Se utilizaron filtros de operación continua para separar el bicarbonato de sodio de la solución. Estos filtros también se utilizan ampliamente en otras ramas de la tecnología química.
Filtros continuos operados solo bajo vacío. Recientemente, han aparecido diseños de dichos filtros que funcionan bajo presión.
Los filtros de vacío de funcionamiento continuo son tambores o discos giratorios, dentro de los cuales se crea un vacío con la ayuda de una bomba de vacío; la superficie de los tambores (o discos) se cubre con un tabique filtrante. Cuando el tambor gira, parte de su superficie se sumerge en la suspensión filtrada, el filtrado pasa a través del tabique filtrante hacia el interior del tambor y el sedimento permanece en él. A medida que gira el tambor, el sedimento se lava y se elimina de la superficie. Por lo tanto, para una revolución del tambor, hay una alternancia automática continua de todos los ciclos del filtro: filtrado, lavado, secado y descarga.
$ Filtros de vacío de tambor con superficie filtrante externa. Un filtro de vacío de tambor de funcionamiento continuo con una superficie filtrante externa (Fig. 145) es un tambor hueco /, sumergido en un tanque con una suspensión filtrada y girando en él. El tambor tiene una superficie perforada u ondulada y está cubierto con una malla metálica, sobre la cual se estira una tela filtrante. El tambor está dividido en varios sectores separados (celdas), que se comunican a través de canales en pasadores huecos con un cabezal de distribución fijo 2, que consta de varias cámaras. Las tuberías de vacío o aire comprimido están conectadas a cámaras separadas del cabezal. En el diagrama, las tuberías 3 y 4 están conectadas a la línea de vacío y 5 y 6 a la línea de aire comprimido. Por lo tanto, todo el tambor se divide en zonas, cuya ubicación y tamaño dependen de la disposición de las cámaras superiores.
Sumergido durante la rotación en la mezcla filtrada, el sector correspondiente del tambor comunica con la zona de filtración 1, en este sector se establece
Vacío. En este caso, el filtrado se succiona a través de la tela filtrante dentro del sector y se descarga a través del cabezal de distribución y la boquilla 3. Se forma una capa cada vez mayor de sedimento sobre la superficie del filtro. ^
Después de que el sector deja el líquido filtrado, se succiona aire, lo que seca el sedimento y desplaza el resto del filtrado de
Sedimento de poros en el interior del sector (zona II-secado). Luego, si el sedimento requiere lavado, se suministra agua a través de las tuberías 7, que también es aspirada a través de la capa de sedimento hacia el sector (zona IV-lavado). El agua de lavado se puede descargar junto con el filtrado a través del tubo 3, o por separado a través del tubo 4. Además, el sedimento lavado y secado de nuevo se expulsa de la superficie del filtro con aire comprimido procedente del interior del sector (zona VI-soplado). ).
^Para aumentar la estanqueidad de la tela del filtro a la malla de revestimiento al soplar el sedimento, la tela se envuelve con alambre con un paso entre vueltas de 40-50 mm\ los extremos del alambre se refuerzan en las paredes laterales del tambor .
El sedimento separado de la tela se elimina fácilmente con un cuchillo llevado a la superficie del filtro. Luego de remover el sedimento, el tejido para su regeneración es nuevamente soplado con aire (vapor) o lavado con agua ingresando al sector en la VIII zona de regeneración. Después de eso, el proceso comienza de nuevo.
Las zonas "muertas" III, V, VII y IX, situadas entre las zonas de trabajo I, II, IV, VI y VIII, impiden que estas últimas se comuniquen entre sí en el momento en que el sector pasa de una zona a otra.
Arroz. 147. Filtro de vacío de tambor:
/-tambor; 2 pines; 3-cabeza distribuidora; 4 rodamientos; 5 comederos; b-mezclador; 7-dispositivo para frotar grietas
*en sedimento; 8-reductor; 9-motor eléctrico.
