Vakuum keramiskt filter

Ett vakuumkeramiskt filter är utformat för att separera vätskor från fasta ämnen för avvattning av malmkoncentrat . Anordningen består av rotator, flytgödseltank, keramisk filterplatta, fördelare, utloppsskrapa, rengöringsanordning, ram, omrörningsanordning, rörsystem, vakuumsystem, automatiskt syradoseringssystem, automatiskt smörjsystem, ventil och utloppsränna. Funktions- och konstruktionsprincipen för ett vakuumkeramiskt filter liknar dem för ett konventionellt skivfilter , men filtermediet ersätts av en finporös keramisk skiva. Skivmaterialet är inert, har lång livslängd och är resistent mot nästan alla kemikalier. Prestanda kan optimeras genom att ta hänsyn till alla de faktorer som påverkar den totala effektiviteten av separationsprocessen. Några av de variabler som påverkar prestandan hos ett vakuumkeramiskt filter inkluderar fastämneskoncentrationen, skivans rotationshastighet, uppslamningsnivån i matningsbassängen, temperaturen hos mataruppslamningen och trycket under avvattningsstegen och bildandet av filterkakan.

Utbud av applikationer

Vakuumkeramiska filter finns i följande branscher:

Processen används under en stor kontinuerlig process för att separera fria filtreringssuspensioner där tvättning inte krävs. I grund och botten arbetar filtret för att separera fast-vätskeblandningar genom att ta bort vattnet från mineralkoncentrat och forma foderuppslamningen till pellets. Detta åstadkommes genom kapillärverkan under lågt vakuumtryck. Pelleteringen av slurryerna görs genom att tillsätta lite fast material till avloppsslammet så att vatten lätt kan avlägsnas från blandningen. Så småningom innehåller de slutliga kakprodukterna mycket lite fukt och kan deponeras som avloppsvatten. Denna process följs vanligtvis av blekning och uppvärmning av kakan. Slutprodukten av denna filtrering är en torr kaka och filtrat som inte innehåller någon fast produkt.

Fördelar och begränsningar

Den största fördelen jämfört med andra filtreringssystem är minskningen av energiförbrukningen, upp till 90 % eftersom ingen luft strömmar genom skivorna på grund av användningen av kapillärkraft som verkar på porerna. Luftgenombrott förhindras av filtrets fina porer, vilket möjliggör bibehållande av högre vakuumnivåer. Därför är vakuumförlusterna mindre, vilket innebär att vakuumpumpen som krävs är mindre än i konventionella skivfilter, vilket minimerar driftskostnaderna. Effekten som förbrukas av ett vakuumkeramiskt filter med 45 m 2 filtreringsarea är 15 kW medan 170 kW förbrukas av liknande filter med tygmembran.

I allmänhet är konventionella skivfilter inte lämpliga för tårttvätt eftersom vattnet snabbt rinner av kakans yta. Eftersom kakans fasta ämnen sprayas med en tvättvätska för att avlägsna föroreningar, är de inte lämpliga för konventionella filtreringssystem där kanalbildning eller ojämn fördelning uppstår, vilket leder till att kakan spricker. Kaktvätt har dock visat sig vara effektivare med vakuumkeramiska filter på grund av den jämna flödesprofilen och den jämna fördelningen av kakan.

En ytterligare fördel med vakuumkeramiskt filter är den höga uteffekten med mycket låg vattenhalt och torrare filterkaka. Som jämförelse jämfördes prestandan hos ett VDFK-3 keramiskt filter med de befintliga BOU-40 och BLN40-3 vakuumfiltren av trumtyp för att filtrera aluminiumhydroxid . Från resultaten var den genomsnittliga fukthalten 5 % (abs? eller rel?) lägre när ett vakuumkeramiskt filter användes.

