Способ фильтрования суспензий

Способ фильтрования суспензий

Реферат

Изобретение относится к глиноземному и другим гидрометаллургическим производствам, где необходимо фильтрование разбавленных суспензий с помощью вращающихся фильтров.

Известен способ фильтрования (Жужиков В.А. Фильтрование. Изд-во "Химия", 1980, с.338-339), в котором для предотвращения уменьшения скорости закупорки пор фильтровальной перегородки применяют вспомогательные вещества типа диатомит, перлит, целлюлоза и др. вещества, вводимые в разделяемую суспензию. Предполагается, что в этом случае будет улучшена структура образующегося осадка с меньшим удельным сопротивлением.

Кроме того, вспомогательные вещества можно сначала нафильтровать на фильтровальную перегородку и затем через образованный слой производить фильтрование суспензии. В этом случае закупорка пор будет происходить в верхнем слое вспомогательных веществ. Для поддержания средней скорости фильтрования вместе с нафильтрованным осадком удаляется верхняя часть вспомогательных веществ.

Рассмотренные способы обычно применяются в тех случаях, когда осадок больше не используется в производстве.

Известно а.с. № 644512 на Способ фильтрования, в котором для поддержания постоянной концентрации твердого в фильтруемую суспензию частично вводят в качестве вспомогательного вещества получаемый осадок, предварительно отрепульпировав его.

Основное назначение способа - понизить влажность труднофильтруемых осадков посредством возврата части отфильтрованного осадка в разбавленную суспензию с доведением содержания твердого до высокой степени сгущения и затем фильтрованием смеси методом налива, и обезвоживания осадка под вакуумом. Данный способ может быть осуществлен на наливном фильтре периодического действия, где не так важна производительность фильтрования, как конечная влажность осадка. Однако он не приемлем для фильтрования на вращающихся фильтрах непрерывного действия, на которых ограничена продолжительность как фильтрования, так и сушки определенной частотой вращения и конструктивным соотношением данных зон. При очень высокой степени сгущения (в примерах приводится содержание твердого 50% и более) будет нафильтровываться относительно толстый слой осадка, который за ограниченное время сушки не успеет достаточно обезводиться.

Последний из рассмотренных способов по основному признаку - возврату части отфильтрованного кека на смешение с фильтруемой суспензией - принят за прототип.

Технической задачей изобретения является интенсификация процесса фильтрования разбавленных суспензий на вращающихся фильтрах, когда отсутствует возможность осуществить предварительное сгущение. Интенсификация процесса позволит увеличить съемы фильтрата и осадка без увеличения используемой поверхности фильтрования.

Технический результат достигается тем, что в способе фильтрования разбавленных суспензий, включающем сгущение фильтруемой суспензии посредством частичного ввода отфильтрованного осадка и его репульпации, осуществляют фильтрование суспензии обескремненного белого шлама на вращающихся вакуум-фильтрах при частоте вращения, соответствующей образованию толщины слоя осадка в пределах 10-20 мм, при этом содержание твердого в фильтруемой суспензии поддерживают в пределах 500-700 г/л.

В случае фильтрования разбавленных суспензий на вращающихся фильтрах даже при низкой частоте вращения не всегда удается набрать необходимую толщину слоя осадка, которую можно было бы без остатка снимать с фильтрующей перегородки при помощи ножа и отдувки. Лишь после предварительного сгущения до определенной степени или до определенного содержания твердого в суспензии ножевой съем осадка становится возможным.

В ряде случаев, когда отсутствует предварительное сгущение и не хватает фильтрующей поверхности, процесс фильтрования на вращающихся фильтрах можно интенсифицировать за счет возврата части отфильтрованного кека в фильтруемую суспензию и затем интенсивного перемешивания-репульпации образуемой смеси. По мере повышения содержания твердого смеси и если не меняется частота вращения фильтра, будет увеличиваться толщина нафильтровываемого слоя осадка, а скорость фильтрования уменьшаться пропорционально толщине слоя. Для поддержания высокой скорости фильтрования необходимо увеличивать частоту вращения для нафильтровывания за 1 оборот фильтра минимальной толщины слоя осадка, который можно удалять без остатка с фильтрующей поверхности.