Una parte importante del filtro es el mecanismo del carrete de distribución, llamado cabezal de distribución (Fig. 146), con la ayuda de la cual se alternan los ciclos del proceso de filtración. El cabezal consta de dos discos: giratorio 1 y fijo 2. Cuando los orificios del disco giratorio están contra la ranura grande 3 del disco fijo, los sectores del tambor se conectan a una bomba de vacío y el líquido filtrado ingresa al colector de filtrado. Cuando el tambor gira en cierto ángulo, los orificios del disco móvil se alinean en serie con las ranuras 4 y 5 conectadas a los colectores de agua de lavado, y luego los orificios 6 y 7 conectan los sectores del tambor con el aire comprimido. tubería para secar el sedimento y limpiar la superficie del filtro.
En la fig. 147 muestra un filtro de vacío de tambor, cuya parte principal es un tambor 1 con un muñón hueco 2. El cabezal de distribución 3 está adyacente al muñón, cuyos orificios contra las celdas del muñón abren el acceso desde los sectores del tambor al cabezal. cámaras Se instala un agitador 6 en el canal 5 del filtro para agitar la suspensión. Un dispositivo especial 7 sirve para limpiar las grietas que se forman en la capa de sedimentos.
La superficie de filtración de los filtros de vacío de tambor suele ser de 5-40 m2.
El diagrama de instalación de un filtro de vacío de tambor de funcionamiento continuo se muestra en la fig. 148. El filtro de vacío 1 está conectado a los colectores 2 y 3, de los cuales uno sirve para recibir el filtrado y el otro para el agua de lavado. Los colectores están conectados a un condensador barométrico 4 regado con agua fría y conectado a su vez a una bomba de vacío de aire. Durante el funcionamiento de la bomba de vacío, se crea un vacío en todo el sistema, como resultado de lo cual el filtrado pasa a través de la partición de filtración y se recoge en un colector 2, desde el cual es bombeado de forma continua o periódica por una bomba centrífuga 5 para su posterior procesamiento. El agua de enjuague es bombeada fuera del colector 3 por la bomba 6. Los vapores y gases de la parte superior del colector son descargados a través de una tubería a un condensador barométrico. Para evitar que el filtrado ingrese al condensador (en el caso de que la bomba centrífuga no tenga tiempo de bombear todo el líquido que ingresa al colector), se instala una válvula automática 7 en la parte superior del colector de vacío, conectada a flotadores 8. Después de que el líquido en el colector alcanza un cierto nivel, el flotador que sube con el líquido abre la válvula y el colector se comunica con la atmósfera; al mismo tiempo, entra aire, cae el vacío, la filtración se ralentiza y la bomba bombea el exceso de líquido del colector. Cuando el nivel del líquido desciende, el flotador desciende, por lo que el colector se separa de la atmósfera y se vuelve a conectar al condensador barométrico.
El grosor de la capa de sedimentos en los filtros de vacío de tambor de funcionamiento continuo es de aproximadamente 40 mm, y el grosor de la capa de sedimentos difíciles de filtrar es de solo 5-10 mm. El espesor de la capa de sedimento que se puede lograr depende del número de revoluciones del tambor (varía de 0,1 a 2,6 rpm).
La humedad del lodo resultante rara vez está por debajo del 10 % y, en la mayoría de los casos, alcanza el 30 % o más. Para girar el filtro, se requiere una unidad con una potencia de 0,5-4 kw.
El precipitado en los filtros de vacío se separa (soplado) con aire comprimido y se elimina con una cuchilla o rodillo que gira en dirección opuesta a la rotación del filtro. El sedimento se separa del tejido bajo la acción de aire comprimido a baja presión, se adhiere al rodillo y se retira con una rasqueta.
Para trabajar con un espesor pequeño de sedimento (hasta 3 mm), se utilizan filtros con remoción de sedimento por medio de cuerdas. Esto no requiere soplado de lodos, no hay necesidad de un compresor y se reduce el desgaste de la tela del filtro.
En algunos diseños de filtros, el sedimento se deposita directamente sobre los cordones gruesos sin fin que reemplazan la tela del filtro; el sedimento se elimina cuando las cuerdas corren sobre un rodillo de pequeño diámetro. Los cables tienen una vida útil más larga que la tela filtrante.
