Практическое занятие № 19

Фильтрование под обычным давлением через простой бумажный фильтр

Формирование новых понятий и способов действий.
Вопросы:

1. Общие сведения о фильтровании. Бумажные фильтры.

2. Правила фильтрования.

3. Промывание осадков.

4. Фильтрование под вакуумом.

Общие сведения о фильтровании. Бумажные фильтры

Фильтрованием называется процесс отделения от жидкости находящихся в ней частиц твёрдого вещества при помощи фильтрующей перегородки. Жидкость, отделяемая при фильтровании, называется фильтратом. Существуют различные фильтрующие материалы и способы фильтрования.

Бумажные фильтры. Самым распространённым материалом, применяемым в лаборатории для фильтрования, служит фильтровальная бумага. В отличие от обыкновенной бумаги она изготавливается из более чистого материала и не проклеивается. Фильтровальная бумага выпускается обычная и беззольная. При сжигании фильтров, приготовленных из беззольной бумаги, получается незначительное количество золы - примерно 0,0001-0,0002 г при сжигании одного фильтра средней величины. Точноеколичество золы. Получаемое при сжигании таких фильтров, указывается на фабричной этикетке на каждой пачке. Беззольная бумага употребляется при точных аналитических работах, связанных с сжиганием осадка вместе с фильтром. Во всех других случаях применяется обычная фильтровальная бумага. Кроме того, беззольные фильтры отличаются друг от друга по степени плотности. Наименее плотные фильтры обернуты лентой черного цвета - отсюда название «черная лента». Они предназначены для отделения студенистых осадков, например гидроксидов металлов. Фильтры средней плотности обернуты лентой белого цвета («белая лента») и предназначаются для отделения большинства осадков. Наиболее плотные фильтры обернуты голубой лентой («голубая лента») - их применяют для отделения мелкозернистых осадков, так как фильтрование через них идет медленно. Обычно в методике того или иного количественного определения указано, какой плотности фильтр следует выбрать.

Из фильтровальной бумаги делают простые и складчатые фильтры.Простой фильтр употребляют в тех случаях, когда отделяемый осадок нужен для дальнейшей работы. Размер фильтра определяют величиной осадка, а не объемом фильтруемой жидкости. Осадок должен занимать около 1/3 фильтра и ни в коем случае не больше его половины.

Простой фильтр изготовляют следующим образом. Кусок фильтровальной бумаги складывают вчетверо и округляют ножницами края. Беззольные фильтры округлять не надо, так как они выпускаются в виде кругов определенного диаметра. Фильтр разгибают так, чтобы он не был сложен только вдвое и вновь перегибают у центра таким образом, чтобы две половины линии предыдущего сгиба не вполне совпали друг с другом. Угол, перед которым надо перегибать фильтр. Находят опытным путем, он зависит от угла воронки, который редко бывает равен точно 60°.

Сложив фильтр. Отрывают от него внешний угол для того, чтобы во влажном состоянии его можно было прижать к стенкам воронки. Затем отгибают от фильтра % и вставляют в воронку.Складчатый фильтр применяется только в тех случаях, когда отделяемый осадок не нужен для дальнейшей работы, например при перекристаллизации реактивов и приготовлении различных растворов. Фильтрующая поверхность складчатого фильтра больше, чем простого, поэтому фильтрование через него идет быстрее. В данном случае размер фильтра определяется количеством фильтруемой жидкости, а не размером осадка. Складчатый фильтр изготовляют вначале как простой, затем, разогнув после округления краев, фильтр, сложенный пополам, складывают гармошкой так, чтобы каждая долька была примерно равна 1/6 или 1/3 четверти фильтра.

Правила фильтрования.

Для фильтрования при комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении применяют стеклянные воронки. Воронку вставляют в кольцо штатива и под неё ставят стакан для фильтрата. Носик воронки должен немного входить в стакан и прикасаться к его стенке. Конец трубки должен быть на достаточной высоте от дна стакана, чтобы при наполнении стакана фильтратом трубка воронки не оказалась погруженной в жидкость.

В воронку вставляют фильтр такого диаметра, чтобы его края были ниже краев воронки на 0,5-1,0 см. Затем смачивают фильтр водой из промывалки и прижимают пальцем плотно к стенкам воронки. Если налить теперь воду на фильтр, то она должна заполнить всю трубку воронки. Если этого не происходит, то закрывают конец воронки пальцем и наполняют воронку водой. Осторожно отодвинув в одном месте фильтр от стекла, дают воздуху подняться вверх и снова плотно прижимают фильтр к стеклу. Трубка воронки заполняется водой, и столбик жидкости в трубке своей массой производит некоторое отсасывание фильтрата и этим ускоряет фильтрование.

Если фильтрат собирают в колбы (конические или плоскодонные), то воронку не следует вставлять непосредственно в горло колбы. На горло колбы кладут фарфоровый или проволочный треугольник и в него вставляют воронку. Можно между воронкой и гирлом колбы вложить кусочек бумаги, сложенный в несколько раз. При фильтровании в колбу редко удается до конца фильтрования сохранить столбик жидкости в трубке воронки, поэтому фильтрование идет медленнее.

Когда воронка с фильтром полностью подготовлена, вставляют воронку в кольцо штатива и подставляют под нее чистый стакан или колбу так, как это было описано выше.

Стакан, содержащий фильтруемую жидкость, берут правой рукой и поднимают немного над воронкой. Стеклянную палочку. Которая служила для перемешивания при осаждении, осторожно вынимают из стакана, чтобы ни одна капля жидкости не упала на стол. Палочку держат левой рукой вертикально над воронкой, стараясь чтобы нижний конец палочки находился близко от фильтра. Но не касался его, чтобы не порвать. Для предупреждения разрыва при случайном прикосновении палочки к фильтру следует держать палочку у той стороны фильтра, где он сложен втрое. Стакан придвигают к палочке, чтобы он прикоснулся к ней своим носиком, и осторожно наклоняют. Жидкость должна стекать по палочке не разбрызгиваясь. Жидкость наливают на фильтр до тех пор. Пока уровень жидкости не будет отстоять от краев бумаги на 0,5 см.

При перенесении жидкости на фильтр стараются не взболтать осадок, находящийся на дне стакана. Если жидкость свободно проходит через фильтр, то раствор надо лить непрерывно. Если жидкость проходит через фильтр медленно, то налив жидкость на фильтр, снимают последнюю каплю с носика на палочку, помещают палочку в стакан и ставят на стол. Когда большая часть жидкости пройдет через фильтр, доливают новую порцию.

После того как большая часть жидкости будет слита с осадка на фильтр, приступают к промыванию осадка.

При фильтровании через складчатые фильтры трубка воронки не заполняется водой и фильтр смачивать водой не обязательно. Однако при фильтровании нужно соблюдать все правила, описанные выше.

