24.02.2021

Обезвоживание продуктов обогащения методом фильтрования


Фильтрование — отделение воды от продуктов обогащения под давлением через пористую перегородку — фильтрующую поверхность, проницаемую для воды и не проницаемую для твердых частиц. На пористой перегородке образуется при этом осадок, который по мере его накопления выполняет также функции фильтрующей среды.

Методом фильтрования обезвоживают шлам, концентрат и хвосты флотации после предварительного сгущения их до концентрации твердого в пульпе 30—50%.

Процесс фильтрации основан на гидродинамических законах движения жидкости через фильтрующую среду и характеризуется скоростью прохождения жидкости через слой осадка и пористую перегородку.

Для определения скорости фильтрации могут быть использованы уравнения Дарси (для течения жидкостей через грунт) и Пуазейля (для истечения жидкостей из капилляров)
Обезвоживание продуктов обогащения методом фильтрования

где F — поверхность фильтрации, см2;

V — объем фильтрата, см3;

t — продолжительность фильтрации, сек.;

AР — разность давлений в фильтрующем слое, кГ/см2;

u — вязкость жидкости, кГ*сек/см;

r0 — сопротивление единицы объема осадка, 1/см3;

h — высота фильтрующего слоя, см;

р0 — сопротивление единицы поверхности фильтрующей перегородки, 1/см2.

Подставляя в формулу (8) значение ft = cV/F. где с — объем осадка, приходящийся на единицу объема фильтрата, получим

Интегрируя уравнение (9) при постоянном значении давления, получаем основное уравнение фильтрации

Фильтрование осуществляется на фильтрах, рабочими элементами которых являются пористые перегородки. По обеим сторонам перегородок создается разность давлений за счет вакуума — разрежения воздуха с одной стороны перегородки или избыточного его давления. В зависимости от способа достижения разности давлений на фильтрующей поверхности различают фильтры, работающие под вакуумом, — вакуум-фильтры и работающие под избыточным давлением — фильтр-прессы. Для целей обезвоживания продуктов обогащения угля применяют преимущественно вакуум-фильтры непрерывного действия.

В качестве пористых перегородок используют различные сорта фильтровальных тканей, металлические сетки с отверстиями 0,15—0,25 мм, стеклянную и нейлоновую ткани и др.

Обезвоживание на вакуум-фильтрах


По конструктивному признаку различают дисковые и барабанные вакуум-фильтры. На старых обогатительных фабриках применялись также тарельчатые вакуум-фильтры (план-фильтры).

Дисковый вакуум-фильтр (рис. 290) состоит из нескольких дисков, собранных из отдельных пустотелых секторов с перфорированной боковой поверхностью (рис. 291), на которые надеты чехлы из фильтровальной ткани (сетки). Каждый сектор, представляющий собой самостоятельный фильтрующий элемент, присоединяется к вращающемуся полому валу при помощи патрубка и вращается вместе с валом.

Вал (рис. 292) имеет по числу секторов в каждом диске продольные радиально расположенные каналы, которые при помощи неподвижных распределительных головок (рис. 293), плотно прилегающих к торцам вала, присоединяются попеременно к линиям вакуума или нагнетания воздуха.

Диски медленно вращаются в ванне, куда подается пульпа, подлежащая обезвоживанию, которая перемешивается в ней мешалками во избежание осаждения частиц шлама. Секторы дисков, погруженные в пульпу, находятся под вакуумом. В это время происходит фильтрация воды из пульпы через фильтровальную ткань и образование на ней твердого осадка. Фильтрат из секторов дисков по каналам в полом вале отсасывается через распределительную головку в вакуумную линию. После выхода секторов из ванны они некоторое время продолжают находиться под вакуумом. При этом через осадок просасывается воздух, увлекающий с собой дополнительно воду и просушивающий осадок. При подходе сектора к исходному положению внутрь его поступает сжатый воздух, отдувающий с фильтровальной ткани образовавшийся на ней осадок. Дополнительно осадок снимается еще ножевым устройством. Далее цикл фильтрования повторяется. Схематически процесс фильтрования в дисковых вакуум-фильтрах показан на рис. 294.

Техническая характеристика дисковых вакуум-фильтров и данные по обезвоживанию на них продуктов обогащения приведены в табл. 197, 198.