Filtros de vacío de tambor con superficie filtrante interna. En los filtros de vacío descritos anteriormente, la suspensión filtrada se encuentra fuera del tambor, por lo que las partículas más pequeñas se depositan en la tela filtrante en primer lugar, ya que las partículas grandes y pesadas se encuentran en las capas inferiores del líquido en el filtro. tanque. La formación de una capa inicial de sedimento a partir de las partículas más pequeñas dificulta la filtración y reduce el rendimiento del filtro.
Esta desventaja se elimina en el diseño de un filtro de vacío de funcionamiento continuo con una superficie filtrante interna (Fig. 149). Aquí, las celdas están dispuestas en un anillo alrededor de la circunferencia del tambor y el lado de trabajo, cubierto con una tela filtrante, se gira hacia el interior del tambor.
La suspensión ingresa al tambor 1 a través del tubo 2 y se ubica en su parte inferior; en este caso, las partículas más pesadas se depositan primero sobre la superficie del filtro, y así se elimina la posibilidad de cerrar los poros del tejido con partículas pequeñas.
Los ciclos de funcionamiento se reemplazan de la misma forma que en los filtros de vacío de tambor con superficie filtrante externa. El sedimento removido por la cuchilla 3 cae sobre la cinta transportadora o barrena 4 colocada dentro del tambor y es removido a través del extremo abierto del tambor.
Filtros de vacío de disco. Junto con los filtros de tambor, también se utilizan ampliamente los filtros de vacío de disco continuo. Las principales ventajas de estos filtros en comparación con los filtros de tambor son: 1) un consumo de energía significativamente menor;
2) facilidad de cambio de la tela filtrante y su menor consumo (en caso de daño, la tela puede ser reemplazada en un solo sector, que es de un octavo a un doceavo de la circunferencia del disco);
3) instalación compacta y menor costo del dispositivo.
Los filtros de vacío de disco tienen una gran superficie de filtración (hasta 85 m2).
El filtro m de vacío de disco (Fig. 150) tiene el siguiente dispositivo. En el eje hueco 1, se plantan discos 2, que consisten en
Separar los sectores de madera (a veces aluminio y otros materiales) cubiertos con tela filtrante. El eje con discos gira lentamente a una velocidad de hasta 3 rpm) en el tanque 3, en el que se alimenta la suspensión filtrada. Debido a la rarefacción dentro de los discos, creada por una bomba de vacío (conectada al filtro de la misma manera que un filtro de vacío de tambor), el líquido pasa a través de la tela hacia los discos y se elimina a lo largo del eje hueco hacia el receptor de filtrado.
El lodo se adhiere a la superficie del filtro de cada disco en forma de torta, cuyo espesor depende de las propiedades del lodo.
El cambio de ciclos de funcionamiento en el filtro de este diseño se produce de la misma forma que en el filtro de vacío de tambor.
Las partes principales de un filtro de vacío de placa o filtro plano a (Fig. 151) es un eje vertical 1 y go-
Disco perforado horizontal 2 de borde exterior bajo, dividido en sectores-células. Cada celda de filtro está conectada a un cabezal de distribución 3 ubicado debajo del disco. La suspensión a filtrar se alimenta desde arriba sobre la tela que cubre el disco; el sedimento f se elimina con una cuchilla 4 y se descarga en el tornillo sinfín o en una cinta transportadora. La filtración se lleva a cabo durante casi una revolución completa del disco en el plano horizontal, y durante una revolución, los sectores - celdas se conectan secuencialmente a todos los sectores del cabezal de distribución. El filtro opera a un vacío de 100-200 mm pm. Arte.
Los filtros de vacío de placas horizontales se utilizan principalmente para la deshidratación de suspensiones pesadas de grano grueso.
Filtros de vacío de banda. Los filtros de banda continua son cada vez más comunes en la industria química.
Un filtro de vacío de cinta (Fig. 152) se ensambla en una mesa larga /, en la que se fijan celdas o cámaras de vacío, conectadas a una colección de filtrado y agua de lavado. Una banda de goma perforada 2 de un perfil especial se desliza a lo largo de la superficie de la mesa, estirada entre el tambor de accionamiento 3 y el tambor de tensión 4.