Горячее фильтрование. Иногда возникает необходимость вести фильтрование, не допуская охлаждения раствора. В таких случаях применяют воронки для горячего фильтрования. Обычно это керамическая воронка с электронагревателем типа электроплиты или металлическая воронка, обогреваемая водяным паром или горячей водой. В воронку для горячего фильтрования вставляют стеклянную воронку, в которую помещают бумажный фильтр. Затем производят фильтрование, соблюдая все указанные выше правила.

Промывание декантацией. При промывании декантацией струей промывной жидкости из промывалки смывают со стенок стакана приставшие к ним частицы осадка, взбалтывают осадок, перемешивают палочкой и дают осадку отстояться. Количество промывной жидкости зависит от размера осадка и его свойств, однако в любом случае не рекомендуется наливать сразу большое количество промывной жидкости. Когда жидкость станет прозрачной, ее переносят на фильтр, приливают в стакан новую порцию промывной жидкости и весь процесс повторяют 3-4 раза.

Перенесение осадка на фильтр. Для перенесения осадка на фильтр наливают в стакан промывную жидкость, взбалтывают осадок и, не давая ему стечь, переливают вместе с осадком на фильтр до тех пор, пока на фильтре не окажется почти весь осадок. Эту операцию надо проводить особенно осторожно и следить за тем, чтобы не наполнить фильтр до краев, иначе осадок будет засасываться за фильтр и попадать в фильтрат.

Частицы осадка, оставшиеся на дне стакана, удаляют следующим образом. Вынимают стеклянную палочку из стакана и кладут ее на стакан таким образом, чтобы она выдавалась наружу у носика на 3-4 см. Затем берут стакан в левую руку, прижимая палочку к нему левым указательным пальцем, и наклоняют стакан над воронкой так, чтобы жидкость стекала, не разбрызгиваясь. В правую руку берут промывалку и направляют струю промывной жидкости на стенки и дно стакана, смывая на фильтр частицы осадка. В этом случае надо также внимательно следить, чтобы промывная жидкость не доходила до краев фильтра. При проведении качественного анализа на этом можно закончить перенос осадка на фильтр. В количественном анализе необходимо удалить и мельчайшие частицы осадка.

Для этого берут кусочек беззольного фильтра, опускают его в стакан и при помощи стеклянной палочки тщательно протирают этим кусочком стенки и дно стакана, предварительно смочив их промывной жидкостью. Этот кусочек беззольного фильтра переносят на фильтр, находящийся в воронке, затем берут другой влажный кусочек беззольного фильтра, вытирают им стеклянную палочку и опускают этот кусочек также на фильтр. После этого стакан и стеклянную палочку тщательно просматривают на свет. Если обнаруживают частицы осадка, то операцию с кусочком фильтра повторяют.

Промывание осадка на фильтре. После перенесения всего осадка на фильтр приступают к промыванию его на фильтре. Вместо стакана с фильтратом под воронку ставят чистый пустой стакан. Направляют струю промывной жидкости на воронку, обводя ею края фильтра. Обойдя фильтр по краю 2-3 раза, смывают осторожно вниз тонкий слой осадка, покрывающий верхнюю часть фильтра. Когда фильтр будет наполнен примерно наполовину, прекращают промывание и дают жидкости полностью стечь.

При промывании осадка нужно соблюдать следующие правила: никогда не направлять струю промывной жидкости в середину фильтра; особенно тщательно промывать края фильтра; не наливать следующую порцию промывной жидкости, не дав полностью стечь предыдущей порции. Операцию промывания на фильтре повторяют 8-10 раз, после чего проверяют осадок на полноту промывания. Для этого осторожно вынимают воронку из кольца, обмывают трубку воронки небольшим количеством воды и собирают 1-2 мл промывных вод в пробирку. К содержимому пробирки прибавляют соответствующий реактив, дающий осадок или окрашивание с теми примесями, от которых отмывают осадок. Если образовался осадок или появилась окраска, повторяют промывание 2-3 раза и снова проводят проверку осадка на полноту промывания.

Фильтрование под вакуумом.

В лабораториях очень часто применяют фильтрование под вакуумом, так называемое отсасывание. Отсасывание применяется для ускорения фильтрования и более полного освобождения осадка от фильтрата. Для этого к водоструйному насосу присоединяют сначала предохранительную склянку, а затем колбу Бунзена.

Можно между предохранительной склянкой и колбой Бунзена поставить трехходовой кран. Это позволит при окончании фильтрования уровнять давление в системе с атмосферным давлением и тем самым предотвратить переброс воды при выключении водоструйного насоса. В колбу Бунзена вставляют воронку Бюхнера или тигли для фильтрования (так называемые фильтры Шотта или тигли Гуча).

Воронки Бюхнера - это фарфоровые воронки с сетчатым дном, отличающиеся диаметром и высотой бортов. Воронку Бюхнера выбирают соответственно количеству осадка. Воронку Бюхнера вставляют в резиновую

пробку, подобранную к колбе Бунзена. На сетчатое дно внутри воронки кладут один или два кружка фильтровальной бумаги. Диаметр фильтра должен быть точно равен диаметру дна воронки или меньше на 2-3 мм. Если фильтр больше, чем дно воронки, то его обрезают)ни в коем случае нельзя загибать края).

Через воронку Бюхнера обычно производят фильтрование продукта после очистки его перекристаллизацией, а также при неорганическом или органическом синтезе.

Фильтры Шотта применяют при гравиметрическом анализе, когда осадок нельзя прокаливать, а можно только высушивать. Эти фильтры представляют собой стеклянный тигель с пористым дном (четыре вида пористости). Фильтр Шота вставляют, как и воронку Бюхнера, в резиновую пробку, подобранную к колбе Бунзена.

Прежде чем приступить к фильтрованию, включают водоструйный насос, наливают из промывалки немного дистиллированной воды на фильтр и прижимают края фильтра к дну воронки. При работающем насосе не должен возникать свистящий звук, что указывает на неплотно приложенный фильтр. При фильтровании через воронку Бюхнера соблюдают все правила фильтрования, описанные выше. Нужно следить, чтобы осадок не переполнял воронку. Фильтрат, собирающийся в колбе Бунзена, ни в коем случае не должен доходить до отростка, соединяющего колбу с предохранительной склянкой. Если фильтрата набралось много, то фильтрование следует прекратить, опорожнить колбу Бунзена и только после этого возобновить работу. Иногда вследствие изменения давления воды в водопроводе происходит переброс воды из водоструйного насоса в предохранительную склянку. В этом случае отъединяют всю систему от водоструйного насоса, выливают воду и снова присоединяют к насосу колбу Бунзена.

Для прекращения фильтрования осторожно отъединяют колбу Бунзена от предохранительной склянки, а затем выключают водоструйный насос. Если водоструйный насос выключить сразу, то может произойти переброс воды не только в предохранительную склянку, но и колбу Бунзена. Когда в воронке собирается достаточное количество осадка, его подпрессовывают предварительно чисто вымытой стеклянной пробкой, дном флакона или стакана. После окончания фильтрования и выключения водоструйного насоса воронку вынимают из колбы, переворачивают над куском фильтровальной бумаги или какой-либо подготовленной посудой и осторожно постукивают по стенкам воронки, чтобы осадок выпал из неё.

