Вакуумные фильтры виды. Конструкции вакуум-фильтров

Складывается из семи операций:

1. погружение в суспензию с образованием осадка и отводом фильтрата;
2. втягивание воздуха через осадок и удаление остатка фильтрата;
3. промывка осадка;
4. втягивание воздуха через осадок и удаление остатка промывной жидкости;
5. отсоединение осадка и его рыхление;
6. снятие осадка;
7. регенерация фильтровального полотна.

На первых четырех этапах ячейки подключены к линии вакуума, на последних трех - сообщаются с линией сжатого воздуха.

На время продувки тонкая спиралеобразная проволока прижимает фильтровальную ткань к поверхности барабана, чтобы исключить возможность ее растяжения. В отдельных случаях в осадке могут появиться трещины. Это приведет к растрескиванию слоя и нарушению вакуума за счет того что воздух будет поступать через трещины. В таких случаях трещины заглаживаются покровной лентой, которая перемещается по поверхности осадка.

Для удаления осадка используются различные способы в зависимости от его структуры и толщины:

• толщина слоя составляет 8-10 мм - осадок снимается широким ножом, который устанавливается вдоль образующей барабана на определенном расстоянии от его поверхности;
• слой 2-4 мм - снимается при помощи бесконечных тонких шнуров, которые расположены параллельно на расстоянии 6-25 мм друг от друга и перемещаются по замкнутому пути, огибая натяжной и направляющий ролики; от фильтровальной ткани шнуры отделяются вместе с осадком;
• слой около 2 мм - снимается резиновым валиком, который вращается в противоположном направлении относительно барабана; осевший на валике слой снимается ножом;
• слой около 1 мм - для удаления осадка используется метод сходящего полотна, при котором фильтровальная ткань проходит такой же путь, как и бесконечные шнуры: с поверхности барабана подается на разгрузочный ролик для удаления осадка ножом, затем проходит ролик для промывки, после чего возвращается на барабан.

При разделении тонкодисперсных суспензий поры фильтровального материала быстро закупориваются. По этой причине вместо фильтровальной ткани используют намывную зернистую перегородку толщиной 50-75 мм. Материалом для нее часто служат зерна кизельгура. Процесс фильтрования выглядит следующим образом: в корыто подают густую суспензию зернистого материала, выключают съемное устройство и запускают работу фильтра на 30-60 минут. За это время накапливается осадок нужной толщины. Далее в корыто подают суспензию для фильтрования. В процессе разделения суспензии намывной слой с осевшим на него осадком постепенно срезается ножом. Нож перемещается очень медленно и проходит около 0,01-0,05 мм при одном обороте барабана. По мере истончения намывной слой регенерируют.

Площадь рабочей поверхности барабанных ячейковых вакуум-фильтров составляет до 50 м². Диаметр барабана составляет 1-4 м, длина - 0,2-5 м. Вращение барабана происходит со скоростью 0,1-3 об/мин. Для приведения барабана в действие используется электромотор мощностью 0,1-4,5 кВт. Фильтровальные материалы выбирают в зависимости от рода суспензии.

Конструкции вакуум-фильтров, их особенности и назначение

Сгущенная пульпа для более полного удаления влаги подвергается фильтрации.

Фильтрацией принято называть процесс отделœения твердых частиц от жидкости пропусканием пульпы через пористую фильтрующую среду, при этом жидкость (фильтрат) проходит через поры перегородки, а частицы твердой фазы задерживаются пористой поверхностью и образуют плотный осадок (кек). В качестве пористой перегородки используется парусина, сукно, ткани из синтетических волокон и др.
Размещено на реф.рф
Для ускорения фильтрации жидкости по одну сторону пористой перегородки создается разрежение (вакуум) или повышенное давление (компрессия) воздуха.

Аппараты, применяемые для фильтрации пульпы, называются фильтрами. Фильтры бывают периодического и непрерывного действия. На обогатительных фабриках широко применяются дисковые, барабанные и ленточные вакуум-фильтры непрерывного действия.

Дисковый вакуум-фильтр изображен на рисунке … Он состоит из дисков 1 , насаженных на пустотелый вал и находящихся в корыте 2. Количество дисков должна быть различным - от одного до двенадцати. Диски фильтра состоят из нескольких съемных секторов. Поверхность секторов имеет бороздки, которые сообщаются с внутренним каналом для стока воды и для прохождения в сектор сжатого воздуха. Каждый сектор обтягивается рубашкой из фильтровальной ткани и патрубком вставляется в гнездо пустотелого вала. Фильтр снабжен распределительной головкой особой конструкции, позволяющей создавать в секторах дисков попеременно то вакуум, то повышенное давление.

Фильтры вакуумные ленточные предназначены для фильтрования агрессивных и неагрессивных быстроосаждающихся суспензий с неоднородной твердой фазой.

Ленточные вакуум-фильтры в угольной промышленности применяются в технологическом процессе обогатительных фабрик для фильтрации угольных шламов, водно-шламового антрацитового шлама, сгущенных угольных шламов, угольной пульпы и пр.
Размещено на реф.рф
В химической промышленности фильтры применяются для фильтрации галитовых отходов флотационного калийного производства.

Ленточный фильтр состоит из ряда неподвижно расположенных вакуумных камер, вдоль которых передвигается конвейерная резиновая лента с вырезами. На ленту натянута фильтровальная ткань. По центру ленты предусмотрены дренажные отверстия. Пройдя последовательно всœе операции фильтрования, осадок снимается с ткани у конечного ролика.

Барабанный вакуум-фильтр работает в режиме постоянного перепада давления, который обеспечивается путем создания разрежения под фильтрующей тканью при помощи вакуум-насоса Барабанный вакуум-фильтр наиболее пригоден для разделœения суспензий со значительным содержанием твердых частиц, медленно осœедающих под действием силы тяжести и образующих осадок с достаточно хорошей проницаемостью. К достоинствам фильтра можно отнести удобство обслуживания и относительно благоприятные условия промывки осадка.