La superficie ondulada de la cinta está dividida por nervaduras transversales en varias secciones que tienen cortes alargados en el medio. En ambos lados de la correa hay lados altos y ranuras para un cordón de goma, con la ayuda de los cuales se logra un ajuste perfecto de la tela filtrante a la correa. La tela se lleva sobre la cinta en forma de lienzo sin fin; a lo largo de los bordes del lienzo, se cosen cordones de goma en las ranuras de la banda de goma.
La suspensión se alimenta a través de la bandeja 6\ detrás de la bandeja hay una visera, con la ayuda de la cual se regula el nivel de líquido en la cinta (el exceso de suspensión se desborda a través de la visera y desemboca en el embudo de drenaje). El precipitado filtrado se lava en la cinta con agua de las boquillas 7.
6
Las zonas de filtración y lavado están separadas por una tapa protectora, que evita que la suspensión fluya hacia la zona de lavado. El filtrado se elimina a través del colector 8.
^La tela se separa de la banda de goma al final de la mesa y va alrededor del rodillo 9\ mientras se descarga el sedimento. A veces se usa un rodillo seccional y se le lleva vapor o aire comprimido para soplar la tela.
En los filtros de eslabones de correa, la correa de goma se reemplaza por cangilones con un falso fondo perforado, montados en un sinfín? cadenas Los fondos de las cubetas se cubren con una tela filtrante y se conectan mediante tubos flexibles a una zapata de carrete que se desliza a lo largo del espejo de las cámaras bajo vacío.
Filtros capilares de cinta. Los filtros de este diseño (Fig. 153) utilizan una correa de filtro sin fin 1 (hecha de tela) estirada sobre rodillos guía.
El tejido se mueve por fricción sobre cintas sin fin 2 hechas de fieltro o fieltro. Estas cintas también se estiran sobre rodillos guía y son accionadas por pares de rodillos 3, que se utilizan simultáneamente para eliminar la humedad de los capilares de la cinta de fieltro de succión. La porción horizontal inferior de la tela filtrante 1 está sostenida por una rejilla portadora 4 que se mueve en la misma dirección que la tela.
La suspensión ingresa a la banda móvil a lo largo de una bandeja inclinada 5. El líquido en suspensión es aspirado por los capilares de la banda de fieltro 2, y la fase sólida se deposita en la banda filtrante 1 y luego ingresa a la zona de lavado. El líquido de lavado es succionado por las cintas 2 bajo la acción de fuerzas capilares, y el precipitado lavado se pega a la cinta sin fin 6 cuando la tela filtrante envuelve el rodillo 7; el sedimento se elimina de la cinta 6 con un cuchillo 8. El líquido de las cintas 2 se elimina soplando aire caliente a través de sus poros.
Así, en los filtros de cinta capilar, la acción del vacío se reemplaza por el efecto de succión de las fuerzas capilares.
Los filtros de banda son adecuados para filtrar lodos con bajo contenido de sólidos. Se diferencian de los filtros de tambor en su diseño simple y su mayor rendimiento en el filtrado de sedimentos no homogéneos, ya que las partículas más grandes se depositan primero en la correa. Las desventajas de estos filtros son la pequeña superficie de filtración y el uso incompleto de la tela filtrante.
Filtros de presión continua. La filtración continua de precipitados bien filtrados, principalmente cristalinos, se lleva a cabo en filtros de vacío de funcionamiento continuo. Los precipitados amorfos poco filtrables se separaban hasta hace poco tiempo utilizando filtros discontinuos, filtros prensa y filtros de succión.
La creación de filtros continuos que funcionan bajo presión hizo posible llevar a cabo la filtración de líquidos también viscosos y de fácil evaporación por un método continuo, y realizar la filtración de suspensiones con una productividad significativamente mayor que en los filtros de vacío que funcionan con una caída de presión inferior a 1 a. m.
Tambores con filtro de presión continua. En su diseño, este filtro (Fig. 154) es similar a un filtro de vacío convencional. A diferencia de este último, el tambor del filtro 1 está encerrado en una carcasa hermética 2. La suspensión se suministra bajo la acción del aire comprimido o por una bomba a través del tubo inferior 3 a una presión de 2-5 am y llena el filtro hasta el nivel del tubo de rebose 4, a través del cual se descarga el exceso de suspensión de nuevo al colector.