В некоторых случаях применяется фильтрование через асбестовые фильтры, которые представляют собой обработанное и высушенное при определённых условиях асбестовое волокно. Асбестовые фильтры вкладывают в тигли Гуча (фарфоровые или платиновые тигли, имеющие сетчатое дно), которые вставляют в колбу Бунзена и фильтруют с соблюдением всех правил фильтрования под вакуумом.

Домашнее задание:

Завод емкостного оборудования производит разные типы вакуумных фильтров:

• Ленточный вакуумный фильтр
• Дисковой вакуумный фильтр
• Барабанный вакуумный фильтр

Ленточный вакуумный фильтр

В данном типе фильтров фильтрация осуществляется под вакуумом в режиме непрерывного действия. В ленточном вакуум-фильтре направление действия силы тяжести и движение фильтрата совпадают.

Приводной и натяжной барабаны перемещают резиновую перфорированную ленту по замкнутому контуру. Ролики прижимают фильтровальную перегородку, состоящую из ткани, на которую подается суспензия.

Из-за разности давления фильтрат перемещается в камеры с вакуумом расположенные под лентой. После чего направляется на вывод из аппарата.

Из форсунок подается жидкость, которая смывает с фильтрованной ткани образующийся осадок, затем она отсасывается в другие камеры с вакуумом и выводится наружу.

Осадок, подсушенный с помощью вакуума, отделяется от ткани при перегибе ленты через валик, и далее сбрасывается в бункер. Фильтрованная ткань очищается механическим способом, с помощью щеток, промывкой и пропариванием на обратном пути между роликами.

Достоинства ленточных вакуум-фильтров

• простота устройства,
• отсутствие распределительной головки,
• возможность обезвоживания осадка
• благоприятные условия промывки.
• могут применяться для работы с труднофильтруемыми суспензиями.

Дисковой вакуумный фильтр

В данном типе вакуумного фильтра используется пористая перегородка. В процессе фильтрации слой твердых частиц скапливается с одной стороны перегородки, а фильтрат проходит на другую ее сторону.

Это происходит за счет разницы давления по разным сторонам перегородки, что обеспечивается нагревом массы суспензии насосами, давлением газа и вакуумом с обратной стороны перегородки.

Дисковые вакуум-фильтры работают на основе вращающихся дисков (или барабанов), которые разделяют суспензии с примерно одинаковыми по размеру частицами твердой фазы с умеренной скоростью их осаждения.

Условия использования дисковых вакуумных фильтров:

• слой осадка должен образовываться за короткое время (не более 3-х минут)
• толщина слоя осадка не менее 8 миллиметров.
• самые крупные частицы твердой фазы должны составлять минимум 20 процентов от ее общего количества,
• скорость осаждения крупных частиц - не более 18 миллиметров в секунду.
• суспензия должна быть абсолютно безопасной
• жидкая фаза суспензии в вакуумной среде не должна кристаллизоваться.
• не допускаются к вакуумной фильтрации легколетучие, огне- и взрывоопасные, ядосодержащие суспензии.

Данный тип вакуумных фильтров применяется главным образом в металлургической, угольной и рудной промышленностях.

Барабанный вакуумный фильтр

Барабанные вакуумные фильтры чаще всего используются в химической промышленности, у которых фильтровальная поверхность располагается снаружи. Они просты в эксплуатации, имеют хорошую скорость фильтрации и обрабатывают различные виды и составы суспезий.

Барабанный вакуум-фильтр является вращающимся цилиндрическим перфорированным барабаном, который покрыт металлической сеткой, покрытой фильтровальной тканью.

Зона I - зона фильтрования и подсушки осадка.

Зона II – зона промывки осадка и его сушка.

Зона III - зона съема осадка.

Зона IV – зона регенерация фильтровальной перегородки

Обеспечивается непрерывность процесса фильтрации за счет повторения всех циклов и последовательности работы участков, хотя они функционируют независимо друг от друга.

Пример нашего вакуум-фильтра

вакуум-фильтра ленточного, площадь фильтрации 42 м² :

Объем поставки:

В фильтре периодического действия продолжительность отдельных операций может быть изменена. В фильтре непрерывного действия последовательность и продолжительность отдельных операций определяются конструкцией и размерами аппарата. Фильтры непрерывного действия пред назначены обычно для определенного продукта. Свойства подводимой суспензии должны оставаться неизменными.

Вакуумные фильтры непрерывного действия обычного типа могут нормально работать лишь при такой концентрации суспензии, которая обеспечивает накопление на фильтрующей поверхности слоя осадка достаточной толщины. При относительно малом содержании в суспензии взвешенных часта необходимо предварительно удалить из нее часть жидкости (в сгустителем Аппараты периодического действия на период чистки выключают из работы, В аппаратах непрерывного действия, имеющих вид барабана или бесконечной ленты, последовательно производятся наполнение, фильтрация, промывка осадка и регенерация фильтрующей ткани. Несмотря на значительный вакуум, в некоторых случаях не достигаете заданная влажность готового материала требуется дополнительная сушка в этом же аппарате.

Барабанный вакуумный фильтр с наружной фильтрующей поверхностью (рис. 132) применяют в промышленности по сравнения с вращающимися фильтрами других конструкций. Фильтр имеет высокую производительность. Он работает следующим образом. На горизонтальном валу насажен вращающийся барабан 1, состоящий из двух дисков, соединенных по окружности планками. На планки натянута металлическая сетка и сверх сетки - фильтрующая ткань.1 В радиальных плоскостях барабана установлены перегородки, разделяющие внутреннюю полость барабана на изолированные отсеки. Обычно имеется от 12 до 24 отсев ков. Каждый отсек специальной трубкой соединен с золотниковым механизмом распределительной головки 2. При вращении барабана давление внутри данного отсека меняется в зависимости от того, с какой частью распределительной головки он соединяется. Барабан погружен в резервуар с с фильтруемой жидкостью примерно на 1/3 высоты.

Рассмотрим процесс в одном отсеке. Вначале в нем создается вакуум и жидкость засасывается внутрь отсека (зона фильтрации I). После того как отсек выходит из фильтруемой жидкости, в него засасывается воздух для просушивания осадка (зона просушивания II). Если требуется промывка, то после этого подводится промывная вода (зона промывки IV). Затем внутри отсека создают избыточное давление, и воздух проходит сквозь слой осадка - на фильтрующей ткани (зона отдувки VI). После этого осадок срезается ножом с фильтрующей ткани, а оставшаяся после срезания пленка осадка удаляется при продувке фильтра сжатым воздухом (зона продувки VIII). Затем цикл повторяется. Нож для съема осадка не соприкасается с поверхностью барабана - он является лишь направляющей плоскостью. III, V, VII и IX - мертвые зоны, препятствующие сообщению между собой рабочих зон.