Недостатками его являются небольшая поверхность фильтрования

Сушка представляет собой процесс удаления влаги путем испарения при помощи тепловой энергии. По этой причине данный процесс дорог и применяется лишь тогда, когда понижение влаги в материале после фильтрации является рациональным и целœесообразным по технико-экономическим соображениям. Сушка позволяет получать воздушносухие продукты (0,5-5% влаги).

Тепло для испарения влаги может передаваться сушимому материалу следующими способами: омыванием горячим воздухом или дымовыми газами (конвективная); соприкосновением материала с нагретой поверхностью (контактная); лучеиспусканием (инфракрасные лучи); токами высокой частоты.

Важно заметить, что для сушки продуктов обогащения руд применяют барабанные сушилки, трубы-сушилки, грохоты-сушилки, тарельчатые сушилки, печи ʼʼкипящего слояʼʼ. Наибольшее распространение получили барабанные сушилки. В них в качестве теплоносителя используется горячий воздух или дымовые газы. Обычная барабанная сушилка представляет длинный цилиндрический барабан с наклонной осью.

Рисунок … - Сушильный барабан

Внутренняя поверхность барабана имеет насадки, благодаря которым материал рассыпается внутри сушилки. Барабан 1 опирается двумя стальными ободами 2 на фрикционные ролики 3 , получающие вращение от привода 4. С одного конца барабан примыкает к топке 5, а с противоположной стороны соединяется с дымовой камерой 6.

Высушиваемый материал при вращении сушилки медленно перемещается от загрузочного конца барабана к разгрузочному. При вращении барабана материал сначала поднимается на некоторую высоту, а затем падает вниз. Горячие газы непосредственно

Рисунок … - Схема сушильной установки с цилиндрической сушилкой КС:

1 - бункер; 2 - питатель; 3 - сушильная камера; 4 - топка; 5 - патрубок для выгрузки продукта; 6 - циклон; 7 - бункер циклона; 8 - фильтр

Рисунок …- Две сушилки КС фирмы GEA Process Engineering, имеющие сушильную и охладительные камеры

Конструкции вакуум-фильтров, их особенности и назначение - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Конструкции вакуум-фильтров, их особенности и назначение" 2017, 2018.

Классификация фильтров

Среди фильтров, наиболее часто используемых на обогатительных фабриках для обезвоживания продуктов обогащения, можно выделить следующие типы.

К первому типу фильтров следует отнести фильтры, работающие под гидростатическим давлением столба фильтруемой суспензии. Это самые простые фильтры, к ним относятся фильтрующие чаны или песчаные фильтры. Песчаные фильтры применяются при малом содержании твердой фазы в суспензии и в целях осветления растворов. Они представляют собой чаны, в которых на ложном днище уложен слой песка, служащий фильтрующей перегородкой. Периодически необходимо регенерировать перегородку (промывать водой) или заменять на новую.

Второй тип – это вакуум-фильтры, среди которых различают вакуум-фильтры периодического и непрерывного действия.

К вакуум-фильтрам периодического действия относится рамный вакуум-фильтр. Рамные фильтры применяли в гидрометаллургии для осветления растворов от мути. Пакет из отдельных рамок (до 30 штук) подвешивается на направляющих и помещается в ванну с суспензией (фильтровальный ящик). Прямоугольная рама образована железной газовой трубкой с отверстиями диаметром 5 мм, на которую натянута рубашка из фильтроткани. Газовые трубки при помощи сборника-коллектора соединяются с вакуум-системой. Внутри рамок создается вакуум и начинается процесс фильтрования. На фильтроткани образуется осадок из взвешенных частиц раствора. Когда скорость фильтрования резко падает, вакуум-насос отключают, осветленную суспензию из ванны выпускают и при необходимости осуществляют промывку осадка водой под вакуумом. Разгрузку осадка производят сжатым воздухом, подаваемым через тот же коллектор, и цикл повторяется. Рамные вакуум-фильтры отличает простота конструкции, ремонта и замены изнашиваемых частей. К недостаткам следует отнести малую производительность.

Среди вакуум-фильтров непрерывного действия различают:

– барабанные с внешней фильтрующей поверхностью;

– барабанные с внутренней фильтрующей поверхностью;

– дисковые с боковой фильтрующей поверхностью;

– ленточные с горизонтальной фильтрующей поверхностью;

– план-фильтры.

Третий тип фильтров – фильтр-прессы, которые, в свою очередь, по конструктивному оформлению и по принципу действия подразделяются на вертикальные, горизонтальные, рамные, камерные, ленточные.

К четвертому типу фильтров можно отнести гипербарические или высоконапорные фильтры. Напорный дисковый фильтр представляет собой встроенный в цилиндрическом напорном резервуаре дисковый фильтр. В напорном резервуаре создается повышенное давление с помощью сжатого воздуха. Внутреннее пространство сегментов фильтровальных дисков находится под атмосферным давлением и таким образом создается необходимая для процесса фильтрования разница в давлении по обеим сторонам фильтровального полотна. Высоконапорные фильтры выпускает фирма Andritz (Австрия).

Вакуум-фильтры непрерывного действия работают с применением вакуума, который во время фильтрования поддерживается постоянным, и характеризуются полной автоматизацией смены отдельных циклов фильтрования.

На отечественных железорудных и углеобогатительных фабриках, как правило, применяют дисковые вакуум-фильтры. На фабриках, перерабатывающих руды цветных и редких металлов, наряду с дисковыми, используют барабанные вакуум-фильтры с наружной фильтрующей поверхностью. На фабриках по обогащению апатитовых и фосфоритовых руд распространение получили барабанные фильтры с внутренней фильтрующей поверхностью. На ряде предприятий для обезвоживания зернистого материала применяют ленточные вакуум-фильтры. Для труднофильтруемых суспензий иногда используются барабанные вакуум-фильтры со сходящим полотном. Очень редко применяют нутч-фильтры, карусельные и тарельчатые вакуум-фильтры (план-фильтры).