Por el conducto superior 5 entra aire comprimido, cuya presión corresponde a la presión de la suspensión inyectada en el depósito del filtro; como resultado, la filtración y la descarga del exceso de suspensión se producen sin obstáculos.
El sedimento permanece en la superficie del tambor giratorio y el filtrado que ha pasado a la cavidad interna del tambor se descarga a través del muñón 6 y el cabezal de distribución 7. El sedimento se descarga de la tela 9 que desciende del tambor cuando envuelve el rodillo 8. Para facilitar la eliminación de sedimentos, a través de este rodillo, que tiene una superficie perforada, se sopla aire comprimido a través del tejido. La tela liberada del sedimento pasa entonces por el segundo rodillo (delantero) 10 y vuelve a cubrir el tambor del filtro.
El sedimento eliminado ingresa al tornillo herméticamente sellado 11, k! al que se conecta el regulador de descarga (no mostrado en la figura). El eje y el pasador del tambor están ubicados en los cojinetes 12, trabajando bajo presión.
Cuando se filtra a una presión de 3 a 5 am, se logra un rendimiento de filtrado relativamente grande y el material tiene un bajo contenido de humedad residual.
El proceso de filtración se lleva a cabo con la total estanqueidad del aparato, y la presión no disminuye.Las desventajas del filtro incluyen la dificultad de eliminar el sedimento.
También se encuentran disponibles filtros presurizados de banda y disco continuos. Según el principio de funcionamiento, son similares a los filtros de banda y disco descritos anteriormente, que funcionan al vacío, pero tienen una carcasa sellada herméticamente. La presión necesaria en ellos se crea mediante aire comprimido o gas inerte.
Filtro de banda continuo presurizado Para la filtración de lodos que contienen sólidos pesados, se recomienda alimentar el lodo a un deflector de filtro. Los filtros de este tipo incluyen un filtro de banda presurizado (Fig. 155). Se trata de una carcasa rectangular cerrada 5, en cuyo interior se encuentra una cinta filtrante sin fin 6, que recubre dos tambores Y y 7; el tambor 1 es el líder.
La cinta se desplaza a lo largo de los rodillos de apoyo 13, cuyos cojinetes se encuentran en el interior de la carcasa. La correa del filtro va primero a la parte superior.
parte de la carcasa, y luego regresa por la parte inferior a lo largo de los rodillos guía 10. En el camino de regreso, la cinta se limpia de residuos de sedimentos con la ayuda de cepillos y un rociador.
El filtro funciona de la siguiente manera. La suspensión entra por el tubo 2 en la cinta que se mueve dentro de la carcasa, en la que el comprimido
El aire crea presión. El aire se suministra a través de la tubería 3 y se introduce en varios lugares de la carcasa del filtro.
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El proceso de filtración procede con el lento movimiento de la cinta. El precipitado permanece en la cinta y el filtrado se recoge en la cámara //y se descarga de ella a través de la boquilla 12. Después de filtrar, el sedimento de la cinta se puede lavar * con agua suministrada a través de las boquillas 4. El sedimento deshidratado cae de la correa en el colector 8 cuando se mueve a lo largo del tambor 7 y se retira con un tornillo 9.
La filtración al vacío es un proceso acelerado de depuración de sedimentos, obteniendo líquido a partir de suspensiones mediante vacío. Hay procesos y soluciones cuando la filtración a presión normal, solo por gravedad, no funciona. Cuanto mayor es la rarefacción del aire, más fácil es separar el líquido del precipitado cristalino. Para coloides, se utilizan parámetros especiales, seleccionados de las propiedades de la sustancia.
El esquema más simple para tal instalación: se inserta un embudo de filtro en el matraz Bunsen, se conecta una bomba a la rama del matraz (una bomba de vacío o una bomba de agua manual de Komovsky). Una manguera está conectada a la bomba de agua a través de la cual fluye el agua que fluye. Para evitar la selección de agua durante una parada brusca, se suele colocar un recipiente intermedio entre la bomba y el matraz. El recipiente receptor puede ser de cualquier tipo (material, forma, volumen), lo principal es que todo el sistema sea hermético, resista cierta presión y sea resistente a los solventes.
