Оборудование для отстаивания и фильтрации

 

Для отделения твердого остатка от раствора на оте­чественных заводах повсеместно применяют сгустители. На некоторых зарубежных заводах, работающих по схе­ме одностадийного выщелачивания, пульпу подвергают фильтрации на вакуум-фильтрах. Сгустители - доста­точно надежный агрегат непрерывного действия, позво­ляющий с минимальным расходом электроэнергии и не­большими затратами труда на обслуживание выделить из пульпы большую часть твердого. Недостаток этих аппаратов заключается в низкой удельной производитель­ности, громоздкости и большой площади цеха, необхо­димой для их установки.

 

 

Рис. 45. Сгуститель:

1 - железобетонный бак с гидроизоляцией и кислотоупорной футеровкой (ке­рамика); 2 - привод сгустителя с граблями; 3 - крышка сгустителя; 4 - узел выпуска нижнего слива; 5- приемный ящик для пульпы; 6 - кольцевой желоб для верхнего слива

 

Рис. 46. Внешний вид сгустителя

 

Сгуститель (рис. 45, 46) представляет собой цилин­дрический чан с коническим днищем диаметром 9-18 м и высотой 3-5 м, оборудованный подвесным перегреб­ным механизмом с центральным приводом. В центре дни­ща имеется выпускное отверстие для сгущенной пульпы. В верхней части чана по всему периметру с внутренней стороны устраивают кольцевой желоб для сбора верхне­го слива. Чан изготовляют из деревянных клепок, стальных листов или железобетона и футеруют свинцом или кислотостойкой керамикой. Б качестве подслоя приме­няют рубероид на битуме, уложенный в несколько слоев. Коническое днище с небольшим углом наклона к гори­зонту (8-15°) служит для облегчения передвижения сгу­щенного твердого материала от периферии к центру.

Подвесной перегребной механизм состоит из привода, вертикального вала и крестовины с гребками. Все эти сооружения крепятся на ферме, установленной на опо­рах. Два плеча крестовины доходят до стенок чана, а два Других имеют длину, равную ²/з радиуса чана. Перегреб­ной механизм и вал изготавливают из кислотостойкой стали. Вал можно перемещать по вертикали вдоль своей оси на расстояние до 400-500 мм. Скорость вращения перегребного механизма - один оборот в 3-5 мин.

Мощность электродвигателя привода вращения не превышает 3-5 кВт.

Направленная на сгущение нейтральная или кислая пульпа поступает в приемник-распределитель с решет­кой, указанный в центре сгустителя и погруженный в раствор. Назначение приемника - устранять взмучи­вание верхней отстойной зоны и улавливать посторон­ние случайные предметы (щепу, тряпки и т. п.). При движении пульпы от центра к периферии ее твердые ча­стицы оседают на дно сгустителя, а жидкая часть пере­ливается через борт кольцевого желоба и направляется на дальнейшую переработку. Осевшие на дно чана твер­дые частицы с помощью перегребного механизма пере­мещаются к центральному выпускному отверстию и че­рез определенные промежутки времени в виде сгущенной пульпы откачиваются из сгустителя.

Сгуститель имеет диаметр 15 м, высоту 3 м, объем 500 м³ и площадь сгущения 176 м². Агрегат диаметром 18 м и высотой 3,6 м имеет соответственно объем 650 м³ и площадь сгущения 250 м³. Производительность сгусти­теля рассчитывают по съему верхнего слива с 1 м³ пло­щади сгущения. На нейтральной пульпе сгустители спо­собны выдавать 3-5 м³ осветленного раствора на 1 м²/сут, а кислые сгустители (для которых требования к верхнему сливу по содержанию твердого менее стро­гие) -до 7 м³ на 1 м²/сут. в зависимости от режима ра­боты сгустителя содержание твердого в сгущенной пуль­пе составляет от 40 до 50% твердого, в верхнем нейт­ральном слое оно не превышает 1-2 г/л, в кислом до­стигает 80-100 г/л.