Барабанный вакуум-фильтр с наружной фильтрующей поверхностью

Барабанные фильтры с внешней фильтрующей поверхностью изготовляют в обычном (типа БОУ) и кислотостойком (типа БОК) исполнении для фильтрования тонкозернистых материалов с верхним пределом крупности 65–70% класса –0,074 мм. Эти фильтры находят наибольшее применение на фабриках, перерабатывающих руды цветных и редких металлов для обезвоживания свинцовых, медных, цинковых, молибденовых концентратов и неметаллических, например, баритовых концентратов.

Фильтры имеют типоразмерный ряд: БОУ 5‑1,75; БОУ 10‑2,6; БОУ 20‑2,6; БОУ 40‑3; БОУ 100‑4,2; где первая цифра это площадь фильтрования, м 2 ; вторая цифра – диаметр барабана, м.

Барабанный вакуум-фильтр с наружной фильтрующей поверхностью (рис. 4.6) состоит из вращающегося барабана 1 , установленного в двух опорных подшипниках 11 , ванны 4 для приема суспензии, мешалки 5 , полых цапф 10 , привода барабана 3 , распределительных головок 2 . Суспензия поступает в ванну снизу по патрубкам, избыток её переливается. Вертикальная перегородка делит барабан на две изолированные друг от друга секции. Барабан погружен приблизительно на 40% фильтрующей поверхности в суспензию. Барабан вращается на полых чугунных цапфах в подшипниках, укрепленных на торцевых стенках ванны. Вращение барабана осуществляется от электродвигателя через многоступенчатый редуктор на приводную шестерню, укрепленную на цапфе барабана.

В ванне установлена качающаяся (маятниковая) мешалка для предотвращения осаждения твердых частиц пульпы. Мешалка имеет отдельный привод 6 . В одной из торцовых стенок ванны имеется переливное окно 16 , через которое удаляется избыток пульпы, благодаря чему поддерживается постоянный уровень пульпы в ванне. Снизу имеются люки 18 для выпуска пульпы при остановке.

Поверхность барабана покрыта перфорированными стальными листами 9 с отверстиями диаметром 5 мм. Сверху на эти листы натягивают фильтроткань, укрепляя её на барабане забивкой жгутов в пазы между ячейками барабана и навивкой мягкой проволоки по окружности барабана.

Рис. 4.6. Барабанный вакуум-фильтр с внешней фильтрующей поверхностью:
1 – барабан; 2 – распределительные головки; 3 – привод барабана; 4 – ванна; 5 – мешалка; 6 – привод мешалки; 7 – опорная рама;
8 – ножевое устройство для съема осадка; 9 – перфорированный лист; 10 – цапфа; 11 – подшипник; 12 – трубы для отвода фильтрата;
13 – сменная ячейковая шайба; 14 – выводные трубы, соединяющие распределительную головку с вакуумом; 15 – выводные трубы для подачи сжатого воздуха; 16 – окно для перелива пульпы; 17 – патрубок для подачи исходной пульпы; 18 – отверстие для выпуска пульпы
из корыта; 19 – отверстие для чистки корыта; 20 – устройство для навивки проволоки на барабан

Внутренняя полость барабана, образованная фильтрующей поверхностью и поверхностью барабана, разделена в радиальном направлении на 24 неглубокие секции (ячейки), каждая из которых соединена отводящими трубками 12 с каналами пустотелых цапф. К торцам пустотелых цапф пружинами прижаты распределительные головки со сменными ячейковыми шайбами 13 . Они служат для попеременного подключения внутренних секций барабана к вакуум-проводу и трубам, подающим сжатый воздух 15 и отводящим фильтрат 14 . Распределительная головка неподвижна и при вращении барабана происходит попеременное соединение отдельных секций барабана с определенными камерами распределительной головки.

Кальцинированной соды для отделения бикарбоната натрия от раствора были применены непрерывно действующие фильтры. Эти фильтры широко используются также в других отраслях химической технологии.

Фильтры непрерывного действия работали только под вакуумом. В последнее время появились конструкции таких фильтров, работающих под давлением.

Непрерывно действующие вакуум-фильтры представляют собой вращающиеся барабаны или диски, внутри которых при помощи вакуум - насоса создано разрежение; поверхность барабанов (или дисков) покрыта фильтрующей перегородкой. При вращении барабана часть его поверх­ности погружается в фильтруемую суспензию, фильтрат проходит через фильтрующую перегородку внутрь барабана, а осадок остается на ней. По мере вращения барабана осадок промывается и снимается с поверх­ности. Таким образом, за один оборот барабана происходит непрерыв­ное автоматическое чередование всех циклов работы фильтра-фильтро­вание, промывка, сушка и разгрузка.

$ Барабанные вакуум-фильтры с наружной фильтрующей поверх­ностью. Барабанный непрерывно действующий вакуум-фильтр с наруж­ной фильтрующей поверхностью (рис. 145) представляет собой полый барабан /, погруженный в резервуар с фильтруемой суспензией и вра­щающийся в ней. Барабан имеет перфо­рированную или рифленую поверхность и покрыт металлической сеткой, на кото­рую натянута фильтрующая ткань. Ба­рабан разделен на несколько разобщен­ных секторов (ячеек), сообщающихся че­рез каналы в полых цапфах с неподвиж­ной распределительной головкой 2, состо­ящей из нескольких камер. В отдельные камеры головки подведены трубопроводы вакуума или сжатого воздуха. На схеме патрубки 3 и 4 соединены с линией ваку­ума, а 5 и 6-с линией сжатого воздуха. Таким образом, весь барабан разделен на зоны, размещение и величина которых зависят от устройства камер головки.

Погружаясь при вращении в филь­труемую смесь, соответствующий сектор барабана сообщается с зоной фильтра­ции 1, ив этом секторе устанавливается

Вакуум. При этом фильтрат отсасывается через фильтрующую ткань внутрь сектора и отводится через распределительную головку и патру­бок 3. На фильтрующей поверхности образуется постоянно увеличива­ющийся слой осадка. ^

После выхода сектора из фильтруемой жидкости в него засасывается воздух, который просушивает осадок и вытесняет остаток фильтрата из

Пор осадка внутрь сектора (зона II-про­сушивание). Затем, если осадок требует промывки, по трубам 7 подводится вода, которая также просасывается через слой осадка внутрь сектора (зона IV-промыв­ки). Промывная вода может быть отве­дена либо вместе с фильтратом через пат­рубок 3, либо отдельно от него через пат­рубок 4. Далее, промытый и вновь под­сушенный осадок отдувается от фильтру­ющей поверхности сжатым воздухом, по­ступающим изнутри сектора (зона VI- отдувки).

