Principios de filtración y filtro prensa
La operación de filtración consiste en utilizar la gravedad o la diferencia de presión artificial para hacer que la suspensión pase a través del medio filtrante poroso. Las partículas sólidas de la suspensión se interceptan y el filtrado fluye a través del medio. .
El principio del proceso de filtrado se muestra en la Figura 6-1. La suspensión a filtrar se llama filtrado. Para la filtración de lodo, el lodo es filtración de lodo. Los materiales porosos que tienen muchos poros para capturar partículas sólidas se denominan medios filtrantes. El líquido que pasa a través del medio filtrante se llama filtrado. El material atrapado se llama torta de filtración.
En el dispositivo de la Figura 6-1, la suspensión filtrante se introduce en el medio filtrante. El agua de la suspensión filtrante fluye a través de los poros del medio como filtrado y la materia sólida es interceptada por. el medio y se acumula formando una torta de filtración. El medio filtrante suele ser tela porosa. De hecho, cuando se forma la torta de filtración, se convierte en un medio filtrante por derecho propio.
Figura 6-1 Diagrama esquemático del principio de filtración
1-Filtración de lechada; 2-Torta de filtración; 3-Medio de filtración; 4-Filtración; comienza, la torta de filtración aún no se ha formado y la resistencia a la filtración es media. Sin embargo, a medida que aumenta el tiempo de filtración, se forma gradualmente la torta de filtración y aumenta gradualmente la resistencia del filtrado a través del medio. Para mantener la filtración, es necesario dar cierta motivación. Por lo tanto, en la mayoría de los casos, para que el filtrado supere la resistencia y fluya fácilmente, se necesita una bomba o bomba de vacío para mantener una cierta diferencia de presión en ambos lados del medio filtrante.
Durante la filtración, las partículas más grandes que los orificios del filtro quedan atrapadas por el medio, y las partículas pequeñas también quedan atrapadas debido al fenómeno de "puenteo". Cuando se filtra con medios de tela, solo hay resistencia del medio al principio. Después de que se forma la torta de filtración, la resistencia de filtración es la suma de la resistencia de la torta de filtración y la resistencia del medio. Cuando la torta de filtración alcanza un cierto espesor, la resistencia del medio. puede ignorarse y la torta de filtración se convierte en el medio filtrante real. Dado que las partículas contenidas en la suspensión filtrante son de diferentes tamaños, en circunstancias normales, el medio no puede impedir completamente el paso de partículas finas, por lo que en las primeras etapas de la filtración, el filtrado suele estar turbio y, después de un tiempo, el filtrado se vuelve turbio. claro.
La operación de filtración y deshidratación de lodos no se realiza a velocidad y presión constantes, sino que se realiza por etapas. Porque si todo el proceso es de filtración a velocidad constante, los requerimientos de presión al final de la operación son muy altos. Aunque la filtración a presión constante es simple, dado que al principio no se forma torta de filtración en la superficie de la tela filtrante, la velocidad de filtración es demasiado rápida. Las partículas finas penetran en la tela filtrante y enturbian el filtrado, y algunas partículas bloquean los poros de la tela filtrante, formando así una torta de filtración inicial relativamente densa en la superficie de la tela filtrante, lo que aumenta la resistencia y dificulta las operaciones de filtración posteriores. . Por lo tanto, generalmente se usa baja presión al comienzo de la operación y luego la presión se aumenta gradualmente. Cuando la presión cumple con los requisitos, se cambia a filtración a presión constante. Es decir, la filtración se opera en etapas, inicialmente cerca de la filtración a velocidad constante y luego se cambia a filtración a presión constante.
En la operación de filtración, el volumen de filtrado que pasa a través del área de filtración unitaria por unidad de tiempo se denomina velocidad de filtración. Supongamos que el área de filtración del equipo de filtración es a, el volumen de filtrado obtenido cuando el tiempo de filtración es t es v, entonces la velocidad de filtración v es
Maquinaria y equipo de procesamiento de minerales no metálicos
En la fórmula, es el volumen de filtrado por unidad de área de filtrado (m3/m2).
Durante la operación de filtración, el espesor de la torta de filtración continúa aumentando. Bajo una cierta diferencia de presión, la velocidad de paso del filtrado disminuye con el aumento del tiempo de filtración y el espesamiento de la torta de filtración. Sin embargo, el filtrado acumulado q por unidad de área aumenta con el tiempo. Por lo tanto, el cálculo de la tasa de filtración consiste en determinar la cantidad de filtrado obtenido por hora o el peso de la torta de lodo producida.