Величина вакуума при фильтрации 400—500 мм рт. ст., давление воздуха 0,5—0,8 ат. Расход воздуха на 1 м2 фильтрующей поверхности от вакуум-насоса 0,6—0,8 м3/мин, от воздуходувки 0,3—0,4 м3/мин.

Производительность вакуум-фильтров

Q = qF, т/час,


где q — производительность на 1 м2 фильтрующей поверхности (для флотационного концентрата н тонких шламов 0,4—0,5, для крупных шламов 0,5—1,0 т/час/м2);

F — фильтрующая поверхность, м2.

Барабанные вакуум-фильтры отличаются по расположению фильтрующей поверхности — с наружной или внутренней стороны барабана, а также по способу подачи питания.

Барабанный вакуум-фильтр с наружной фильтрующей поверхностью (рис. 295) состоит из полого барабана с торцовыми стенками. К стенкам прикреплены полые цапфы, установленные в подшипниках на раме фильтра. На боковой поверхности барабана крепится штампованное решето, покрываемое фильтровальной тканью (сеткой). Кольцевое пространство между барабаном и решетом разделено радиальными перегородками по длине барабана на отдельные секторы. Последние системой воздушных трубок соединены с полыми цапфами. К цапфам прилегают распределительные головки, присоединяющие их попеременно к линиям вакуума или нагнетания воздуха.

Барабан вращается в ванне, куда подается обезвоживаемая пульпа. Процесс фильтрования протекает аналогично фильтрованию на дисковых вакуум-фильтрах.

Барабанный фильтр с внутренней фильтрующей поверхностью (рис. 296) состоит из полого вращающегося барабана, разделенного на секторы, внутри которого на штампованном решете натянута фильтровальная ткань (сетка). Секторы системой воздушных трубок соединены с полой цапфой, присоединяемой при помощи распределительной головки к вакуумной и нагнетательной линиям.

Пульпа подается в барабан и фильтруется на его внутренней поверхности. Осадок снимается ножевым устройством и сбрасывается в шнек, удаляющий его из фильтра.

Диаметр фильтров 2,8 и 3,2 м, длина 3,2 и 4 м, фильтрующая поверхность 25 и 40 м2.

Барабанный фильтр с верхним (боковым) питанием (рис. 297) по конструкции аналогичен барабанному фильтру с наружной фильтрующей поверхностью (см. рис. 295). Отличие заключается лишь в подаче питания — сверху или сбоку барабана.


Такие фильтры установлены на Губахинской обогатительной фабрике. Диаметр барабана 1,7 м; длина 3 м; фильтрующая поверхность 16 м2. На фильтрах обезвоживают шлам крупностью < 1 мм; концентрация твердого в исходном 400—500 Г/л. Содержание влаги в обезвоженном продукте 24—30%. Концентрация твердого в фильтрате 6—10 Г/л. Фильтрование производится на сетке с отверстиями 0,15х0,25 мм.

Схемы фильтровальных вакуум-установок


Фильтровальные установки на обогатительных фабриках состоят из вакуум-фильтра, ресивера, ловушки для фильтрата, вакуум-насоса, воздуходувки и насоса для перекачивания фильтрата.

Принципиальные схемы компоновки оборудования фильтровальной установки показаны на рис. 298, 299. Отличие приведенных схем заключается в способе отвода фильтрата из ресивера в сборник.

По схеме рис. 298 фильтрат из ресивера поступает в сборник самотеком. Для обеспечения отвода фильтрата и предотвращения подсоса воздуха из атмосферы в ресивер высота его нижней точки от уровня воды в сборнике фильтрата должна быть не менее 10,5 м. Данная схема применяется при установке вакуум-фильтров на верхних этажах обогатительной фабрики.

По схеме рис. 299 фильтрат из ресивера отводится при помощи центробежного насоса. Для предотвращения попадания фильтрата в вакуум-насос применяют ловушку, нижняя точка которой должна быть выше уровня воды в сборнике фильтрата не менее чем на 10,5 м. Центробежный насос для фильтрата оборудуется обратным клапаном на нагнетательной линии. Расстояние от нижней точки ресивера до оси насоса принимают не менее 0,6 м. Схема позволяет размещать вакуум-фильтры на нижних этажах фабрики.

Для создания вакуума применяют мокро-воздушные водокольцевые насосы типа PMK и воздуходувки такого же типа. Техническая характеристика насосов и воздуходувок и данные для их выбора приведены в табл. 200—202.






Яндекс.Метрика