Puede haber cualquier número de embudos de filtración, todo depende de la potencia de la bomba, pueden estar cada uno en su propio recipiente receptor o en la instalación para la filtración multicanal al mismo tiempo.
Los embudos de filtración para instalaciones de vacío son los siguientes:
Este material de vidrio de laboratorio es un embudo de porcelana vidriada (excepto el borde) con una placa soldada con agujeros grandes. El embudo se inserta en el recipiente receptor (recipiente sellado, matraz Bunsen, etc.), que forma parte de la unidad de filtración de aire enrarecido.
Se coloca papel filtro de la densidad requerida sobre la placa perforada del embudo Buchner, a través del cual se realiza la filtración. A continuación, se ensambla el sistema y puede comenzar el proceso. Anteriormente se utilizaban filtros de amianto, que pueden regenerarse, pero debido al alto riesgo para el sistema respiratorio, el amianto está prohibido en la práctica de laboratorio.
En consecuencia, existen embudos de diferentes diámetros, con diferentes secciones. Si hay una sección delgada, el embudo se selecciona para que coincida con el diámetro del matraz receptor con una sección delgada. Si los diámetros son diferentes, utilice adaptadores de vidrio que reduzcan o aumenten el diámetro de corte/cuello. Si no hay una sección delgada, el embudo se inserta en un tapón de goma con un orificio.
Los embudos están marcados con números, cuanto menor es el número, menos agujeros hay en la placa y más grandes son. Por ejemplo, según GOST, el nombre POR 1.6 significa un tamaño de poro de 1,6 micras (máximo, ya que los poros son de diferentes tamaños). Según ISO este embudo tiene una porosidad de S4. Entonces, al comparar el tamaño máximo de poro de una placa de vidrio fundido en un filtro, puede determinar qué filtro es según la clasificación internacional.
La alta velocidad de filtración es un gran diámetro de embudo, diámetro de poro y fuerza de vacío.
Dado que la placa porosa tiene poros de micrómetros, es imposible limpiarla de la forma habitual. Se utilizan diferentes enfoques, dependiendo de la gravedad de la contaminación.
Métodos para limpiar la placa porosa:
Para mejorar el efecto, puede realizar todas las manipulaciones en un baño ultrasónico.
Los crisoles de Gooch se pueden utilizar para limpiar precipitados en polvo o cristalinos en un sistema de filtración al vacío. Los crisoles son tazas de porcelana con agujeros en el fondo (como parte de un embudo Buchner). El crisol se inserta en la base de goma, se fija en el embudo y luego se usa como embudo Buchner.
Es más conveniente utilizar crisoles de vidrio con placa porosa fundida (como los crisoles Schott sin pata). Se utiliza como un embudo Schott. Dichos crisoles también tienen porosidad y diámetro diferenciados, pero no tienen cuello, lo que los hace más versátiles (pueden instalarse en un sistema con cualquier recipiente receptor).
Para comprar todos los componentes de una planta de filtración de aire enrarecido, basta con ponerse en contacto con la empresa que vende material de vidrio para laboratorio. Pero dado que los procesos se realizan al vacío, es mejor comprar un embudo Buchner, Schott, un matraz Bunsen y otros componentes del sistema de un proveedor confiable, es decir, en nuestra compañía.
Estos dispositivos son dispositivos que se utilizan activamente en la industria hoy en día, por ejemplo, en la planta de enriquecimiento de Novoangarsk, que se encuentra en el territorio de Krasnoyarsk. Su tarea principal es el enriquecimiento de minerales. Esta unidad pertenece a los dispositivos de operación continua. El principio básico de su funcionamiento es la separación de sistemas líquidos no homogéneos bajo presión. La separación se produce en dos fases: sólida (torta) y líquida (filtrado).