Отсос воздуха из барабана, подача сжатого воздуха в барабан, откачка отфильтрованной жидкости производятся через трубы, соединенные с золотниковым механизмом. Таким образом, за один оборот барабана непрерывно автоматически чередуются циклы работы фильтра - фильтрование, промывка, сушка и разгрузка.

Максимальная производительность достигается при наибольшем погружении барабана (-40% поверхности); размеры поверхности фильтрации таких аппаратов меняются от 0,25 до 85 м 2 . Барабаны диаметром более 3,7 м обычно не применяют. Толщина слоя осадка в барабанных вакуумных фильтрах непрерывного действия поддерживается 20-40 мм, а при трудно фильтруемых осадках достигает всего 5-10 мм. Толщина слоя осадка зависит от частоты вращения барабана, которая может изменяться от 0,1 до 1,5 об/мин.

влажность осадка редко бывает ниже 10 %, чаще 30 % и более. Пар и газы из верхней части аппарата отводятся в конденсатор. Если высота помещения позволяет установить барометрическую трубу высотой -10,5 м, то вакуумный насос соединяют непосредственно с аппаратом, что устраняет необходимость установки конденсатора. Расход энергии на вращение фильтра составляет от 0,4 до 4 кВт.

На рис. 133 показан фильтр фирмы Краусс-Маффей-Империал (ФРГ). Такие фильтры выпускают 22 типоразмеров с поверхностью фильтрации от 0,25до 60 м2. Габаритные размеры фильтра приведены в табл. 34 и на рис. 134.

Фильтры изготовляют из гуммированной или специальной стали. Прокладки между ячейками заменяются быстро; их можно изготовить из стали, эбонита, поливинилхлорида, полиэтилена независимо от материала самого барабана. Фильтры имеют шесть различных систем для съема уплотненного осадка, выбираемых в зависимости от характера продукта. Это съем шнуровой, цепной, вальцовый, ножевой с отдачей и без отдачи, шаберный с предварительным фильтром и съем со сходящим фильтровальным полотном. Фильтр снабжен маятниковой мешалкой.

Барабанный вакуумный фильтр с наружной фильтрующей поверхностью принадлежит к типу фильтров, в которых направление движения фильтрата и действие силы тяжести противоположны. Это заставляет принимать меры, препятствующие оседанию частиц или замедляющие его. Для взмучивания твердой суспензии со дна корыта вакуумного фильтра и равномерного распределения ее в перемешиваемом объеме чаще всего применяют качающуюся.мешалку. Можно также повысить концентрацию суспензии, вследствие чего увеличивается вязкость и скорость,оседания твердых частиц уменьшается.

На рис. 135 показан герметизированный барабанный вакуумный фильтр конструкции НИИХИММАШа (поверхность 75 ма). Он предназначен для улавливания взвеси парафина и церезина из масла при температуре -32° С. Применение крупных фильтров уменьшает металлоемкость оборудования на единицу фильтрующей поверхности на 20%, производственную площадь - на 15% и почти в 2 раза сокращает количество обслуживающего персонала.

Характеристики барабанных ячейковых вакуумных фильтров отечественного производства с наружной фильтрующей поверхностью приведены в табл. 35. Фильтры предназначены для разделения твердой и жидкой фаз суспензии со следующими характеристиками: структура твердой фазы - кристаллическая или аморфная (в основной структуре допускается малое количество коллоидных частиц); концентрация суспензии 5-40%; плотность твердой фазы 1-3; температура суспензии не выше 90° С; реакция i нейтральная либо слабощелочная.

Если фильтруемость продукта очень высокая, например при наличии крупных кристаллов или песка, то нецелесообразно применять барабанный вакуумный фильтр, так как здесь трудно обеспечить равномерное прилипание материала к фильтрующей поверхности. В этих случаях целесообразно при-] менять непрерывные ленточные или тарельчатые фильтры. В случае, если! необходимо несколько промывок из-за сильного прилипания, целесообразно! применить ленточный фильтр. Когда суспензия содержит мало взвешенных! частиц или твердые вещества создают опасность забивания фильтрующего! материала, целесообразно использовать фильтр с намывным слоем.

Таблица 35

Фильтры со шнуровым съемом осадка могут работать при очень малой толщине отфильтрованного слоя (3 мм). При этом в большинстве случаев осадок можно удалять без отдувки сжатым воздухом. Ячейковый шнуровой фильтр (корд-фильтр) имеет по окружности барабана желоба с входящими в них бесконечными толстыми шнурами, образующими фильтрующую основу. Осадок отлагается непосредственно на шнурах, вместе с ними сходит с поверхности барабана и окончательно удаляется при перегибе шнуров на валике небольшого диаметра (рис. 136).

Фирмой Филипп (Франция) предложен метод съема осадка пучком шнуров для тонкого слоя отфильтрованного материала. Особенностью конструкции является применение одного бесконечного шнура, благодаря чему уменьшается возможность износа в местах соединения шнуров. В случае разрыва шнура аппарат автоматически останавливается. Исправление производится достаточно быстро, так что не возникает опасности смешивания суспензии с отфильтрованной жидкостью. Схема такого устройства для удаления осадка приведена на ри с. 137.

Применяют также барабанные вакуумньх. фильтры с ленточным съемом осадка (фирмы Ведаг, ФРГ; Эймко, США и др.). Фильтровальная ткань в зоне съема сходит с барабана на систему роликов, где осадок сбрасывается с ткани, а лента после этого промывается. Стоимость фильтров повышается примерно на 20%, но зато качество фильтрации значительно улучшается. На рис. 138 показана схема устройства фирмы Филипп (Франция), в котором над тканью, закрепленной на барабане фильтра, находится вторая ткань, значительно более тонкая и оказывающая небольшое сопротивление. На этой ткани осадок собирается и уносится наружу. Ткань отделяется от барабана в месте, где находится ролик, и возвращается на барабан, направляемая другим роликом, где снова погружается в ванну с суспензией. Перед погружением в ванну сетка очищается водой, подаваемой через трубчатую форсунку.

С каждой стороны выходящей ткани прикреплен шнур для придания жесткости материалу. Если ширина стола большая, то перемещением ленты управляют с помощью фотоэлементов, соединенных с сервомотором.

Роликовый (или вальцевый) съем осадка применяют в случае, если осадок сильно забивает материал. Ролик изготовляют из шлифованного металла (см. рис. 136, III). Твердые вещества, прилипающие к нему, удаляются лезвием, край которого изготовлен из резины или пластмассы. На рис. 136, II показана схема наиболее простого способа удаления осадка скребком, обычно металлическим, нож которого расположен параллельно образующей барабана. Такой съем рекомендуется при большой толщине слоя осадка.

Для улучшения условий стока фильтрата, а также устранения возможности проникновения воздуха через неплотности созданы конструкции вакуумных фильтров без центрального золотника. Эти фильтры применяют в целлюлозно-бумажной промышленности. Они подходят для суспензий с большим содержанием жидкой фазы и осадком, легко снимающимся с поверхности фильтрата и не замазывающим его пор.