El segundo paso es el lavado de la torta de filtración
En algunas operaciones de filtración, con el fin de eliminar las impurezas solubles que quedan en la torta de filtración para mejorar la pureza del sólido, o para recuperar las impurezas solubles residuales en el licor madre de la torta de filtración, la torta de filtración debe lavarse antes de eliminar los residuos. A veces, para mejorar aún más la pureza de los sólidos, es necesario filtrar la suspensión varias veces.
La tasa de lavado se expresa de manera similar a la tasa de filtración. Si v es el volumen de líquido de lavado, entonces la tasa es. Después de la filtración, la torta de filtración se mantiene lavada. En este momento, no hay sedimentación del residuo del filtro y la resistencia a la filtración permanece sin cambios. Si la presión manométrica es constante y la velocidad de lavado es constante, su valor es aproximadamente igual a la velocidad de filtración final, o aproximadamente un cuarto de la velocidad de filtración final, dependiendo del tipo de equipo. En un filtro prensa de placas y marco, la velocidad de lavado es aproximadamente una cuarta parte de la velocidad de filtración final; en la filtración continua con un filtro de hojas, la velocidad de lavado es aproximadamente igual a la velocidad de filtración final. También cabe señalar que la velocidad de lavado también se ve afectada por la viscosidad del líquido de lavado utilizado. Si la viscosidad del líquido de lavado es menor que la del filtrado, el valor de la velocidad de lavado aumentará en consecuencia.
La cantidad de agua de lavado se suele expresar como porcentaje del filtrado resultante. La cantidad de agua de lavado dividida por la velocidad de lavado es el tiempo necesario para lavar.
3. Estructura y funcionamiento del filtro prensa
Las propiedades de la suspensión formada por los distintos procesos productivos son muy diferentes, así como la finalidad de la filtración y la capacidad de las materias primas. muy diferente. Con el tiempo, se han desarrollado varios tipos de filtros para satisfacer diversos requisitos. Según las diferentes formas de generar diferencia de presión, estos filtros se pueden dividir en dos categorías:
1. Filtración por prensa y filtración por succión: como filtro de hojas, filtro prensa de placa y marco, filtro de vacío rotativo, etc. . En el procesamiento de minerales no metálicos, para la deshidratación del lodo, se requiere que la torta de lodo tenga un bajo contenido de humedad y generalmente se utiliza un filtro prensa de placa y marco.
2. Filtración centrífuga: Existen diversas centrífugas con descarga intermitente y descarga continua.
Filtro prensa de placas y marco
El filtro prensa de placas y marco es el más simple y más utilizado de todos los filtros prensa. Se monta alternando paneles y marcos. Tanto los tableros como los marcos pueden fabricarse con una variedad de materiales estructurales, como hierro fundido, madera y polipropileno.
La superficie de la placa filtrante se puede convertir en un esqueleto, ranurar o perforar como canal de drenaje. El marco del filtro es hueco Durante el proceso de filtración, la torta de filtración se acumula en el marco del filtro, como se muestra en la Figura 6-3. Normalmente, los medios filtrantes de tela tejida cubren ambas superficies filtrantes de cada placa filtrante. El número de placas de filtro y marcos de filtro se puede ajustar dentro de la longitud de la base de la máquina, generalmente entre 10 y 60, y el área de filtrado es de aproximadamente 2 a 80 m2.
La placa del filtro y el marco del filtro se pueden hacer en formas cuadradas o circulares. La placa del filtro y el marco del filtro se cuelgan verticalmente en un par de vigas transversales. La placa de empuje se fija en un extremo y la placa de presión en el otro extremo mueve la placa de presión hacia adelante con la ayuda de un tornillo giratorio y una llave. varilla o un dispositivo de transmisión de engranajes o un dispositivo de presión hidráulica, y presiona el marco del filtro entre los dos lados entre las placas del filtro para que estén apretados y a prueba de fugas, como se muestra en la Figura 6-2.