Uno de los dispositivos bastante comunes es un filtro de vacío de correa. Su peculiaridad radica en el hecho de que en dicho dispositivo la dirección de movimiento del filtrado coincidirá con la dirección de movimiento de la fuerza de gravedad que actúa. Además, este dispositivo es continuo por la naturaleza de su actividad. El diseño de la unidad tiene una banda de goma perforada, cuyo movimiento está garantizado por la acción de dos tambores: accionamiento y tensión.
El movimiento de la cinta se realiza dentro de un bucle cerrado. La tela en este caso juega el papel de una partición de filtrado, que se presiona contra la cinta con la ayuda de rodillos. La suspensión a filtrar con un filtro de vacío de este tipo se encuentra en una bandeja especial, desde donde se alimenta a la tela filtrante. Debido a la presencia de una diferencia de presión, se alimentarán diferentes fracciones del filtrado a las cámaras de vacío, que se encuentran directamente debajo de la cinta.
Después de eso, se elimina del dispositivo. Durante el procedimiento quedará un precipitado que deberá ser lavado una vez completada la etapa de filtración. El lavado se realiza con agua, que se suministra desde las boquillas. El líquido para lavar la tela también es aspirado hacia las cámaras de vacío, pero de diferente tipo, después de lo cual también es retirado de la unidad.
En cuanto a las principales ventajas de estos filtros de vacío, incluyen la simplicidad del dispositivo, la posibilidad de deshidratación de lodos y excelentes condiciones de lavado. Las ventajas también suelen incluir el hecho de que el dispositivo no tiene un cabezal de distribución. En tales equipos (debido a la presencia de regeneración tisular y su limpieza), incluso las suspensiones difíciles de filtrar pueden lavarse.
Los filtros de vacío de disco consisten en un conjunto de elementos bastante simples. Los componentes principales del dispositivo son un canal, varios discos y un cabezal de distribución. Los discos de este dispositivo están montados en un eje giratorio tipo celda. El proceso de filtración se lleva a cabo debido a que cada disco tiene de doce a dieciocho celdas, las cuales están cubiertas con una tela o malla filtrante. En cuanto a los sectores de este filtro de vacío, suelen estar fabricados en un material como el metal o el polipropileno. El proceso de fijación comienza con el eje, que tiene una estructura hueca, dos paredes, interna y externa, que se acoplan sobre cojinetes de apoyo. Es entre estas paredes que las células del disco se ubican en la cantidad correcta.
Al igual que con el tipo de cinta, la filtración se realiza mediante un deflector. En este caso, resulta que el material del filtro se separa en sedimento, es decir, partículas sólidas que quedan en un lado de la partición, así como en una sustancia líquida, es decir, el filtrado. Pasa a través del tabique y se acumula en el otro lado. Para llevar a cabo con éxito el proceso, es necesario lograr la condición de que la presión de la suspensión entrante debe exceder la presión que está disponible en el otro lado de la partición.
Para que esto suceda, es necesario aumentar mucho la masa de la suspensión antes de alimentarla. Para ello, se inyecta artificialmente mediante varias bombas, presión de gas o incluso creando un vacío en la parte posterior de la mampara.
También vale la pena señalar que ingresa a este dispositivo de manera intermitente. En otras palabras, un dispositivo de disco (como, por ejemplo, un dispositivo de batería) funciona en ciclos. Hay algunas restricciones que se aplican a la suspensión. En primer lugar, para utilizar un filtro de disco, debe ser completamente seguro y, en segundo lugar, la fase líquida, es decir, el filtrado en suspensión, no debe cristalizar cuando se coloca en un ambiente de vacío. En tales filtros, es imposible procesar una suspensión que pertenezca a una clase explosiva, inflamable o venenosa.
La unidad de filtración tipo disco funciona según el siguiente principio.
En el momento en que el eje comienza a girar, todas las celdas filtrantes a su vez comienzan a comunicarse con las cámaras del cabezal de distribución. El flujo del filtrado en la zona de filtrado se realiza bajo la acción del vacío. Entra en la cavidad del sector, es decir, la celda, atravesando el tabique. Posteriormente, se inicia el proceso de extracción del filtrado de la unidad a través de las celdas del eje y la cámara, que se comunica con la línea de vacío.