^Для повышения плотности прилегания фильтрующей ткани к под­кладочной сетке при отдувании осадка, ткань обматывают проволокой с шагом между витками 40-50 мм\ концы проволоки укрепляют в боковых стенках барабана.

Осадок, отделившийся от ткани, легко снимается ножом, подве­денным к фильтрующей поверхности. После съема осадка ткань для ее регенерации вторично продувается воздухом (паром) или промывается водой, поступающими в сектор в зоне VIII-регенерации. После этого процесс начинается сначала.

«Мертвые» зоны III, V, VII и IX, расположенные между рабочими зонами I, II, IV, VI и VIII, препятствуют сообщению последних между собой в момент перехода сектора из одной зоны в другую.

Рис. 147. Барабанный вакуум-фильтр:

/-барабан; 2-цапфа; 3-распределительная „головка; 4-подшипники; 5-корыто; б-мешалка; 7-устройство для затирания трещин

*в осадке; 8-редуктор; 9-электродвигатель.

Важной деталью фильтра является распределительный золотнико­вый механизм, называемый распределительной головкой (рис. 146), при помощи которой осуществляется чередование циклов процесса фильтрации. Головка состоит из двух дисков-вращающегося 1 и неподвижного 2. Когда отверстия вращающегося диска находятся про­тив большой щели 3 неподвижного диска, секторы барабана соединяются с вакуум-насосом и отфильтрованная жидкость поступает в сборник фильтрата. При повороте барабана на некоторый угол отверстия по­движного диска совмещаются последовательно со щелями 4 и 5, соединен­ными со сборниками промывных вод, а затем отверстия 6 и 7 соединяют секторы барабана с трубопроводом сжатого воздуха для осушки осад­ка и очистки фильтрующей поверхности.

На рис. 147 показан барабанный вакуум-фильтр, основной частью которого является барабан 1 с полой цапфой 2. К цапфе прилегает распределительная головка 3, отверстия которой против ячеек в цапфе открывают доступ из секторов барабана в камеры головок. В корыте 5 фильтра установлена мешалка 6 для размешивания суспензии. Спе­циальное устройство 7 служит для затирания трещин, образующихся в слое осадка.

Поверхность фильтрации барабанных вакуум-фильтров обычно равна 5-40 м2.

Схема установки непрерывно действующего барабанного вакуум - фильтра показана на рис. 148. Вакуум-фильтр 1 соединен со сборниками 2 и 3, из которых один служит для приема фильтрата, а другой для про­мывных вод. Сборники соединены с барометрическим конденсатором 4, орошаемым холодной водой и соединенным в свою очередь с воздуш­ным вакуум-насосом. При работе вакуум-насоса во всей системе соз­дается разрежение, вследствие чего фильтрат проходит через фильтрую­щую перегородку и собирается в сборнике 2, из которого непрерывно или периодически перекачивается центробежным насосом 5 на дальней­шую переработку. Промывные воды откачираются из сборника 3 насосом 6. Пары и газы из верхней части сборника отводятся по трубе в барометри­ческий конденсатор. Для того чтобы предупредить попадание фильтрата в конденсатор (в случае, когда центробежный насос не успевает перека­чивать всей поступающей в сборник жидкости), на верху вакуум-сбор­ника устанавливают автоматический клапан 7, связанный с поплавками 8. После того как жидкость в сборнике достигает определенного уровня, поднимающийся вместе с жидкостью поплавок открывает клапан и сборник сообщается с атмосферой; при этом в него поступает воздух, вакуум падает, фильтрация замедляется и насос откачивает из сборника избыток жидкости. Когда уровень жидкости понижается, поплавок опу­скается вниз, вследствие чего сборник разобщается с атмосферой и вновь соединяется с барометрическим конденсатором.

Толщина слоя осадка в непрерывно действующих барабанных вакуум-фильтрах составляет примерно 40 мм, а толщина слоя трудно фильтруемых осадков-всего 5-10 мм. Достигаемая толщина слоя осад­ка зависит от числа оборотов барабана (колеблется в пределах от 0,1 до 2,6 об /мин.).

Влажность получающегося осадка редко бывает ниже 10%, а чаще всего достигает 30% и более. Для вращения фильтра требуется привод мощностью 0,5-4 кет.

Осадок в вакуум-фильтрах отделяют (отдувают) сжатым возду­хом и снимают при помощи ножа или валика, вращающегося в направ­лении, обратном вращению фильтра. Осадок отделяется от ткани под действием сжатого воздуха низкого давления, налипает на валик и сни­мается с него скребком.

Для работы при малой толщине осадка (до 3 мм) применяют филь­тры со съемом осадка шнурами. При этом не требуется отдувки осадка, отпадает необходимость в компрессоре и уменьшается износ филь­трующей ткани.

В некоторых конструкциях фильтров осадок отлагается непосред­ственно на бесконечных толстых шнурах, заменяющих фильтрующую ткань; осадок удаляется при набегании шнуров на валик небольшого диаметра. Шнуры имеют более высокий срок службы, чем фильтрующая ткань.

Барабанные вакуум-фильтры с внутренней фильтрующей поверх­ностью. В описанных выше вакуум-фильтрах фильтруемая суспензия находится снаружи барабана, вследствие чего на фильтрующую ткань осаждаются в первую очередь наиболее мелкие частицы, так как круп­ные, обладающие большим весом, располагаются в нижних слоях жид­кости в резервуаре. Образование первоначального слоя осадка из наиболее мелких частиц затрудняет фильтрацию и уменьшает производительность фильтра.