Для быстрофильтруемых суспензий применяют однокамерные или безъячейковые вакуумные фильтры с фильтрующей поверхностью от 0,1 до 10 м 2 . На поверхности барабана безъячейкового фильтра сделаны рифления, которые через небольшие отверстия сообщаются с внутренней полостью барабана. На внутренней поверхности барабана, напротив отверстий, имеются кольцеобразные приливы, образующие поверхность контакта между барабаном и камерами отдувки. Камеры отдувки, число которых определяется числом кольцеобразных приливов, укреплены на полом валу, опирающемся на станину фильтра.

Мембрана для уплотнения между камерой отдувки и контактирующей поверхностью барабана при подаче воздуха в камеру прогибается и передает усилие на эластичную прокладку. Для подвода воздуха жидкости в крышке камеры и в эластичной прокладке предусмотрены специальные отверстия. Фильтрат отсасывается через вал барабана. Для разделения фильтрата и отдувочного воздуха в полом валу установлена перегородка. Другим конструктивным решением этого фильтра является применение башмака с узкими продольными щелями,скользящего по внутренней поверхности барабана. Башмак отсекает вакуумное пространство от секций барабана, в которых происходит съем осадка, подводит воздух продувки осадка и изменяет степень погружения барабана в суспензию, док обычно снимается сжатым воздухом; иногда применяют пульсирующую подачу воздуха, вызывающую колебания фильтровальной ткани.

В конструкции безъячейкового фильтра Ротафильтр фирмы Филипп Франция) предусмотрена возможность замены трущегося элемента.

Благодаря этому отпадает необходимость шлифовки внутренней части барабана и уменьшается износ. Фильтр показан на рис. 139. Схема процесса продувки при помощи трех роликов, покрытых слоем резины или пластмассы, приведена на рис. 140.

Бункерный барабанный фильтр разделен на секции, имеющие бортики высотой 15 см или более. Суспензию подают в бункер при его верхнем положении на барабане. После этого в течение некоторого времени осадок осаждается в бункере. Затем секция подключается к вакуумному пространству для окончательного обезвоживания и сушки. При нижнем положении бункера секция отсоединяется от вакуума и осадок падает. Такие фильтры обычно применяют для грубых осадков. Поверхность фильтрации от 1,0 до 30 м 2 . Применяют также барабанный вакуумный фильтр с верхним питанием. Здесь нет корыта для суспензии, а есть распределительный короб в верхней части. Осадок на фильтре продувается горячим воздухом. Такие фильтры-сушилки изготовляют с поверхностью от 0,8 до 9,4 м 2 . Одна из разновидностей фильтра с верхним питанием - двухбарабанный вакуумный фильтр. Барабаны фильтра вращаются в противоположных направлениях с одинаковой скоростью. Недостаток фильтра - малая рабочая поверхность; достоинство - благоприятные условия для отложения, промывки и просушки осадка.

Особенность работы фильтра в том, что до начала фильтрации на рабочую поверхность наносится слой вспомогательного фильтрующего вещества, так называемый намывной слой (обычно диатомит или древесная мука). В зависимости от фильтруемого продукта и качества вспомогательного фильтрующего вещества толщина намывного слоя осадка составляет от 25 до 75 мм. Намывной слой наносят следующим образом. Суспензия материала, из которого образуется намывной слой, профильтровывается через вакуумный фильтр определенными порциями, причем фильтрация чередуется с просушкой образовавшегося слоя. При таком способе нанесения слой древесной муки получается плотным и не сжимается при дальнейшей работе. Время нанесения фильтрующего слоя от 0,5 до 2 ч.

При работе фильтра осадок снимается при помощи поступательно перемещающегося ножа с микрометрической подачей, причем вместе с осадком снимается тонкий слой вспомогательного вещества. Такой процесс можно применять только в том случае, если остающийся на фильтре продукт не нужен, а важен только фильтрат. В некоторых случаях, напротив, снимают верхний слой продукта, оставляя часть его на фильтре вместе с вспомогательным веществом. В этом случае наносят очень тонкий вспомогательный слой. Такой процесс предохраняет фильтрующую ткань от быстрого забивания, например, при извлечении дрожжей из питательной среды и приготовлении некоторых антибиотиков.

Далее рассмотрим только фильтр первого типа, где вместе с осадком снимется слой вспомогательного вещества. Такой фильтр работает от 8 ч до 10 дней, после чего снова наносят намывной слой. Применяют его для сильно разбавленных суспензий, содержащих небольшое количество взвесей и не образующих слоя осадка, толщина которого достаточна для нормальной работы фильтра непрерывного действия обычного типа.

Он также предназначен для Фильтрации коллоидальных и липких веществ, быстро забивающих поры ткани. Облагороженный диатомит и древесную муку применяют потому, что они являются сильно пористыми веществами. При герметизации аппарата в нем возможна обработка физиологически вредных растворов.

Нож с микрометрической подачей (рис. 141) имеет острую режущую кромку и при каждом обороте барабана фильтра приближается к его поверхности на расстояние 0,05-0,1 мм (при работе с диатомитом). При работе с древесной мукой эти значения несколько выше.

На рис. 142 приведена схема фильтра с намывным слоем. Фильтр состоит из горизонтального барабана, погруженного в жидкую суспензию на глубину от 30 до 50%. Вакуум у поверхности барабана создают с помощью внутренних трубок, проходящих через цапфу барабана и через клапан на одном конце фильтра. Через клапан фильтрат проходит в ресивер, где жидкость отделяется от воздуха или другого газа, причем жидкость обычно откачивается центробежным насосом, а газ - вакуумным насосом, а если необходимо, то и конденсатором.

Лезвие ножа снимает слой до тех пор, пока расстояние между поверхностью барабана и ножом не достигает (3-3,2 мм. После этого барабан очищают и вновь покрывают слоем диатомита толщиной от 50 до 100 мм. Такая схема применена фирмой Джонс Манвиль Селит Дивижн (США).

Основными преимуществами барабанных вакуумных фильтров, работающих с намывным слоем, являются:

постоянное обновление фильтрующей поверхности перед погружением в суспензию, благодаря чему скорость фильтрации не только не снижается, но и может возрастать по мере среза осадка;

высокое качество фильтрата;

возможность работы без подачи сжатого воздуха во время фильтрации и связанное с этим уменьшение расхода энергии; уменьшение расхода фильтровальной ткани благодаря работе без отдувки и наличию защитного слоя вспомогательного фильтрующего вещества.

Следует также отметить, что глубину среза осадка выбирают с расчетом обеспечения постоянной скорости фильтрации в течение всего периода работы Снижение скорости указывает на то, что поверхность фильтрующего слоя очищается недостаточно и следует увеличить глубину среза. Возрастание скорости характерно для излишней глубины среза, которая сокращает время работы нанесенного фильтрующего слоя. Наиболее приемлем срез глубиной, при которой средняя скорость фильтрации за период от одного до другого среза остается приблизительно постоянной.