Figura 6-2 Filtro prensa de placa y marco
1-cabezal fijo; marco de 3 filtros; tela de 4 filtros
>Figura 6-3 Placa de filtro y marco de filtro
1-Canal de suspensión; 2-Canal de entrada de líquido de lavado; 3-Canal de salida de líquido de lavado
El filtro prensa suministra y descarga el filtrado a través de canales ubicados en las esquinas de la placa y el marco, o a través de canales con orejetas que se extienden desde ambos lados de la placa y el marco. El canal de filtrado recorre toda la longitud del filtro prensa y el extremo está conectado a la tubería de drenaje, que se denomina tipo de flujo inferior. Si fluye a través de la válvula de filtrado en cada placa hasta la ranura abierta en la parte inferior del filtro prensa, se llama flujo abierto. Si la sustancia filtrada es tóxica o volátil, debe ser una corriente subterránea.
La estructura de la placa del filtro y el marco del filtro se muestran en la Figura 6-3. Hay orificios redondos en las cuatro esquinas de la placa y el marco, que forman canales para que el filtrado, el filtrado y el líquido de lavado entren y salgan respectivamente cuando se ensamblan y apilan (Figura 6-4). Antes de comenzar la operación, cubra las cuatro esquinas de la interfaz entre la placa y el marco con tela filtrante con agujeros. Después de que la placa y el marco se comprimen, durante la operación de filtración, la suspensión ingresa al marco del filtro desde el canal 1, y el filtrado pasa a través de la tela filtrante en ambos lados del marco y se descarga desde la esquina inferior izquierda de cada placa de filtro. A través del canal 3. Cuando el marco se llena con torta de filtración, se detiene el filtrado. En este momento, usted puede decidir si desea limpiar el revoque según sea necesario. Las placas filtrantes del filtro prensa de placas y marco lavables con agua (filtro prensa de placas y marco lavables con agua) tienen dos estructuras: placas lavables con agua y placas no lavables con agua, que deben disponerse alternativamente. El líquido de lavado ingresa a ambos lados de la placa de lavado desde el canal 2 (Figura 6-3c), pasa a través de todo el marco de la torta de filtración, se acumula en la superficie de la placa que no se lava, fluye hacia el canal 4 desde el pequeño orificio en el esquina inferior derecha, y está dado de alta. Una vez completada la limpieza, detenga y afloje los tornillos, retire la torta de filtración, limpie la tela filtrante y prepárese para la siguiente filtración. Como se muestra en la Figura 6-4.
Figura 6-4 Diagrama esquemático de filtración y lavado de filtro prensa de placas y marcos
Como se puede observar en la figura anterior, durante el lavado, el camino que sigue el líquido de lavado es el espesor total de la torta de filtración, y al filtrar, el camino recorrido por el filtrado es solo aproximadamente la mitad del mismo, además, el líquido de lavado debe pasar a través de dos capas de tela filtrante, mientras que el filtrado solo necesita pasar a través de una capa; . Además, la superficie del filtro a través de la cual pasa el líquido de lavado es sólo la mitad de la del filtrado. Por lo tanto, la tasa de lavado en el filtro prensa de placa y marco es solo aproximadamente 1/4 de la tasa de filtración final.
El rango de tamaño de la placa filtrante del filtro prensa de placa y marco es (100 × 100 ~ 1550 × 1550) mm2, el espesor del marco del filtro es 25 ~ 200 mm, la presión de trabajo es 0,7 MPa y es generalmente hecho de materiales metálicos Para un filtro prensa completo de placa y marco con un marco de filtro de 460 × 460 mm2 o superior, la presión de trabajo es 1 MPa. La velocidad de filtración y la densidad de la torta de filtración del filtro prensa se ven afectadas por muchos factores. determinado por las propiedades del material y el espesor efectivo del marco del filtro y la presión de funcionamiento. Se deben obtener datos de diseño confiables mediante experimentos con materiales.
El filtro prensa de placas y marco tiene una estructura simple y compacta y una gran área de filtrado. Se utiliza principalmente para filtrar suspensiones con alto contenido de sólidos. Debido a que puede soportar altas diferencias de presión, se puede utilizar para filtrar partículas finas o materiales con alta viscosidad líquida. El contenido de humedad de la torta de filtración es menor que el de los filtros ordinarios y la salida de la unidad ocupa menos espacio. Sin embargo, debido al desgaste del medio filtrante durante los procesos de descarga y lavado de escoria, la vida útil del medio filtrante es corta, la limpieza manual del marco requiere mucha mano de obra y las condiciones de trabajo son malas. La aparición de varios filtros prensa automáticos de placas y marcos en los tiempos modernos ha superado esta deficiencia hasta cierto punto.