Применительно к фильтрованию регенерированного белого шлама, получаемого в глиноземном производстве при обескремнивании алюминатного раствора, степень сгущения фильтруемой суспензии должна быть в пределах 500-700 г/л по содержанию твердого, что позволяет достигнуть более ощутимый эффект от возврата фильтрованного кека при частоте вращения фильтра, соответствующей образованию толщины слоя осадка в пределах 10-20 мм.

Пример. Суспензия обескремненного белого шлама после содовой регенерации (содержание твердого С_тв=400 г/л, концентрация жидкой фазы Na₂O_o=80 г/л, Аl₂O₃=40 г/л, t=80°C) фильтровалась на барабанном вакуум-фильтре БОУ-40. В 1-м и 2-м случаях не было возврата отфильтрованного осадка в исходную суспензию, в последующих случаях часть осадка заворачивалась на репульпацию с исходной суспензией с доведением С_тв до 500-750 г/л в смеси при интенсивном перемешивании. При этом частота вращения барабана фильтра (n_об) была увеличена до 0,9-1,4 об/мин против 0,5-0,8 об/мин, когда не было возврата осадка.

Результаты замеров n_об, h_o, плотности влажного кека ρ_в.о., производительности фильтра по осадку и скорости фильтрования g_ф, а также определений влажности кека W_o и С_тв суспензии приведены в табл.1.

Таблица 1
Технологические показатели фильтрования на БОУ-40
обескремненного белого шлама после содовой регенерации
№№ пп	Характеристика суспензии	Результаты замеров и определений
Наименование	Ств, г/л	nоб, об/мин	ho, мм	ρв.о., кг/м3	Wo, %	qф, м3/м2ч	Производит. по сухому осадку, т/ч
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	Без возврата кека	~400	0,87	11	1550	36,3	0,63	20,8
2	-"-	~400	0,5	13	1560	37,1	0,57	15,3
3	С возвратом кека	~500	1,24	9	1620	34,2	0,71	25,0
4	-"-	-"-	1,2	10	1610	33,8	0,67	30,0
5	-"-	-"-	1,0	12	1605	33,4	0,63	30,8
6	-"-	700	1,2	15	1610	34,1	0,6	48,8
7	-"-	-"-	0,9	20	1600	35,3	0,5	44,7
8	-"-	750	0,9	24	1590	36,5	0,37	52,3

Как видно из приведенных данных, с повышением содержания твердого в фильтруемой суспензии за счет частичного возврата отфильтрованного осадка и одновременном увеличении числа оборотов фильтра, соответствовавших толщинам слоя осадка в пределах 10-20 мм, производительность фильтра в пересчете на сухой осадок выросла с 15-20 т/ч (1-2-й случаи) до 30-48 т/ч (3-7 случаи). При этом сохранились высокие удельные съемы по фильтрату или скорость фильтрования (q_ф=0,6-0,7 м/ч), что также важно, т.к. поток жидкой фазы в технологической схеме не меняется.

Перевод фильтра на большее число оборотов (3-й случай) привел к тому, что толщина слоя осадка снизилась до 9 мм, несколько увеличилась q_ф, a производительность по осадку понизилась из-за того, что часть осадка не снималась ножом и возвращалась обратно в корыто фильтра.

В 8-м случае, когда содержание твердого в суспензии увеличили до 750 г/л, существенно снизилась скорость фильтрования (0,37 м/ч), что также нежелательно из-за возможной перегрузки фильтра по фильтрату.

Способ фильтрования разбавленных суспензий, включающий сгущение фильтруемой суспензии посредством частичного ввода отфильтрованного осадка и его репульпации, отличающийся тем, что осуществляют фильтрование суспензии обескремненного белого шлама на вращающихся вакуум-фильтрах при частоте их вращения, соответствующей образованию толщины слоя осадка в пределах 10-20 мм, при этом содержание твердого в фильтруемой суспензии поддерживают в пределах 500-700 г/л.