Vakuumkeramiska filter har också längre livslängd samtidigt som tygfilter måste bytas ut, vilket på sikt ökar kakans fukthalt, sänker produktiviteten och stör produktionsverksamheten. Dessutom är det keramiska filtret både mekaniskt och kemiskt tillförlitligt nog att motstå regenerering.

Även om det vakuumkeramiska filtret har visat sig vara en stor innovation, finns det fortfarande vissa begränsningar när man använder utrustningen. Keramiska filter uppvisar stora fluktuationer i det rekylerande tvätttrycket (0,05~0,35 MPa ). Detta höjer det kortsiktiga undertrycket och inducerar utspädd syra på grund av fenomenet fallande sug. Därför kommer rengöringseffekten av de keramiska plattorna och filtrets effektivitet att påverkas negativt.

Mönster tillgängliga

Det finns många designkriterier som varierar beroende på typen av skiva och den önskade filtreringskapaciteten. Det typiska filtret för utvinning av järn innehåller 12 keramiska filtreringsplattor av filterelementen (skivorna), som har en diameter på cirka 2705 mm, vilket gör den totala filterytan 120 m 2 . Detta filter är mest lämpat för att filtrera foderuppslamningar med höga fasta koncentrationer (5-20 % vikt/vikt) och partiklar som varierar i storlek från 1–700 µm . Ytan på filtren som är tillgängliga i det keramiska filtret är upp till 45 m 2 , vilket gör dem användbara för metall- och mineralkoncentratbearbetning.

De keramiska skivorna finns i två typer, gjutplatta och membranplatta. Den gjutna plattan är en keramisk platta i ett stycke med en homogen yta och en granulerad kärna. Den gjutna plattans filtermedium är de tjocka väggarna, åtskilda av keramiska granuler. Dessa egenskaper bildar en stel mekanisk struktur. Membranplattan innehåller ett tunt membran över en grövre kärna och en porös struktur i flera lager av aluminiumoxid. Den grova delen av utrustningen ger mekanisk styrka till dess struktur medan det mellanliggande lagret fungerar som en membranbärare. Det yttre skiktets membran fungerar som ett filtrerande skikt. Det keramiska filtrets filtreringsskikt har likformiga porer, vilket gör att endast en viss storlek av partiklar kan filtreras genom att använda vakuumkeramiska filter.

Huvudsakliga processegenskaper

Det finns minst tre steg involverade i driften av ett vakuumskivfilter:

Steg 1 : Kakbildning

Skivorna roterar i ett uppslamningstråg, indelat i fack för att minska volymen som hålls i den vid en viss tidpunkt, och därför för att minska uppehållstiden för uppslamningen i tråget. Den tid som är tillgänglig för detta steg beror på två faktorer, tallrikens rotationshastighet och höjden på flytgödselnivån i bassängen. Ett vakuum appliceras inuti skivorna för att främja kakfiltrering.

Steg 2 : Awattning av kakan

Tvättningen är till stor del begränsad till de övre delarna där kakytan är nästan horisontell i orientering, vilket sker vid fodrets temperatur. Det keramiska filtret använder en sintrad aluminiumoxidskiva för att avvattna slurry under lågvakuum. Avvattningen sker genom att vatten dras från slammet genom kapillärverkan. Detta säkerställer att ingen luft eller partiklar dras in i filtermediet för att orsaka blockering. Men om för mycket tvättvatten appliceras kan det rinna ner i kakan och in i foderhon, där det bara späder ut slammet.

Steg 3 : Tårttorkning

Den slutliga vattenhalten (fukt) i kakan regleras genom att torr (kall eller varm) luft eller gas passerar genom kakan. Torktiden beror på fördelningsventilens tidpunkt, slamnivån i bassängen, rotationshastighet och skrapans läge.