Los filtros prensa de placa y marco producidos en mi país incluyen principalmente BAS, BMS, BM, BA y otros modelos, que se utilizan ampliamente en los sectores químico, petrolero, farmacéutico, alimentario, cerámico y de minerales no metálicos. departamentos de procesamiento. Existen tres tipos de métodos de compactación: compactación manual con tornillo, compactación mecánica con tornillo y compactación hidráulica.
La presión de trabajo del filtro prensa de placa y marco es de 0,6 ~ 0,8 MPa, la presión de apriete de la manija es de 5 MPa y la presión hidráulica es de 30 MPa. Los equipos se dividen en dos tipos: lavables con agua y no lavables con agua. El significado del modelo de filtro prensa de placa y marco es el siguiente: placa b y marco, flujo abierto m; corriente subterránea, j-mecánico y placa de flujo abierto de compactación manual; y filtro prensa de marco BMS60 -810/25, lo que significa que el área del filtro es de 60 m2, el tamaño del marco del filtro es de 810 × 810 m2 y el espesor de la placa y el marco es de 25 mm.
El filtro prensa automático de placas y marco es un filtro prensa de placas y marco con operación continua y proceso intermitente. Este tipo de máquina está equipada con un mecanismo especial para completar los pasos operativos de prensado automático, apertura automática del marco, descarga automática de torta y limpieza automática de la tela filtrante. Controlado por aparatos eléctricos, cada paso de operación se puede completar automáticamente de acuerdo con procedimientos preestablecidos, lo que permite que todo el proceso de producción logre un control semiautomático y control remoto, superando así varias desventajas causadas por la operación manual de los antiguos filtros prensa de placa y marco. Mi país ha producido tres tipos de filtros prensa automáticos de placa y marco, Bajz 30/1000 ~ 60. Sus formas estructurales se muestran en la Figura 6-5.
Las áreas de filtro prensa de marco automático son de 15, 20 y 30m2. El volumen de llenado del marco del filtro es 0,3, 0,4 y 0,75 m3; la presión máxima del filtro es ≤0,6 MPa y la presión máxima del aire comprimido en la cavidad es 0,5 ~ 0,6 MPa.
Figura 6-5 Forma estructural del filtro prensa automático de placa y marco
Cuando el filtro prensa automático de placa y marco está funcionando, se pueden introducir 0,5 ~ 0,6 MPa de aire comprimido en el interior. Sople la membrana de goma para exprimir la humedad del residuo del filtro y la torta de filtración se seca automáticamente. Cuando la placa y el marco se separan automáticamente, la membrana de goma vuelve a su forma original y se descarga la torta de filtración. A través del mecanismo de accionamiento de la tela filtrante, la tela filtrante del filtro prensa recibe agua pulverizada desde el tubo de pulverización de agua durante el proceso de paso a través de la caja de lavado, y el rodillo del cepillo y la tela filtrante giran en dirección inversa, logrando así el propósito. de limpiar automáticamente la tela filtrante. Todo el proceso de operación realiza un control remoto semiautomático.
La Tabla 6-1 enumera las especificaciones y el rendimiento técnico de algunos filtros prensa domésticos de placa y marco.
4. Instalación y uso
1. Instalar el filtro prensa. Coloque los marcos izquierdo y derecho sobre la base de cemento, instale las vigas transversales, nivélelas, apriete las tuercas, vierta concreto en los orificios reservados hasta que estén llenos, apriete los pernos y tuercas de anclaje después de que estén firmes e instale filtros, compresión. dispositivos y otros componentes.
2. El filtro prensa se utiliza junto con una bomba de lodo o una bomba de diafragma. El lodo se succiona del charco de lodo y la torta de lodo se descarga en pedazos. Por lo tanto, en el diseño del proceso, se debe considerar completamente la diferencia de altura entre el tanque de lodo y el filtro prensa, como líneas pequeñas, curvas pequeñas, fácil transporte de la torta de lodo a los lugares designados y descarga conveniente de agua limpia, etc.
Tabla 6-1 Rendimiento técnico del filtro prensa de placa y marco
3 De acuerdo con el principio de filtración, es mejor comenzar con baja presión al principio y mantener una velocidad de filtración constante. Y mantener una velocidad constante después de un período de tiempo. La filtración de presión se puede controlar mediante una válvula reguladora de presión.
4. Para evitar accidentes por fugas de lodo, la superficie de sellado debe ser plana, la fuerza de presión debe ser uniforme y la carga no debe estar desequilibrada.
5. Bloquee las tuercas macho y hembra, la tela filtrante debe estar moderadamente apretada y reemplácela a tiempo si está dañada.