают рамные, камерные

илистовые. Ниже рассмотрены только рамные конструкции, приме­ няемые в металлургии тяжелых цветных металлов. Одна из конструк­ ций рамного фильтрпресса показана на рис. 158.

Рабочими деталями фильтра являются чередующиеся между собой фильтровальные плиты 3 и полые рамы 2, которые при помощи боко­ вых ручек уложены на штангах (балках) 5. Между каждой плитой и

рамой уложена фильтровальная ткань — салфетка, покрывающая всю боковую поверхность. Таким образом пространство между полой рамой и двумя плитами образует фильтровальную камеру, где соби­ рается осадок. Плиты с салфетками и рамы зажаты между неподвиж­ ной упорной плитой 1 и подвижной 4 гидравлическим зажимным меха­

низмом (зажимом) 7.

Плита (рис. 159) имеет по краям гладкую плоскую, а посередине

рифленую поверхность. Нарифления 7 делают высотой 6 мм с шагом

299 .

12 мм. По канавкам (желобам) 2 и 6 фильтрат отводится в сборные каналы 1, соединенные с каналом выводного носка 5. Суспензия про­ ходит через отверстие 4. Ручки 3 служат для установки иа штангах. Отверстие 4 совпадает с таким лее отверстием в раме, в результате

чего образуется сквозной канал для продвижения суспензии. Так как канал сообщается через отверстия с внутренними поверхностями рам,

Р и с . 159 . Плита фильтровальная

суспензия поступает только, внутрь фильтровальных камер. Суспен­ зия подается в фильтрпресс под давлением насосов или напорных ба­ ков в пределах 20—30 Н/см2 (2—3 кгс/см2). Фильтрат (раствор) про­ давливается через ткань и по желобкам, каналам и краникам стекает в корыто, установленное сбоку вдоль аппарата. После окончания операции фильтрования плиты и рамы раздвигают и осадок разгру­ жают вручную в сборник, установленный под прессом.

Плиты и рамы изготовляют из различных материалов в зависимо­ сти от фильтруемой суспензии: для фильтрования нейтральных и щелочных суспензий — из серого чугуна, а для агрессивных — из дерева, кислотостойкой стали, полиэтилена и полипропилена. Детали из полимерных материалов получают широкое применение вследствие

301.

большей стойкости и меньшей (примерно в б раз) массы по сравнению

сметаллическими. Толщина плит обычно равна 40 мм, форма плит

ирам— квадратная. Это позволяет использовать фильтровальную ткань с наименьшими отходами. При изготовлении рам и плит особое внимание обращают на качество литья, чистоту обработки соприка­ сающихся поверхностей.

Гидравлический зажим представляет собой толстостенный сталь­ ной цилиндр, внутри которого перемещается поршень со штоком. Под давлением масла (1— 1,5 кН/см2, или 100— 150 кгс/см2), посту­ пающего из маслонасоса, поршень со штоком перемещается, нажимает на плиту и через нее на все фильтровальные плиты и рамы. При до­ стижении предельного давления насос немедленно останавливается

иподача масла прекращается. Во избежание обратного хода положе­ ние штока фиксируется вручную зажимной гайкой. Для разжатия плит выпускают масло из цилиндра в бак, отворачивают гайку, и поршень со штоком перемещается в исходное положение под дейст­ вием контргруза.

Наряду с гидравлическим устанавливают электромеханический зажимной механизм. Однако конструкция гидрозажима допускает широкую регулировку давления сжатия фильтровальных плит и простой и надежный контроль предельной величины этого давления; компактность конструкции сочетается со спокойной и бесшумной работой. При большом количестве действующих фильтрпрессов обо­ рудуют одну центральную маслосистему с подачей масла к каждому аппарату по маслопроводам. Это повышает устойчивость и экономич­ ность работы зажимных механизмов и фильтрпрессов.

Фильтрпрессы характеризуются размерами — площадью филь­ тровальных плит. Наиболее распространены аппараты с размерами плит 800x800 и 1000x1000 мм. Производительность фильтрпрессов зависит от ряда факторов: размера и числа установленных плит; фи­ зических свойств суспензии; качества фильтровальной ткани; про­ должительности цикла фильтрования. Последняя в значительной степени зависит от продолжительности очистки пресса от осадка

истепени зажатия фильтра. Достоинства фильтрпрессов: простая

исравнительно дешевая конструкция: большая удельная фильтру­ ющая поверхность, приходящаяся на единицу площади, занимаемой аппаратом; значительная движущая сила процесса, обусловленная перепадом давлений у фильтрующей поверхности; возможность легко контролировать работу установки, отключать отдельные камеры закрытием краника; простота и надежность эксплуатации, так как отсутствуют движущиеся части; простота замены ткани. Недостатки их: ручное, тяжелое и трудоемкое обслуживание установки, осо­ бенно при металлических плитах и рамах; малый срок службы ткани вследствие частых разборок фильтра и работы под давлением; не­ удовлетворительные санитарно-гигиенические условия в цехе, свя­ занные с выделением газа при фильтровании.

Вцинковом гидрометаллургическом производстве находит при­ менение рамный вакуум-фильтр периодического действия. Эти аппа­ раты служат для первичного фильтрования цинковых кеков.

302

Фильтр имеет очень простую конструкцию. Кислотостойкие трубы диаметром 25 мм, изогнутые в виде буквы П, собирают в отдельную раму из деревянных брусков. Концы труб направлены кверху; по­ верхность труб перфорирована мелкими отверстиями. Собранную таким образом раму (размерами примерно 2500x3000 мм) обтягивают фильтровальной тканыо. Концы трубок с одной стороны соединяют с общей трубой-коллектором, с другой стороны концы трубок заглу­ шены. Рамы (10—20 шт.) объединяют в блок-корзину, которая гиб­ кими шлангами соединена с вакуумной системой и магистралью сжа­

того воздуха.