В барабанном вакуумном фильтре наружной фильтрующей поверхностью наиболее крупные частицы суспензии расположены в нижней части резервуара, а на поверхности фильтра в первую очередь отлагаются мелкие частицы. Осадок из мелких частиц является очень плотным, затрудняет фильтрацию и тем самым уменьшает производительность фильтра. Во внутреннем вакуумном фильтре, наоборот, наиболее крупные частицы в первую очередь отлагаются на фильтровальной ткани, так как суспензия подается внутрь барабана, а вакуум создается в кольцевом пространстве по окружности барабана. Это пространство разделено перегородками на отдельные отсеки так же, как и в барабанном фильтре с наружной фильтрующей поверхностью. Рабочая сторона с фильтрующей тканью обращена внутрь барабана.

В Суспензия по трубе поступает внутрь барабана и располагается в его нижней части. При этом на фильтрующей поверхности в первую очередь осаждаются наиболее крупные частицы как более тяжелые, вследствие чего нет забивки пор ткани мелкими частицами. Снимаемый ножом осадок падает в помещенный внутри барабана ленточный или шнековый транспортер и удаляется через открытую торцовую часть барабана.

Барабанный вакуумный фильтр с внутренней поверхностью фильтрации рис. 143) предназначен для обезвоживания тяжелых суспензий с быстро исаждающейся твердой фазой, главным образом в производствах по обогаще-ьию руд черных и цветных металлов. Фильтр включает: вращающийся гори-рштальный барабан с 16 секциями, расположенными по внутреннему пери-ierpy и состоящими по длине из двух частей каждая (один конец барабана Впирается через бандаж на опорные ролики, другой - через цапфу барабана!аподшипник скольжения стойки); распределительную головку с цапфой природа фильтра; желобчатый ленточный транспортер для выгрузки осадка, расположенный внутри барабана и опирающийся через металлическую кон-I струкцию с одной стороны на стенку барабана, с другой-на внешнюю стойку. I Лента транспортера имеет самостоятельный привод. Труба для подачи и рас-I !ределения подлине барабана суспензии установлена внутри барабана с укло-I им и имеет отверстия с шиберами.

Фильтры такого типа предназначены для работы с быстрофильтрующи рея суспензиями и неприлипающими осадками. Установлены размеры фильтрующих поверхностей для каждого типа фильтра: 0,25; 1; 5; 10; 25; 40; 63 и 80 м 2 .

Вакуумный дисковый фильтр состоит из ряда дисков, насаженных на пустотелом валу и обтянутых фильтровальной тканью (рис. 144). Внутренняя полость каждого диска разделена на отдельные секторы аналогично барабанному фильтру. Частота вращения вала с дисками до Зоб/мин. Диски погружают в чан с суспензией на глубину -33%. Благодаря наличию вакуума во внутренней полости диска туда засасывается жидкость, а осадок остается на его наружной поверхности. Смена циклов та же, что и в барабанном фильтре. Когда осадок достигнет места выгрузки, ткань слегка надуется воздухом и осадок отделится от нее. По сравнению с барабаными эти фильтры имеют значительно более развитую поверхность фильтрации.

Дисковые вакуумные фильтры непрерывного действия имеют поверхность фильтрации до 85 м 2 ; разрабатываются также фильтры с поверхностью 150 и 200 м2. Они имеют некоторые преимущества по сравнению с барабанными вакуумными фильтрами: значительно меньший расход энергии; простота смены фильтрующей ткани и меньший расход ее (при повреждении ткань может быть заменена на одном лишь секторе, составляющем от 1/8 до 1/12 части окружности диска); компактность установки и более низкая стоимость аппарата.

Для улучшения условий отделения отфильтрованного осадка при отдувке и уменьшения износа фильтрующей ткани в некоторых случаях применяют вакуумный дисковый фильтр с выпуклыми секторами. Выпуклая форма секторов благоприятствует полной очистке фильтрующей поверхности, и кромки пластин для съема осадка могут отстоять от нее на расстоянии до 20 мм. Рабочая поверхность фильтров с выпуклыми секторами составляет от 10 до 80 м 2 .

В табл. 36 приведены основные типоразмеры отечественных дисковых фильтров для фильтрации жидкотекучих нейтральных, кислых и щелочных суспензий, у которых скорость осаждения частиц твердой фазы преобладающего класса крупности не превышает 18 мм/с. Дисковые вакуумные фильтры ДУ имеют детали из чугуна или углеродистых сталей; ДК - из кислотостойких сталей, неметаллических материалов и частично гуммированных материалов.

Недостатки дисковых вакуумных фильтров: малое время промывки; отсутствие мешалки в чане, из-за чего получается осадок высокой и неравномерной влажности. Однако иногда применяют дисковые фильтры с гребковыми мешалками, смонтированными в U-образном чане. Обычно изготовляют фильтры с 16 дисками диаметром от 1,2 до 3,7 м.

В вакуумном тарельчатом фильтре непрерывного действия горизонтальный диск насажен на вертикальном валу. Внутренняя полость диска раздев

Рис. 146. Схема работы горизонтального фильтра:

1 - слабая промывная жидкость; 2 - промывка осадка; 3 - обезвоживание осадка; 4 - питание; 5 - обезвоживание осадка; 6 - промывка водой; 7 - крепкая промывная жидкость; 8 - маточник; 9 - сушка ткани; 10 - распределитель вакуума; 11 - обезвоживание; 12 - продувка воздухом; 13 - очистка ткани; 14 - разгрузка

лена на отдельные ячейки, а каждая ячейка соединена с распределительной головкой, находящейся под диском. Поверх диска, снабженного бортами натянута фильтровальная ткань. Суспензию подают сверху на ткань. Фильтрация происходит за время почти полного оборота диска в горизонтальной плоскости. Фильтр работает при разрежении 100-200 мм рт. ст.

Горизонтальные тарельчатые вакуумные фильтры применяют главным образом для обезвоживания крупнозернистых тяжелых суспензий. Они очень удобны для фильтрации осадков, требующих тщательной промывки. На рис. 145 показан тарельчатый вакуумный фильтр (в разрезе).

Разновидностью является фильтр со съемом осадка при помощи спиральной ленты, расположенной рядом с питающим коробом. Производительность фильтра высокая, так как в отличие от барабанного фильтра холостых пробегов между циклами нет.

Карусельные фильтры, или план-фильтры, с опрокидывающимися ковшами дают возможность лучшей очистки фильтрующей ткани, но имеют при тех же размерах меньшую поверхность по сравнению с тарельчатыми фильтрами. Вращающаяся кольцевая рама фильтра состоит из металлических конструкций. В ней установлены ковши, открытые сверху и вращающиеся на радиально расположенных осях. Такой фильтр представляет собой как бы непрерывную цепь из отдельных вакуумных нутч-фильтров, которые при выгрузке переворачиваются (рис. 146). Внутренняя сторона каждого лотка соединена трубой с общим трубным узлом. Фильтры такой конструкции обычно имеют диаметр кольцевой рамы от 6 до 20 м.