Для первой стадии фильтрации сгущенной пульпы (цинкового кека) используют, как правило, рамный ва­куум-фильтр периодического действия (рис. 47). Он со­стоит из ряда железобетонных бункеров с коническим днищем, покрытых изнутри кислотостойкой футеровкой, и нескольких фильтровальных блоков, называемых кор­зинами. Обычно в таком фильтре имеется 5-6 бункеров и 3-4 корзины. Корзина представляет собой набор из 20-30 рам, составленных из фильтровальных элемен­тов, изготовленных из медных или нержавеющих перфо­рированных трубок диаметром 25 мм, согнутых в форме буквы П, соединенных одними концами с медной трубой большего диаметра и далее с вакуум-насосом. Вторые концы трубок заглушены. Каждая рама прикреплена к деревянному брусу с деревянными планками и обтянута снаружи фильтровальной тканью. Размер рамы 2X3 м. фильтровальная поверхность одной корзины определяет­ся числом рам в ней и составляет 80—160 м ². Корзина соединена гибкими резиновыми шлангами с вакуумной системой и воздуховодом сжатого воздуха.

Работа фильтра происходит следующим образом. С помощью мостового крана, специально установленного над бункерами для об­служивания фильтра, корзину на всю высоту опускают в бункер с пуль­пой, перемешиваемой воз­духом. При включении вакуума раствор из пуль­пы отсасывается через фильтро - ткань по трубкам в баки-ресиверы. При этом на поверхности рам наращивается слой цин­кового кека. Уровень пульпы в бункере во вре­мя фильтрации понижает­ся, что может привести к попаданию воздуха в ва­куумную систему. Поэто му пульпу в этот период все время добавляют в бункер.

 

Рис. 47. Рамный вакуум-фильтр:

1 - медная труба; 2 - труба к вакуум-насосу; 3 - деревянные планки; 4 - фильтровальная ткань; 5 - двутавровая балка для крепления рам

 

Когда слой кека достигнет толщины 30-40 мм, филь­трацию прекращают, корзину поднимают и оставляют на некоторое время в подвешенном состоянии над промывном бункером под вакуумом для сушки кека. После этого кек отдувают с поверхности фильтра в бункер сжа­тым воздухом и все операции повторяют. Каждая из опе­раций занимает примерно следующее время, мин [14]: закачка пульпы в бункер (30 м³) -15, фильтрование - 60, перемещение корзины -3, сушка кека - 35, отдувка кека - 6, перемещение корзины - 2, репульпация кека - 12, откачка пульпы -15. Общее время фильтрации со­ставляет 2 ч 28 мин.

Репульпированный с промывными водами кек откачи­вают на вторую стадию фильтрации. Удельная произво­дительность рамного вакуум-фильтра равна 300 -1000 кг влажного кека с 1м² поверхности фильтрации в сутки. Расход фильтровальной ткани составляет примерно 0,15 м² на 1 т сухого кека.Преимущества рамного ва­куум - фильтра заключаются в его простоте и большой об­щей площади фильтрующей поверхности, достигающей 600-800 м² на 4-5 корзинах.

Вторую стадию фильтрации цинковых кеков осущест­вляют на дисковых вакуум-фильтрах непрерывного действия. Общий вид фильтра показан на рис. 48. Фильтр состоит из полого вала, изготовленного из кислотостойкого сплава и разделенного внутри перегородками на секции по всей длине, и 4-12 дисков, составленных каж­дый из 8-10 секторов.

 

 

Рис. 48. Дисковый вакуум-фильтр

 

Один конец вала имеет распреде­лительную головку, в неподвижную часть которой подве­дены трубы вакуумной линии и сжатого воздуха. Соот­ветственно числу дисков и секторов в теле вала имеются отверстия для присоединения секторов. Сектора прикреп­лены к валу с помощью шпилек. Вал с дисками враща­ется в корыте фильтра на двух подшипниках и приводит­ся в движение от электродвигателя через червячную пе­редачу.

Фильтровальным элементом является сектор. Его из­готавливают в зависимости от степени агрессивности сре­ды из стали или синтетических материалов. Стальные сектора делают в виде полых коробок с перфорирован­ными отверстиями. Сектора из пластмасс - сплошные с канавками для сбора фильтрата с обеих сторон. Перед установкой секторов на вал на них надевают мешки из фильтровальной ткани, сшитые по размеру и форме сек­тора.

