Фильтр для разделения суспензий

 

Изобретение относится к фильтрам-сгустителям для разделения суспензий под давлением и может быть использовано в гидрометаллургической, химической и других отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение эффеткивности процесса разделения. Фильтр содержит вертикальный корпус с патрубком для ввода и вывода разделяемой суспензии, ввода и вывода газа под давлением, вывода фильтрата. В корпусе имеются две горизонтальные решетки, образующие рабочую камеру, в которой расположен фильтрующий материал. Материал состоит из незакрепленных нитей и плавающих в суспензии гранул фильтрующего материала. Во время фильтрования гранулированный фильтрующий материал образует защитный слой, предотвращающий истирание нитей о поверхность верхней решетки обеспечивающий основное фильтрование через слой нитей. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к фильтрам-сгустителям для разделения суспензий под давлением и может быть использовано в гидрометаллургической, химической и других отраслях промышленности.

Цель изобретения повышение эффективности процесса разделения.

На фиг. 1 изображен фильтр в рабочем режиме; на фиг.2 то же, в режиме регенерации; на фиг.3 то же, в исходном состоянии; на фиг.4 изображена экспериментальная зависимость соотношений объемов нитей и плавающих в суспензии гранул от содержания взвесей в фильтрате; на фиг.5 изображена экспериментальная зависимость соотношений объемов нитей и плавающих в суспензии гранул от содержания взвесей в суспензии.

Фильтр содержит корпус 1 с патрубками 2-6 соответственно для ввода исходной суспензии, вывода фильтрата, ввода газа, вывода газа и вывода сгущенной суспензии. Все патрубки снабжены регулирующими клапанами.

В корпусе установлены горизонтальные перфорированные решетки 7 и 8, нижняя из которых расположена над донной частью корпуса и жестко прикреплена к его внутренним стенкам. Верхняя решетка прикреплена с возможностью съема к кромкам той части корпуса, которая размещена внутри камеры 9 для приема фильтрата. Эта камера снабжена съемной крышкой 10. Полость корпуса между решетками 7 и 8 частично заполнена фильтрующим материалом, состоящим из смеси незакрепленных нитей 11 и плавающих в суспензии гранул 12. Нити 11 могут быть выполнены из капрона или лавсана с диаметром нити 20-50 мкм и длиной 20-60 см.

Гранулы 12 могут быть выполнены из полимерного материала, такого как пенопласт или полистирол, с плотностью, меньшей плотности фильтруемой суспензии и диаметром 3-8 мм.

В зависимости от требований к качеству фильтрата и содержания взвесей в фильтруемой суспензии соотношение объемов нитей 11 и гранул 12 должно быть не менее, чем 1:1, и не более, чем 5:1 (фиг.4). Размер отверстий решетки 8 меньше диаметра гранул 12 и больше диаметра нитей 11.

Размер отверстий решетки 7 должен быть таким, чтобы эти отверстия могли свободно пропускать сгущенную суспензию и удерживать свободно лежащий при этом на решетке слой нитей 11 и гранул 12. Размер отверстий решетки 7 выбирают также из условия наилучшей вибрации слоя фильтрующего материала в режиме регенерации, например подачей сжатого воздуха через решетку 7 с размерами отверстий 45-50 мм. В этом случае нити 11 размещаются внизу, а гранулы 12 вверху из-за различного их удельного веса.

Например, для получения фильтрата с содержанием взвесей 3 мг/л, диаметре капроновых или лавсановых нитей 10-50 мкм и длине 20-60 см, диаметре гранул из пенопласта или полистирола 3-8 мм с плотностью, меньшей плотности фильтруемой суспензии, наибольший размер отверстий решетки 8 должен составлять 0,5-2 мм, а соотношение объемов нитей и гранул должно быть 4:1 при удельном количестве загрузки из нитей 350 кг/м³ и содержании взвесей в исходной суспензии 150 мг/л.

Фильтр работает следующим образом.

Предварительно корпус 1 загружают через съемные крышку 10 и решетку 8 фильтрующим материалом из нитей 11 и гранул 12, который размещается на решетке 7 (фиг.3). Через патрубок 2 подают исходную суспензию. Под действием выталкивающей силы и потока (скорость подачи суспензии составляет 1,05-1,40 от скорости всплывания нитей) гранулы 12 и нити 11 всплывают и прижимаются к решетке 8. Поскольку гранулы 12 имеют меньшую плотность, чем суспензия, и плавают, то к решетке 8 будет прилегать непосредственно слой гранул 12, образуя тем самым предохранительный слой от прохождения нитей 11 в фильтрат и забивания ими отверстий решетки. К слою гранул 12 будет прижиматься слой нитей 11, который в основном служит для фильтрования суспензии.

Через заранее установленное время и при достижении заданного содержания взвесей в фильтрате операцию фильтрования прекращают и проводят регенерацию фильтрующего материала. Во время регенерации подачу суспензии (или промывной жидкости) через патрубок 2 осуществляют с перерывами, в которые сливают часть сгущенной суспензии (например, четверть объема) через патрубок 6. В это же время постоянно подают газ через патрубок 4, который с помощью решетки 7 рассекается и равномерно распределяется через фильтрующий материал из нитей 11 и гранул 12, увеличивая на них гидродинамическое воздействие. Выход газа осуществляется через патрубок 5, а жидкости с примесями через патрубок 3.

Циклы подачи жидкости в фильтры при регенерации и перерывы подачи могут чередоваться, например, через 1 мин. При этом режиме операция регенерации продолжается 60 мин, а операция фильтрования 23 ч.

По истечении заранее установленного времени или при достижении заданного содержания отмытых примесей в жидкости операцию регенерации прекращают и возобновляют рабочий цикл.

Таким образом, данная конструкция позволяет увеличить эффективность процесса фильтрования за счет сокращения времени регенерации и увеличения тем самым продолжительности рабочей операции при сохранении качества фильтрующего слоя.

Формула изобретения

1. ФИЛЬТР ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ СУСПЕНЗИЙ, содержащий вертикальный корпус с патрубками для подачи суспензии, подачи газа и вывода фильтрата и сгущенной суспензии и решетки, между которыми размещен фильтрующий материал, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса, фильтрующий материал выполнен из смеси незакрепленных нитей и плавающих в суспензии гранул, а патрубки для подачи суспензии, вывода сгущенной суспензии и подачи газа установлены в донной части корпуса.

2. Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что соотношение объемов нитей и плавающих в суспензии гранул составляет не менее чем 1: 1 и не более чем 1: 5.

3. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что камера приема фильтрата выполнена со съемной крышкой, соединенной с патрубком вывода газа с регулирующим органом, и соединена с патрубком вывода фильтрата с соответствующим регулирующим органом.

4. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что гранулы фильтрующего материала выполнены из полимерного материала с плотностью, меньшей плотности фильтруемой суспензии, и диаметром 3 8 мм.

5. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что диаметр перфорированных отверстий верхней решетки меньше диаметра гранул фильтрующего материала.

6. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что нити фильтрующего элемента выполнены из капрона или лавсана с диаметром 20 50 мкм и длиной 20 60 см.

7. Фильтр по п.2, отличающийся тем, что патрубки для подачи фильтруемой суспензии, вывода сгущенной суспензии и подачи газа снабжены регулирующими органами.

8. Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что верхняя решетка выполнена съемной.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5