В центре вращения карусели фильтра установлена распределительная головка, соединенная в верхней вращающейся части с ковшами, а в нижней неподвижной части - с соответствующими коммуникациями. Суспензия и промывные жидкости заливаются в ковши с помощью специального устройства, расположенного над вращающейся кольцевой рамой с ковшами.

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 все операции фильтрования, осадок снимается с ткани у конечного ролика. Ленточный фильтр имеет.те же преимущества, что и горизонтальные фильтры, в то же время холостой пробег здесь составляет более 50%. До начала процесса фильтрации ткань непрерывно промывается. Этот фильтр дороже других горизонтальных фильтров. Поверхность его обычно составляет юг 0,1 до 9 м 2 .

Схема ленточного фильтра фирмы Филипп (Франция) приведена на рис. 147. Резиновая конвейерная лента приводится в движение ведущим барашком 3. Ведущий барабан приводится от электродвигателя через редуктор вариатор скорости таким образом, что время полного цикла фильтрации составляет от 1 до 10 мин. Жидкость для фильтрации поступает через воронку распределяется в зоне между заслонами 6 и 7, где фильтрат отсасывается, образовавшийся на ленте осадок проходит под заслоном 7, который имеет тик из тонкой резиновой ленты. В следующих зонах (8 и 9) производится промывка водой. Перегородки в вакуумном пространстве 10 съемные.

Патрубки 11-14 соединены с ресиверами, в которых газ и жидкость разделяются под вакуумом. В конце хода ленты осадок обезвоживается и снимается около ведущего барабана. Ресиверы опорожняются с помощью барометрических конденсаторов или центробежных насосов.

Поверхность фильтрации таких фильтров до 30 м2, предусмотрен выпуск фильтров с поверхностью 60 м2. Фильтр показан на рис. 148.

Преимущества вакуумного ленточного фильтра непрерывного действия! в основном следующие. Фильтр прост по конструкции, так как в нем отсутсвует распределительная головка, а весь он может быть выполнен из антикоррозионных материалов.

Ни одна из частей фильтра не подвергается значительному износу, облегчен доступ ко всем частям фильтра. Производительность такого фильтра возрастает вследствие того, что в первую очередь отлагаются более крупные частицы и исчезает опасность забивания пор ткани мелкими частицами. Благодаря горизонтальному расположению поверхности можно также получать больший слой осадка (до 12 см). Этих преимуществ нет в фильтрах с наружной поверхностью фильтрации.

Важны также удобная промывка благодаря горизонтальному расположению аппарата, а также возможность промывки фильтровального полотна во время холостого хода. Такая промывка производится трубчатыми форсунками с соплами для подачи воды в направлении, обратном направлению фильтрации. Благодаря этому ткань меньше изнашивается и удлиняется срок ее службы. Замена фильтровального полотна здесь также не представляет затруднений.

Область применения ленточных фильтров та же, что и горизонтальных тарельчатых и карусельных, однако, по некоторым данным, производительность ленточного фильтра выше из-за большей скорости перемещения ленты.

Барабан фильтра:

Корпус барабана, состоящий из обечайки и двух передних стенок, размещен в опоре, которая соединена с валом барабана. Посредством отделения кольцевых полосок обечайка барабана разделяется на сегменты; три таких полоски снабжены канавками для закрепления фильтровальной ткани. Выемки сегментов имеют съемные прокладки, состоящие из сеток на верхней стороне и включающие опорные участки на стороне барабана. Фильтрат засасывается из пространства между сеткой и обечайкой барабана, течет по направлению к распределительной головке через систему труб на одной стороне барабана и раструб. На передней стенке со стороны привода расположены одно или два смотровых окна в зависимости от размера установки.

Система управления:

Система управления сконструирована в виде регулирующей клапанной головки, состоит из следующих деталей: клапанной головки, регулирующего диска, опорной плиты, трубы и натяжного устройства из мягкой стали. Стационарная передняя клапанная головка с регулирующим диском подпружинена по направлению к опорной плите, вращающейся с барабаном. Диск регулятора изолирует отдельные ячейки, которые соединены с трубами передней клапанной головки. Некоторые трубы передней клапанной головки оборудованы необходимыми соединительными патрубками.

Корыто фильтра:

Глубина погружения барабана варьируется между 7 и 37%. Корыто заострено концентрически по отношению к барабану, усилено посредством внешних стальных профилей и соединено с боковыми стенками. Эти боковые стенки сконструированы как опоры из стальных профилей, имеют ребра для крепления опорных роликов барабана, привода фильтра, опоры вала мешалки и опорной конструкции фильтра при необходимости. Корыто оборудовано соединительными патрубками для подачи и перелива и патрубками разгрузки.

Мешалка в сборе:

Сварное устройство представляет собой маятниковую мешалку с перемешивающей сеткой, подвешено с обеих сторон и оборудовано лопастями. Мешалка закреплена под осью барабана в опорных роликах, вращается в подшипниках с консистентной смазкой, установленных непосредственно в передних стенках корыта.

Ленточная разгрузка:

Этот метод разгрузки используется для требований по тонкому и вязкому фильтрационному кеку, обеспечивает простую разгрузку из фильтровальной ткани, разбивая кек при обратном движении ткани. Фильтровальная ткань может эффективно промываться до повторного погружения в шлам.

Состоит из комплекта роликов, направляющих ткань через систему разгрузки, систему промывки и обратно в нижнюю часть барабана и в корыто. Может быть легко заменена. Удобный доступ для техобслуживания.

Покраска:

Все детали вакуум-фильтра из обычной стали имеют два слоя краски. Кроме того внутри барабана на них также нанесен завершающий слой краски. Отделочные покрытия устойчивы к воздействию кислот и щелочей.

Детали из нерж. стали не окрашены.

Труба очистки барабана:

Установлена внутри корыта перед барабаном и состоит из промывочной трубы с форсунками для выполнения заключительной стадии разгрузки верхнего фильтрующего слоя на подкладке и интенсивной промывки барабана и фильтрующей ткани.

Сепаратор фильтрата:

Вспомогательный бак для сепарации фильтрата с соответствующими патрубками, соединенными фланцами с входом бака и с вакуумной сетью на верхней стороне, а также для дренажа фильтрата на нижней стороне с соответствующим центробежным насосом.

Полностью из нерж. стали с необходимыми смотровыми окнами, уровнемерами, датчиками уровня и соответствующими опорами.

Инжиниринговый проект: Разработка и внедрение оптимальной конструкции барабанных вакуум фильтров с ножевым съемом осадка и обеспечивающими 9% -ю влажность осадка

Для предприятий специализирующихся на производстве соды, специалисты компании разработали оптимальную конструкцию барабанных вакуум фильтров с ножевым съемом осадка и обеспечивающими 9% -ю влажность осадка.