Во время работы фильтра диски почти наполовину погружены в корыто. При опускании вращающегося диска в корыто, наполненное постоянно взмучиваемой качанием коромысла пульпой, автоматически включает­ся вакуум, раствор проходит через фильтро - ткань, соби­рается по канавкам или отверстиям сектора в соответ­ствующем отделении вала иотсасывается через распре­делительную коробку в баки-сборники. Кек оседает на поверхности дисков. После наращивания слоя кека опре­деленной толщины включают воздух, ткань отдувается и кек сбрасывается с дисков в щелевидные отверстия меж­ду дисками.

Правильное движение падающему кеку придают план­ки из пластмассы или резины, установленные с двух сто­рон каждого диска под углом к нему. Уровень пульпы в корыте фильтра поддерживается постоянным за счет до­бавок ее из небольшого буферного бачка. Дисковые ва­куум - фильтры при небольших габаритах имеют большую фильтрующую поверхность. В зависимости от диаметра диска четырехдисковые фильтры имеют площадь филь­трации 34-40 м², шестидисковые 50-60 м² и двенадцатидисковые 100-140 м². Удельная производительность фильтра составляет 0,8-1 т кека на 1 м² фильтрующей поверхности в сутки. В отфильтрованном кеке содержит­ся 35-40% влаги. Фильтрат направляют на репульпациюкека в первой стадии фильтрации или на противоточную промывку кека в сгустителях.

В отличие от вакуум-фильтров фильтр - прессы (рис. 49, 50) применяют для растворов, содержащих неболь­шое количество твердого (1-2 г/л), в частности для фильтрации верхнего слива нейтральных сгустителей и различных пульп после очистки растворов от примесей. Основные части фильтр-пресса - станина, рамы и пли­ты. Станина состоит из двух массивных чугунных лобо­вых плит, установленных вертикально и скрепленных четырьмя стальными тягами. Верхние тяги служат одно­временно опорами для рам и плит. На одной из лобовых плит (чаще всего на передней) крепится ручной или гид­равлический механизм для зажима рам иплит фильтра. К другой лобовой плите подводятся магистрали для фильтруемой жидкости и сжатого воздуха.

Роль фильтровальной ячейки выполняет рама с двумя плитами и проложенной между плитами и рамой фильтровальной тканью. Плиты и рамы в зависимости от назначения фильтра и характера жидкости изготовляют из чугуна, нержавеющей стали, фторопласта, полиэтилена и полипропилена. В них находятся отверстия для подачи в полость рамы фильтруемой жидкости. Плиты, кроме того, имеют бороздки по всей поверхности для сбора фильтрата. В собранном и зажатом виде плиты и рамы фильтра образуют сплошной канал, через который под давлением 0,2-0,3 МПа нагнетается пульпа или раствор.

Фильтруемая жидкость, поступающая в полость рам, продавливается через поры фильтровальной ткани, со­бирается по бороздкам в нижнем углу плиты и выпуска­ется через отверстие плиты в желоб. Твердые частицы задерживаются на поверхности фильтровальной ткани и постепенно накапливаются внутри рам. По мере накоп­ления твердого кека скорость фильтрации снижается, затем прекращается. После этого фильтр разбирают (раздвигают рамы и плиты) на очистку. Перед разбор­кой для удаления остатков раствора из кека фильтр про­дувают сжатым воздухом.

Очистку фильтра от кека производят вручную. Для этого раму отделяют от плиты и сбрасывают кек в под­дон или бункер, установленный под фильтром. С плит снимают фильтровальную ткань и при необходимости направляют в стирку. Бороздки плит периодически очи­щают от образующегося в них осадка.

Рис 49. Внешний вид фильтр - пресса

 

Рис. 50. Отделение фильтр - прессов

 

Рис. 51. Фильтр ФПАК

 

Фильтр - прессы - аппараты периодического действия. Поэтому, несмотря на большую фильтрующую поверх­ность (80-100 м²), их производительность невысока и для обеспечения фильтрации всего количества растворов приходится устанавливать их в большом количестве. Удельная производительность фильтр -прессов составля­ет 5-10 м³/(м²-сут).

Некоторое ограниченное применение получили на цинковых заводах и автоматизированные фильтр - прессы непрерывного действия типа ФПАК, показанные на рис. 51.