Steg 4 : Tårtans urladdning

Dessa är de typiska förhållandena för den övergripande driften av det vakuumkeramiska filtret:

  • Slamnivån: måste vara högre än toppen av sektorerna när de passerar genom tråget (annars skulle luft helt enkelt passera genom duken under kakbildningen).
  • Genomströmning av fasta ämnen: upp till 4 000 kg/m 2 h
  • Typisk filtreringskapacitet: 200-5 000 L/m 2 h
  • Typisk luftförbrukning/flöde: 50–80 m 3 /h·m 2 vid 500 Torr vakuum
  • Tryckskillnad: Typiskt är tryckskillnaden med keramisk skiva mellan 0,90 och 0,95 bar. Men tryckskillnaderna över filtret är vanligtvis begränsade till mindre än 85 kPa, vilket gör det möjligt att bearbeta ett brett spektrum av inmatningsmaterial på ett kontinuerligt sätt.
  • Rotationshastighet: Högre rotationshastigheter möjliggör högre fasta produktionshastigheter genom bildning av tunnare kakor. Detta kanske inte är helt önskvärt eftersom tvätteffektiviteten sannolikt äventyras. Dessutom kräver en ökad rotationshastighet mer elektrisk kraft.
  • Minsta kaktjocklek: 3/8-1/2 tum eller 10–13 mm (för effektiv utmatning)
  • Nedsänkning krävs för kakutsläpp: 25 % av cykeln
  • Effektiv maximal nedsänkning av skivan: 28 % av cykeln.

Bedömning av huvudegenskaper

De viktigaste driftsparametrarna för skivfiltren är uppslamningstankens höjd, omrörning och skivans intensitet och rotationshastighet eftersom dessa kommer att avgöra kakbildningen och torktiden. Det är viktigt att kontinuerligt omröra slammet för att förhindra sedimentering av de fasta ämnena. Alltför hög omrörningsintensitet kan påverka kakbildningen eller förändra produktens partikelstorleksfördelning. En av de mest använda omrörarna för filtrering med vakuumskivfilter är en oscillerande omrörare av vaggtyp placerad i botten av bassängen, som kräver ganska höga rotationshastigheter för att bilda homogen slurry. För bearbetning av snabbt sedimenterande högkoncentrationsslam, används vanligtvis bottenmatade roterande skivfilter.

Steg 1 : Filtrering

Filtratet från skivornas inre passager avlägsnas av det låga vakuum som används i filtret, medan den lilla tryckskillnaden över skivan orsakar kakbildning. Med en tjockare kaka som produceras i detta steg uppnås effektivare tvättning vid högre tvättvätskeflöden. Detta gör dock att större luftvolymer förbrukas vid utsläpp på grund av minskat motstånd och marginellt lägre kakfuktighet.

Steg 2 : Avvattning

I sällsynta fall, på grund av den jämna strukturen hos de bildade kakorna, den jämna flödesprofilen för det keramiska filtermediet och den gasfria filtratflödeskakan, har tvättning visat sig vara effektiv i keramiska skivfilter. Bildandet av tjockare kakor under filtrering och högre vakuumnivå leder till större avlägsnande av löst ämne.

Steg 3 : Urladdning

Grundskrapan fungerar bra när kakorna är relativt tjocka och inte klibbiga. De slutliga kakorna töms ut med blad- eller trådskrapor på vardera sidan av skivorna. Men andra typer av omrörare bör övervägas och installeras om kakan är klibbig eller tunn. Ett luftåterblåsningssystem används ofta för att underlätta avlägsnandet av kakor där blötare kakor släpps ut från skivfiltret.