Техническая характеристика разработанных барабанных фильтров:

Конструктивные особенности:

Барабан

Размеры:
Диаметр: 3000 мм
Длина: 5400 мм
Фильтровальная поверхность: 50 м 2
Количество секторов: 24

Барабан изготовлен из углеродистой стали, поверхность, соприкасающаяся со средой гумированна. На боковых поверхностях барабана предусмотрены смотровые окна с каждой стороны. Поверхность барабана перфорирована и разделена на 24 продольных секции. Каждая секция покрыта полипропиленовой сеткой, поверх барабана натянута фильтровальная ткань.

Приводное устройство

Приводное устройство состоит из двухступенчатого редуктора с червячной передачей с механическим вариатором скорости и с двигателем 4 кВт, 400 В, 50 Гц с фланцами.

Скорость барабана регулируется вручную от 0,2 до 1 об/мин.

Распределительный клапан

Конструкция из чугуна, внутри футерован резиной, плоский с пластиной, компенсирующей износ, из PTFE и с распределительным диском из полипропилена, который отделяет выход от погруженных в среду и соприкасающихся со средой частей и осуществляет продувку воздухом в секторах на нагнетательной фазе.

Каждый выход имеет гибкую, плоскую резиновую вставку, способную выдержать вакуум. Вакуумметры показывают уровень вакуума на каждом выходе из клапана. Оба выхода: DN 150 PN 10.

Корыто фильтра

Корыто фильтра представляет собой сварную конструкцию из углеродистой стали, внутренняя поверхность гумированна. Внизу корыта расположен дренажный вентиль благодаря которому возможно регулировать уровень суспензии в корыте и соответственно менять уровень погружения барабана в суспензию от 10 и до 40%. В корыте предусмотрены два смотровых отверстия для контроля состояния корыта.

Мешалка

Мешалка вибрационного типа изготовлена из конструкционной стали, погружаемая часть футерована резиной. Лопасти должны быть приварены к раме мешалки параллельно барабану и иметь пространство для хода смежных лопастей. Мешалка приводится в действие при помощи кривошипно-шатунного механизма и монтируется между резервуаром и рамой. Коленчатый вал приводится от эл. двигателя 3 кВт, 400 В, 50 Гц, 3 фазы через редуктор с червячной передачей.

Подшипники кривошипа самоцентрирующиеся антифрикционные. Узел кривошипа мешалки должен быть полностью защищены металлической защитой. Скорость мешалки 16 об./мин.

Устройство съема осадка

Фильтр укомплектован скребковым устройством среза осадка изготовленным из полипропилена.

Расстояние между скребком и барабаном регулируется.

Для отлипания осадка от фильтровальной ткани используется противоточный поток воздуха в секторе барабана рядом с устройством съема осадка.

Фильтровальная ткань

Полипропилен.

Сборник фильтрата

Изготовлен из углеродистой стали, внутри футерован полимером и укомплектован двумя противоположными смотровыми окнами и переключателем низкого/высокого уровня.

Размеры цилиндрической части:
Диаметр: 3000 мм
Высота: 3000 мм

Направляющее устройство проволоки

Чтобы предотвратить повреждение ткани потоком воздуха, вокруг барабана должна быть обмотана проволока из нержавеющей стали 316 при использовании автоматического устройства.

Оно состоит из квадратной трубной балки, которой опора двигается на У-образном ролике, приводимым вращением барабана через цепную передачу.

Опора несет барабан для проволоки, который во время намотки проволоки держит проволоку в напряжении с помощью дискового тормоза.

Опора регулируется так, чтобы двигаться параллельно барабану вперед, в обратном направлении, используя соответствующий рычаг.

Материалы конструкции нержавеющая сталь для балки, HDP для ролика и углеродистая сталь с покрытием для опоры.

Направляющее устройства можно передвигать и использовать для каждого фильтра.

Принцип действия барабанного фильтра:

Основным рабочим органом фильтра является барабан, наружная поверхность которого перфорирована и разделена на 24 продольные секции, поверх которых, расположен фильтровальный элемент, барабан крепится на подшипниковые опоры и помещен в корыто с суспензией. Фильтр снабжен рамной мешалкой размещенной на общем валу барабана фильтра и погруженной в суспензию. Мешалка приводится в действие кривошипно-шатунным механизмом и совершая в процессе работы фильтра поступательные колебания в корыте, препятствует оседанию осадка на дно корыта. Вал фильтра полый, внутри которого размещена система полипропиленовых коллекторов, каждый из которых подведен к продольной секции фильтра с одной стороны и к делительной головке фильтра с другой. Делительная головка фильтра соединена с системой коллекторов через специальную шайбу. В ходе процесса фильтрования делительная головка фильтра при помощи шайбы поочередно соединяет секции фильтра через коллектора и распределительный клапан с различными исполнительными устройствами последовательно осуществляя все стадии процесса.

Цикл работы барабанного фильтра выглядит следующим образом:

1-я стадия: начало цикла

подача суспензии в резервуар фильтра, при достижении нужного уровня (20-33% погружения барабана фильтра в суспензию) включается вакуумный насос и начинается рабочий цикл - барабан фильтра начинает вращение

2-я стадия: фильтрование

в погруженных секторах барабана суспензия под воздействием вакуума поступает к погруженным секторам барабана, встретивший с фильтровальной тканью сектора происходит разделение, в результате которого очищенный фильтрат проходит через фильтровальную ткань и по коллектору, подведенному к сектору поступает в приемник фильтрата, а твердые частицы оседают на фильтровальной ткани поверхности сектора образуя слой осадка

3-я стадия: окончание стадии фильтрования

барабан медленно вращается и выносит образовавшийся слой осадка из корыта с суспензией

4-я стадия: обезвоживание осадка

по ходу вращения барабана образовавшийся слой осадка вышедший из корыта обезвоживается посредством вакуума вплоть до подхода к зоне съема

5-я стадия: подготовка осадка к съему

перед зоной съема заканчивается обезвоживание осадка, который к этому моменту достиг требуемой влажности, отключается вакуум и начинается обратная продувка воздухом в противотоке, благодаря чему обезвоженный осадок разрыхляется и лучше отходит при съеме от фильтровальной поверхности сектора барабана

6-я стадия: съем осадка

обезвоженный разрыхленный осадок по ходу вращения подходит к съемному устройству (нож) посредством которого происходит его съем с поверхности барабана

7-я стадия: окончание цикла

вакуум и продувка выключены, фильтр вновь погружается в корыто с суспензией

при входе в корыто с суспензией цикл работы фильтра повторяется, открытие и закрытие вакуума в секторах автоматически контролируется специальным клапаном, смонтированным на фильтре

на фильтре предусмотрена возможность регулирования времени фильтровального цикла, воздействия на скорость вращения барабана и на уровень суспензии в резервуаре

Схема работы барабанного вакуум фильтра с ножевой разгрузкой:

Чертеж барабанного вакуум фильтра с ножевой разгрузкой

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.