Этот недостаток устранен в конструкции непрерывно действую­щего вакуум-фильтра с внутренне^ фильтрующей поверхностью (рис. 149). Здесь ячейки расположены кольцом по окружности барабана и рабочей стороной, покрытой фильтрующей тканью, обращены во внутрь барабана.

Суспензия поступает внутрь барабана 1 по трубе 2 и располагается в его нижней части; при этом на фильтрующей поверхности в первую очередь осаждаются более тяжелые частицы, и таким образом устра­няется возможность закрытия пор ткани мелкими частицами.

Циклы работы сменяются так же, как и в барабанных вакуум - фильтрах с наружной фильтрующей поверхностью. Осадок, снимаемый ножом 3, падает на помещенный внутри барабана ленточный транспор­тер или шнек 4 и удаляется через открытую торцовую часть барабана.

Дисковые вакуум-фильтры. Наряду с барабанными фильтрами широко распространены также дисковые вакуум-фильтры непрерывного действия. Основными преимуществами этих фильтров по сравнению с барабанными являются: 1) значительно меньший расход энергии;

2) простота смены фильтрующей ткани и меньший расход ее (при повре­ждении ткань может быть заменена на одном лишь секторе, составляющем от одной восьмой до одной двенадцатой части окружности диска);

3) компактность установки и более низкая стоимость аппарата.

Дисковые вакуум-фильтры обладают большой поверхностью филь­трации (до 85 м2).

Дисковый вакуу м-ф и л ь т р (рис. 150) имеет следующее устройство. На пустотелом валу 1 посажены диски 2, состоящие из от-

Дельных деревянных (иногда алюминиевых и из других материалов) секторов, обтянутых фильтрующей тканью. Вал с дисками медленно со скоростью до 3 об/мин.) вращается в резервуаре 3, в который по­дается фильтруемая суспензия. Вследствие разрежения внутри дисков, создаваемого вакуум-насосом (присоединенным к фильтру по той же схеме, что у барабанного вакуум-фильтра), жидкость проходит через ткань внутрь дисков и по полому валу удаляется в приемник фильтрата.

Осадок прилипает к фильтрующей поверхности каждого диска в виде лепешки, толщина которой зависит от свойств осадка.

Смена циклов работы в фильтре этой конструкции происходит так же, как и в барабанном вакуум-фильтре.

Основными частями тарельчатого вакуум-фильтра или план-фильтр а (рис. 151) является вертикальный вал 1 и го-

Ризонтальный перфорированный диск 2 с невысоким наружным бор­том, разделенный на секторы-ячейки. Каждая ячейка фильтра соединена с распределительной головкой 3. расположенной под диском. Фильтруе­мая суспензия подается сверху на ткань, покрывающую диск; осадокf снимается ножом 4 и сбрасывается в шнек или на ленточный транспор­тер. Фильтрация осуществляется за время почти полного оборота диска в горизонтальной плоскости, причем за время одного оборота секторы - ячейки последовательно соединяются со всеми секторами распредели­тельной головки. Фильтр работает при разрежении 100-200 мм pm. ст.

Горизонтальные тарельчатые вакуум-фильтры применяют главным образом для обезвоживания крупнозернистых тяжелых суспензий.

Ленточные вакуум-фильтры. Непрерывно действующие ленточные фильтры находят все большее распространение в химической промыш­ленности.

Ленточный вакуум-фильтр (рис. 152) собирается на длинном столе/, на котором закреплены ячейки или вакуум-камеры, соединяющиеся со сборником фильтрата и промывных вод. По поверхности стола скользит перфорированная резиновая лента 2 специального профиля, натянутая между приводным барабаном 3 и натяжным барабаном 4.

Рифленая поверхность ленты разделена поперечными ребрами на ряд секций, имеющих посредине вырезы удлиненной формы. По обе стороны ленты расположены высокие борта и желобы для резинового шнура, при помощи которого достигается плотное прилегание фильтрую­щей ткани к ленте. Ткань надевается поверх ленты в виде бесконечного полотна; по краям полотна вшиты резиновые шнуры, входящие в желобы резиновой ленты.

Суспензия подается по лотку 6\ позади лотка помещен козырек, лри помощи которого регулируется уровень жидкости на ленте (избы­ток суспензии переливается через козырек и стекает в сливную воронку). Отфильтрованный осадок промывают на ленте водой из форсунок 7.

6

Зоны фильтрации и промывки разделены заградительным козырьком, который предотвращает перетекание суспензии в зону промывки. Филь­трат удаляется через коллектор 8.

^Ткань отделяется от резиновой ленты в конце стола и огибает валик 9\ при этом с нее сбрасывается осадок. Иногда применяют секционный валик и подводят к нему пар или сжатый воздух для продув­ки ткани.

В ленточных звеньевых фильтрах резиновая лента заменена ковшами с перфорированным ложным днищем, укрепленным на бес­конечной? цепи. Днища ковшей покрыты фильтрующей тканью и соеди­нены гибкими трубками с золотниковым башмаком, скользящим по зер­калу камер, находящихся под вакуумом.

Ленточные капиллярные фильтры. В фильтрах этой конструкции (рис. 153) используется бесконечная фильтрующая лента 1 (из ткани), натянутая на направляющие ролики.

Ткань движется вследствие трения о бесконечные ленты 2 из вой­лока или фетра. Эти ленты также натянуты на направляющие ролики и приводятся в движение посредством парных валиков 3, которые одно­временно используются для удаления влаги из капилляров отсасываю­щей войлочной ленты. Нижний горизонтальный участок фильтрующей ткани 1 поддерживается несущей решеткой 4, движущейся в том же направлении, что и ткань.

Суспензия поступает на движущуюся ленту по наклонному лотку 5. Находящаяся в суспензии жидкость всасывается капиллярами войлоч­ной ленты 2, а твердая фаза осаждается на фильтрующей ленте 1 и затем попадает в зону промывки. Промывная жидкость под действием капил­лярных сил всасывается лентами 2, а промытый осадок прилипает к бес­конечной ленте 6 при огибании фильтрующей тканью ролика 7; осадок, снимается с ленты 6 ножом 8. Жидкость из лент 2 удаляется проду­ванием через их поры горячего воздуха.