Designheuristik

Takt för kakansamling Betygsätta Medium som används för filtrering
Snabb 0,1-10,0 cm/s Bälten, toppmatningsfat, centrifuger av påskjutartyp
Medium 0,1-10,0 cm/min Vakuumtrummor, skivor, centrifuger av skalartyp
Långsam 0,1-10,0 cm/h Tryckfilter, sedimentationscentrifuger
  • Om det tar mer än fem minuter att bilda en kaka med tjocklek på 1/8 tum, bör kontinuerlig filtrering inte göras.
  • För försumbar kakansamling i klarning används patroner, förbeläggningsfat eller sandfilter för filtrering
  • När filtreringsytan förväntas vara mer än några kvadratmeter, är det lämpligt att göra laboratorietester för att avgöra om tårttvätt är kritiskt. Om det finns problem med att kakan torkar kan filterförbeläggning behövas.
  • För finmalda malmer och mineraler kan rotationstrummans filtreringshastigheter vara 1500 lb/(dag)(sqft), vid 20 varv/h och 18-25 tum Hg vakuum
  • Grova fasta partiklar och kristaller kan filtreras med hastigheter av 6000 lb/(dag) (sqft) vid 20 varv/h, 2-6 tum Hg vakuum.
  • Ytareor i porös keramik: Porös keramik bearbetad med en sol-gel-teknik har extremt stora ytareor, från 200 till 500 kvadratmeter per gram

Avfallsflödesproduktion och efterbehandling

Filtrat är det avfall som har släppts ut i vakuumkeramiska filter genom avfallsströmmen. Under tårttvättningen sprayas en tvättvätska på kakans fasta ämnen för att avlägsna föroreningar eller ytterligare filtrat . Filtratet går in i filtrattanken och dräneras genom ett utloppssystem. Filtratet är dock återvinningsbart och har lågt innehåll av suspenderat fast material. Således kan den återvinnas genom systemet utan ytterligare behandling. Filtrat används för att spola skivan under bakflödestvätt för att rengöra den mikroporösa strukturen och avlägsna eventuella kvarvarande kakor.

Nya utvecklingar

En förbättring jämfört med standarddesignen för keramiska vakuumfilter är att använda serialiserade porstorleksfördelningar av icke-fibrösa porösa keramiska filter. Porositeten hos denna typ av keramik kan varieras från 20 till 60 volymprocent, vilket tillåter ett lågtrycksfall av vätske- och gasflöde. Anpassade storlekar från 1 mm diameter/0,5 mm hål av porösa keramiska filter finns tillgängliga för en rad olika utföranden. Ett icke-fibröst poröst keramiskt filter är mer motståndskraftigt i alkaliska och sura förhållanden jämfört med fibrösa keramiska filter. Därmed har den en längre livslängd då den har god slit- och erosionsbeständighet samt att den tål höga temperaturer.

En annan förbättring tillämpas vid regenereringssteget när den kvarvarande filterkakan avlägsnas genom att backspola det rena växtvattnet för att tvätta det interna keramiska filtret. Filterkakaavvattning av keramiska filter ger låg slutlig kakfukt till minimala drift- och underhållskostnader. Återstående fukt avlägsnas från filterkakan på grund av kapillärverkan inuti de keramiska elementen, som roterar över slurrynivån. Denna process ger maximal filtrering och den slutliga kakan kan hållas vid lägsta fukthalt tack vare effektiv rengöring av båda keramiska sektorerna. Dessutom kan prestandan optimeras genom att använda ett ultraljudsrengöringssystem för att uppnå effektiva driftsförhållanden för regenerering av plattor. Användningen av filtrat i kretsloppet vatten i konstruktionsoperationen kan minska vattenförbrukningen med upp till 30-50%. Hög filtratrenhet kan erhållas, eftersom det endast finns 0,001-0,005 g/L fasta ämnen i filtratet som produceras från denna process. Detta resulterar så småningom i en minskning av förbrukningen av polymerflockningsmedel i förtjockningsmedel. Keramiska skrapknivar har introducerats till denna design eftersom de kan raka sig genom massan som bildas vid avvattning av filterkakan. Det återstående lagret av fasta rester på filtret ger skydd mot mekanisk nötning. Därför kan underhållskostnaderna minskas samtidigt som livslängden på det keramiska filtret ökar.

Se även

Vidare läsning

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Vacuum_ceramic_filter&oldid=1110153899 "