Мостовым краном опускают корзину на всю высоту в бункер, на­ полненный пульпой. Пульпа во время фильтрования непрерывно перемешивается сжатым воздухом во избежание осаждения твердой фракции на дно бункера. Под воздействием вакуума раствор отсасы­ вается в баки, а кек оседает на фильтровальной ткани рам. При тол­ щине слоя кека 30—40 мм корзину поднимают и оставляют подвешен­ ной на кране для подсушки кека воздухом. Затем корзину переме­ щают в другое отделение бункера, где кек отделяют от ткани отдувкой сжатым воздухом. Разгруженная корзина поступает на повторную операцию фильтрования.

Фильтровальная поверхность рамного вакуум-фильтра составляет 80— 160 м2 в зависимости от числа рам, собранных в корзину.

§ 54. Патронный (свечевой) фильтр

Эти фильтры получили распространение в последние годы в нике­ левом гидрометаллургическом производстве для фильтрования — очистки никелевого электролита от твердых примесей.

Фильтр (рис. 160) представляет собой герметично закрытый тол­ стостенный корпус 1 со сферическими днищем и крышкой. Внутри корпуса закреплены фильтрующие патроны 2, собранные из 5—9 от­ дельных свечей 6. Фильтрующим элементом служит пористая кера­

мика или металлокерамика. Каждый патрон опирается на коллек­ тор 3 и затягивается штангой 7.

Суспензия подается через патрубок 8 внутрь корпуса под давле­

нием около 60 Н/см2 (6 кгс/см2). Фильтрат проходит через стенку керамического элемента и выводится из аппарата через общий кол­ лектор 3. Осадок удаляют обратным потоком фильтрата или сжатым воздухом. Вместе с жидкостью осадок проходит через решетку 5 к вы­ пускному отверстию 4. Сбрасывание осадка с фильтрующих элемен­

тов происходит следующим образом: закрываются задвижки на вы­ пуске фильтрата и подаче суспензии, после чего открывают задвижку выпуска кека. Вследствие мгновенного перепада давления внутри свечей и корпуса кек спадает с фильтрующих элементов.

Свеча состоит из 10 фильтрующих элементов длиной 250 мм, внутренним диаметром 70 мм и толщиной стенки 25 мм. Элементы закреплены концентрично трубе, отводящей фильтрат, и затянуты через пружины гайками. Необходимая герметичность в патроне создается тщательной пригонкой торцов керамических элементов,

3Q3

8

cblMLUndUlO

Р и с . 160. Патронный (свечепой) фильтр

№

установкой прокладок, сферическим соединением коллектора патрона с общим коллектором 3 и затяжкой всего патрона штангой 7. Штанга пропущена через центральную свечу. Верхние концы свечей прикреп­ лены к стальной траверсе ушами для снятия и транспортирования пакетов. Пакеты заменяют без разборки нижней части аппарата.

Керамику очищают от проникших в ее поры твердых частиц регу­ лярно 2—3 раза в месяц оборотным никелевым раствором, содержа­ щим 30—50 г/л серной кислоты.

Фильтр, показанный на рис. 160, имеет следующую характери­ стику: поверхность фильтрации 40 м2, внутренний диаметр 1600 мм, внутренний объем 8,7 м3, число свечей 56. Материал фильтра — тех­ нический титан.

Рассматриваемые фильтры устанавливают взамен рамных фильтр­ прессов. Каждый патронный фильтр заменяет 4— 5 фильтрпрессов с равной площадью фильтрования. В результате замены фильтр­ прессов возросла производительность труда, улучшились санитарногигиенические условия труда, ликвидированы тяжелые трудоемкие

в котором осуществляются одновременно две технологических опера­ ции: фильтрование суспензии и сгущение полученного в результате фильтрования осадка. Внутри цилиндрической части корпуса распо­ ложено радиально 23 секции, каждая из которых имеет шесть филь­ тровальных патронов 6. Патроны сварены из листа толщиной

1,5—2 мм. Поверхность патронов перфорирована (имеет много мел­ ких отверстий) и обтянута капроновой фильтровальной тканью. Патроны прикреплены к коллектору секции 7 и через патрубки 8 соединены с распределительной головкой 10. По устройству и прин­

ципу действия головки сходны с головками вакуум-фильтров. Подвиж­ ной диск головки вращается от отдельного привода 9. Неподвижный

диск имеет число отверстий, равное числу секций.

Пульпа подается по трубе 13 в приемную коробку 14. Жидкость (раствор) отсасывается и по трубе 11 отводится наружу. Осадок соби­

рается на поверхности патронов в течение примерно 10 мин, после чего отдувается сжатым воздухом, поступающим через распредели­ тельную головку. Обычно 3/4 всей фильтрующей поверхности нахо­ дится под вакуумом, остальная часть — на отдувке. Сброшенный с патронов осадок падает в зону действия (сгущения) двухлопастной мешалки 3, вращающейся на валу 2 со скоростью 2—6 об/мин. Вра­ щение мешалка получает от привода 12.

Сгущенный материал разгружается примерно через каждые полчаса через отверстие 4 при помощи двухканального шнека с ло­ пастями. Люки 5 предназначены для осмотра, промывки и ремонта

аппарата.

Представленный на рисунке фильтр-сгуститель имеет диаметр 4,3 м, объем 43,5 м3 и высоту 7,4 м. Общая фильтрующая поверх­