Таким образом, в капиллярных ленточных фильтрах действие ва­куума заменено всасывающим эффектом капиллярных сил.

Ленточные фильтры пригодны для фильтрации суспензий с неболь­шим содержанием твердой фазы. Они отличаются от барабанных филь­тров простотой конструкции и повышенной производительностью при фильтрации неоднородных осадков, так как на ленте в первую очередь осаждаются более крупные частицы. Недостатками этих фильтров яв­ляются небольшая поверхность фильтрации и неполное использование фильтрующей ткани.

Фильтры непрерывного действия, работающие под давлением. Непрерывная фильтрация хорошо фильтрующихся осадков, главным образом кристаллических, осуществляется на непрерывно действующих вакуум-фильтрах. Плохо фильтрующиеся аморфные осадки до последнего времени обычно отделяли при помощи фильтров периодического действия, фильтр-прессов и нутч-фильтров.

Создание фильтров непрерывного действия работающих под давле­нием, позволило проводить фильтрацию также вязких и легко испаряю­щихся жидкостей непрерывным методом, а фильтрацию суспензий вы - полнять со значительно большей производительностью, чем на вакуум - фильтрах, работающих при перепаде давлений, меньшем 1 am.

Барабани ы й непрерывно действующий фильтр, работающий под давлением. По своему устройству эгот фильтр (рис. 154) аналогичен обычному вакуум-фильтру. В отличие от последнего барабан 1 фильтра заключен в герметический кожух 2. Су­спензия подается под действием сжатого воздуха или насосом через ниж­ний патрубок 3 под давлением 2-5 am и заполняет фильтр до уровня переливного патрубка 4, через который избыток суспензии отводится обратно в сборник.

Через верхний патрубок 5 поступает сжатый воздух, давление кото­рого соответствует давлению суспензии, нагнетаемой в резервуар филь­тра; вследствие этого фильтрация и слив избытка суспензии происходят беспрепятственно.

Осадок остается на поверхности вращающегося барабана, а филь­трат, прошедший во внутреннюю полость барабана, отводится через цапфу 6 и распределительную головку 7. Осадок сбрасывается со сходя­щей с барабана ткани 9 при огибании ею ролика 8. Что^і облегчить съем осадка, через этот ролик, имеющий перфорированную поверхность, продувают сквозь ткань сжатый воздух. Освобожденная от осадка ткань проходит затем второй (ведущий) ролик 10 и вновь охватывает барабан фильтра.

Снятый осадок попадает в герметически закрытый^шнек 11, к! кото­рому присоединен регулятор выгрузки (на рисунке не показан). Вал и цапфа барабана расположены на подшипниках 12, работающих под давле­нием.

При фильтрации под давлением 3-5 am достигается сравнительно большая производительность фильтра, и материал имеет низкую остаточ­ную влажность.

Процесс фильтрации совершается при полной" герметичности аппа­рата, и давление не снижается. К недостаткам фильтра следует отнести трудность съема осадка.

Имеются также ленточные и дисковые фильтры не­прерывного действия, работающие под давлением. По принципу действия они аналогичны описанным выше ленточным и дисковым фильтрам, работающим под вакуумом, но имеют герметически закрытый кожух. Необходимое давление в них создается сжатым воздухом или инертным газом.

Ленточный непрерывно действующий фильтр, работающий под давлением Для фильтрации суспензий, содержащих тяжелые твердые частицы, рекомендуется подавать суспен­зию на фильтрующую перегородку. К фильтрам этого рода относится ленточный фильтр, работающий под давлением (рис. 155). Он представляет собой закрытый прямоугольный кожух 5, внутри которого находится бесконечная фильтрующая лента 6, охватывающая два барабана У и 7; барабан 1 является ведущим.

Лента движется по опорным роликам 13, подшипники которых рас­положены внутри кожуха. Фильтрующая лента проходит вначале в верх­
ней части кожуха, а затем возвращается обратно через нижнюю часть по направляющим роликам 10. На обратном пути лента с помощью щеток и вспрыскивающего устройства очищается от остатков осадка.

Фильтр работает следующим образом. Суспензия поступает через патрубок 2 на ленту, движущуюся внутри кожуха, в котором сжатым

Воздухом создается давление. Воздух подается по трубопроводу 3 и вво­дится в нескольких местах кожуха фильтра.

*

Процесс фильтрации протекает при медленном движении ленты. Осадок остается на ленте, а фильтрат собирается в камере //и выво­дится из нее через патрубок 12. После фильтрации осадок на ленте может быть промыт* водой, подаваемой через форсунки 4. Обезвоженный оса­док сваливается с ленты в сборник 8 при движении ее по барабану 7 и удаляется при помощи шнека 9.

Независимо от того, какое оборудование применяется для сгущения осадка сока I сатурации, от осадка отделяется жидкая фаза и осадок промывается. Так как суспензия, поступающая из сгустителей на вакуум-фильтры, имеет температуру около 85 °С, то остаточное давление на вакуум-фильтрах не должно превышать 0,045.. .0,048 МПа. Таким образом, перепад давления, при котором осуществляется фильтрация на вакуум-фильтрах, в 4...5 раз меньше, чем на фильтрах циклического действия. Поэтому толщина слоя осадка на барабанах фильтров допускается не более 10... 12 мм, а для быстрого роста толщины слоя осадка на фильтрующей поверхности фильтра поступающая на фильтрацию суспензия должна содержать сухих веществ не менее 20 %.

Применяются вакуум-фильтры камерного типа и бескамерные.

На рис. а показана принципиальная схема работы камерного вакуум-фильтра. В корпус фильтра 1 подается сгущенная суспензия сока I сатурации, в которую погружен вращающийся барабан 2. Поверхность барабана разделена на отдельные секции перегородками 3. Каждая секция трубками 5 соединена с подвижной головкой 6 фильтра. Головка имеет отверстия, количество которых соответствует количеству секций барабана.

Рис. Схемы вакуум-фильтров: а - камерного; б - бескамерного

Секции покрываются опорной поверхностью, на которую накладывается холст. Холст натягивается и закрепляется проволокой из нержавеющей стали диаметром 2...3 мм при помощи специальных приспособлений.

Сверху над барабаном вакуум-фильтра расположены форсунки 7 для промывки осадка 4. Для удаления осадка из барабана вакуум-фильтра установлен нож 8. В корпусе фильтра имеется мешалка 9 для взмучивания осадка.

Для отвода фильтрованного сока, промоя и подвода сжатого воздуха, для отдувки осадка от холста к подвижной головке прижимается неподвижная головка.

На рис. б представлена принципиальная схема бескамерного вакуум-фильтра. По конструкции он значительно проще камерного фильтра, так как барабан его не имеет отдельных камер, отсутствуют также распределительные головки.

Перфорированный барабан 3 фильтра закрыт боковыми крышками, и поверхность его при помощи резинового уплотнения 19 делится на две зоны: зону 5, находящуюся под разрежением, и зону 7, в которой действует давление. В зоне разрежения происходят фильтрация суспензии, промывка и подсушивание осадка. Промой отводится из сборника, образованного стенками 8. В зоне давления осуществляются отдувка осадка при помощи воздуха, поступающего по трубе 12, и регенерация ткани при помощи пара или жидкости, поступающих по трубе 13.

Барабан фильтра устанавливается на неподвижной полой оси 14 при помощи подшипников в корпусе 1. Полая ось 14 соединена трубой 15 с нижней частью барабана, фильтра, куда по устройству 16 подается сок. Для отвода продуктов фильтрации, а также подвода воздуха для отдувки осадка 2 и жидкости для регенерации ткани 22 полая ось делится на секции. В некоторых конструкциях фильтров для этой цели в полой оси устанавливаются специальные трубы. По верхней секции полой оси отводится промой, который собирается в сборнике 6. Левая секция соединена с вакуум-ресивером, через нижнюю секцию отводится отфильтрованный сок. Через правую секцию полой оси подводятся воздух для отдувки осадка и пар или жидкость для регенерации ткани.

Барабан обтягивается фильтровальной тканью, которая закрепляется проволокой 20. Вращение барабана осуществляется от привода через шестерню, прикрепленную к передней крышке барабана. Поверхность барабана фильтра погружена в суспензию на 50...60 %.

Осадок промывается при помощи форсунок 4, отдувается воздухом, поступающим через щель 9, и удаляется ножом 11, имеющим цапфу 21 для осуществления установки. Через щель 10 производится регенерация ткани паром или жидкостью.

Резиновые уплотнения прижимаются к внутренней поверхности барабана при помощи полых резиновых подушек 17, в которые подводится вода по гибким шлангам 18. Давление воды должно составлять 0,5...0,6 МПа.

Так как резиновые уплотнения все время прижимаются к внутренней поверхности барабана и работают на истирание, то барабан внутри должен быть гладким. Практика эксплуатации вакуум-фильтров данного типа показывает, что уплотнения быстро изнашиваются. Применение ротационных уплотняющих устройств из синтетических материалов, видимо, может устранить этот недостаток.

Камерный вакуум-фильтр БШУ-40-3-10 (рис.) состоит из следующих узлов: привода барабана фильтра 1, распределительных головок II и VI, барабана III, промывного устройства VII, мешалки для взмучивания осадка IVи привода мешалки V.

Рис. Вакуум-фильтр БШУ-40-3-10

Кроме того, в его состав входят электродвигатель 1, вариатор 2, редуктор 3, патрубок 4 для сжатого воздуха, левая 5 и правая 16 распределительные головки, подшипник 6, шестерня 7, передняя крышка 8, подводящие трубы 9, барабан 10, коллекторные трубы 11, патрубок 12, форсунка 13, трубы 14 для промывки осадка, штанга 15, штуцер 17 для отвода фильтрата, редуктор 18, штанги 19 и 24, спускные штуцера 20 и 22, мешалка 21, корпус 23, штуцера 25, 26, 37 для отвода промоя, устройство 27 для крепления ножа, устройство 28 для намотки проволоки на барабан, кран 29, фильтр 30, кожух 31, распределитель 32, горизонтальные трубы 33 и 35, радиальные трубы 34 и 36, штуцер 38 для подвода суспензии, электродвигатель 39 и редуктор 40.

Барабан 10 фильтра вращается в корпусе 23, куда по штуцеру 38 непрерывно поступает сгущенный осадок. Невращающиеся части распределительных головок 5 и 16 прижаты к торцовым поверхностям вращающихся цапф и при работе фильтра последовательно соединяют секции барабана с соответствующими окнами в неподвижной части распределительных головок.

Когда секция барабана погружена в суспензию, происходит фильтрация за счет разрежения, создаваемого конденсатором в правой распределительной головке 16. Жидкая фаза суспензии отводится при этом через штуцер 17, а на поверхности ткани этой ячейки отлагается слой осадка. Так как при увеличении толщины слоя осадка сопротивление фильтрации растет, то для сохранения производительности фильтра к секции через угол поворота барабана 36° подключается распределительная головка 5 с более высоким разрежением. При этом фильтрат отводится через штуцер 25, а на поверхности ткани этой секции толщина слоя осадка возрастает. Процесс фильтрации в каждой секции барабана происходит до тех пор, пока она находится в зоне фильтрации. Размеры зон фильтрации регламентируются размерами окон в шайбах неподвижных головок (рис.). Фильтр имеет следующие размеры зон в дуговых градусах:

Далее секция барабана проходит промежуточную зону II, входит в зону III первой просушки и промывки при пониженном разрежении, при этом более концентрированный раствор отводится через штуцер 37 правой распределительной головки 16. В зоне V происходит промывка слоя осадка при повышенном разрежении, создаваемом вакуум-насосом через левую распределительную головку. Концентрированный промой отводится через штуцер 25 этой головки (см. рис.).

Рис. Шайбы неподвижных головок вакуум-фильтра БШУ-40-3-10: а - левой головки; б - правой головки; в - схема деления секций барабана фильтра на зоны при совмещении шайб

После V зоны секции барабана вакуум-фильтра соединяются с зоной VII второй просушки и промывки осадка с уменьшенным разрежением. Полученный промой удаляется через штуцер 26 левой распределительной головки. Зона VII отделяется от зоны отдувки осадка IXпромежуточной зоной VIII. Отдувка осуществляется сжатым воздухом с избыточным давлением 0,02 МПа, поступающим по патрубку 4 левой головки.

В этой же зоне осадок снимается с ткани ножом. После прохождения секциями барабана промежуточной зоны X процесс повторяется.

В зонах III, V и VII осадок промывается аммиачной водой, поступающей через кран 29, фильтры 30, распределитель 32, радиальные 36 и горизонтальные 35 трубы в форсунки 13. Через трубы радиальную 34 и горизонтальную 33 в форсунки поступает раствор соляной кислоты для регенерации ткани.

Избыток поступающей в корпус фильтра суспензии удаляется через сливную коробку, а окончательный спуск осуществляется через штуцера 20 и 22.

Барабан фильтра своими цапфами установлен в подшипниках 6 и приводится во вращательное движение с частотой 0,118.. .2,14 об/мин от трехступенчатого электродвигателя 1 максимальной мощности 2,8 кВт через вариатор 2 и редуктор 3.

Мешалка 21 совершает 20 двойных качаний в минуту и приводится в движение от электродвигателя через редуктор 18 и штанги 19 и 24.

Барабан фильтра представляет собой горизонтальный сварной цилиндр, состоящий из двух частей, соединенных при помощи фланцев. На наружной поверхности барабана 1 (рис.) приварены планки 3, разделяющие всю поверхность барабана по длине на 24 секции. На планках установлена перфорированная опорная поверхность 8 (рис. б), через отверстия которой фильтрат проходит в секции. Фильтрация суспензии осуществляется через ткань 2, которая укладывается на опорную поверхность - резиновые коврики 7. Перфорированная опорная поверхность 8 (сетка) крепится на барабане с помощью штифтов 6. Жгут 4 укладывается в пазы 5 планок.

Рис. Барабаны вакуум-фильтров: а - с опорной сетчатой поверхностью; б - с опорной поверхностью в виде резиновых ковриков

В фильтрах типа «Эймко», выпускаемых французской фирмой «Фив Лилль-Кай», вместо перфорированной поверхности барабанов применяются плетеные проволочные сетки 2. На рис. а показан способ закрепления на барабане стальной сетки при помощи штифтов 6, укладка пенькового жгута, закрепление холста 3 проволокой 7.

Жгут укладывается в канавки планок, приваренных на наружной поверхности барабана. Планки образуют отдельные секции барабана. Ткань закрепляется при помощи нержавеющей проволоки.

Резиновые коврики имеют преимущества по сравнению со стальными сетками. Они легко снимаются в случае регенерации их и увеличивают срок службы ткани, так как не окисляют ее.

Из каждой секции фильтров коллекторными трубками фильтрат отводится к распределительным головкам. Секции в верхней части разобщены между собой при помощи резиновых шнуров 4, вставленных в пазы планок 5.

Левая распределительная головка вакуум-фильтра БШУ-40-3-10 (рис.) состоит из подвижной 4 и неподвижной 9 частей со съемными шайбами. Она включает также гнезда 1 и 2, штуцер 3 для подвода сжатого воздуха, шайбы 5 и б, винт 7, ось 8, стакан 10, смотровое стекло 11, опору 12, окно 13, шланги 15, 16 и 18. Шайбы прикрепляются к цапфе барабана, т. е. к подвижной части и неподвижному корпусу головки, винтами 7. Неподвижная шайба имеет окна, количество которых соответствует количеству окон в неподвижном корпусе головки.

Рис. Левая распределительная головка вакуум-фильтра БШУ-40-3-10

Неподвижная часть головки прижимается к подвижной шайбе с помощью пружины 17, насаженной на ось 8. Ось пружины крепится в стакане 10, прикрепленном к цапфе подвижной части головки. Большие полости головки имеют отвод 19, к которому хомутиком 20 крепится рукав 18. Сжатый воздух в головку подается через штуцер 3. Разрежение в определенных зонах фильтра контролируется вакуумметрами, присоединенными к гнездам 1 и 2. Для установки неподвижной головки в определенном положении по отношению к правой головке имеется проушина 14.

Сравнивая конструкции распределительных головок различных типов фильтров, необходимо отметить значительные преимущества распределительных головок фильтра БШУ-40-3-10: они позволяют изменять режим работы фильтра. Неподвижные диски, расположенные в правой и левой распределительных головках, различаются между собой. Так как в каждой секции фильтра имеются по две коллекторные трубки и одна из трубок направлена к правой распределительной головке, а другая - к левой, это позволяет в фильтрах данной конструкции увеличить зону промывки осадка, что обеспечивает более глубокую промывку его при небольших расходах воды, и отобрать часть малоконцентрированного раствора для приготовления известкового молока. Эти вопросы имеют актуальное значение для нормальной работы фильтров.

Фильтр оснащен самоочищающейся ловушкой для отделения окалины от промывной воды, которая подается к форсункам по трубам из нержавеющей стали. При регенерации ткани раствор соляной кислоты поступает в пластмассовые форсунки. Все трущиеся части фильтра смазываются централизованно. Уровень суспензии в корпусе фильтра и сока в ресиверах поддерживается автоматически.

Техническая характеристика вакуум-фильтров БШУ-40-3-10

Производительность по свекле, т/сут................800... 1 ООО

Поверхность фильтрации, м 2 ..........40

Диаметр барабана, мм........................3000

Длина барабана, мм..........................4400

Частота вращения барабана, с -1 ..................0,0026... 0,0260

Температура суспензии при фильтрации, К............273... 368

Угол погружения барабана в суспензию, град.....109... 120

Величина вакуума в зоне фильтрования, МПа.....0,08

Давление при продувке, МПа..........0,2

Установленная мощность, кВт..........7,0

Габаритные размеры, мм......................7350x4585x3942

Масса, кг................21415