En cuanto a la parte sólida del elemento, queda en la superficie del tabique. Debido a esto, en este tipo de plantas de filtración, se forma una capa bastante gruesa de sedimento en la superficie de la tela en apenas unos minutos de funcionamiento del equipo.
Además, el dispositivo también tiene una zona de secado y una zona de deshidratación. En estas áreas, se lleva a cabo el proceso de succión de la humedad que queda en el sedimento, luego de lo cual también se elimina del dispositivo a través de un canal especial. La unidad tiene otra cámara, que está diseñada para suministrar aire comprimido a la partición para separar el sedimento de la misma. La separación final se realiza manualmente, con un cuchillo. Para suministrar aire comprimido con un pulso potente, el dispositivo tiene una válvula de purga. Esta filtración, al igual que la filtración en banda, tiene la posibilidad de regeneración de tejidos. Para ello, pasa por una cámara especial separada en la que se expone al aire o al vapor para su limpieza.
Sin embargo, aquí hay una pequeña diferencia, que radica en el hecho de que la zona de regeneración se utiliza solo si el sedimento ha obstruido demasiado el tabique, en contraste con la zona de cinturón, donde la regeneración es obligatoria. Vale la pena prestar atención al canal, que suele ser una estructura soldada con un conducto de desbordamiento. La tarea principal de esta parte es mantener un nivel de suspensión constante y uniforme.
Los diseños de filtros de vacío son bastante diversos. Un dispositivo de batería es otro tipo de unidad de este tipo.
Es un tambor perforado cilíndrico giratorio. La parte está cubierta con una malla metálica y también cubierta con una tela filtrante en la parte superior. En la mayoría de los casos, estos dispositivos se utilizan en la industria química, especialmente si tienen una superficie de filtrado externa. La diferencia entre estos dispositivos y otros es que son muy fáciles de usar, su grado de filtración es bastante alto y también se pueden utilizar para procesar una gran variedad de suspensiones. Algunos tienen un diseño complejo, por lo que debe calcular con precisión una gran cantidad de detalles.
Cabe señalar de inmediato que este tipo de filtro de vacío funciona de forma cíclica y no continua, además, se divide en 4 zonas de trabajo.
La zona de trabajo número 1 es una zona de filtrado, y también sirve para secar el sedimento. Es en él donde las cámaras están conectadas a la línea de vacío. Debido a la presencia de vacío, que crea presión sobre el filtrado, pasa a través de la malla del filtro, perfora el tambor y luego ingresa al medio de la celda. Después de eso, el filtrado se elimina de la unidad a través de una tubería especial. Al mismo tiempo, se forma un precipitado en el lado exterior de la rejilla, que se secará parcialmente en el momento en que las células comiencen a salir de la suspensión.
Le sigue la segunda zona de trabajo, donde se lava y se seca el lodo. En esta zona, las celdas también están conectadas a la línea de vacío. El dispositivo está configurado de tal manera que suministra un líquido de lavado especial que pasa a través de la malla del filtro, después de lo cual se retira del dispositivo. En aquellos lugares donde no haya entrado líquido, el precipitado se secará.
La tercera área de trabajo es el lugar del sedimento. En este caso, las celdas no estarán conectadas a una línea de vacío, sino a una línea de aire comprimido. Cuando se alimenta, aflojará el sedimento, lo que simplifica el proceso de su eliminación. Luego, el filtrado sólido se elimina completamente de la rejilla con un cuchillo.
La última cuarta zona sirve para la regeneración de la malla filtrante. Para ello, se utiliza aire comprimido en la unidad de tambor, que libera el tabique de las partículas que quedan en él.
Una vez que se completa el trabajo, se repite el ciclo del área de trabajo. Las zonas en sí funcionan secuencialmente, pero no dependen unas de otras. Gracias a esto, es posible crear la apariencia de un proceso continuo de operación del dispositivo de tambor, aunque en esencia todavía se considera cíclico. Vale la pena agregar que durante el proceso de rotación, aparecen zonas muertas en las que las celdas están completamente desconectadas del suministro de aire comprimido y vacío.
Vale la pena mencionar que cualquier tipo de equipo de este tipo funciona según el principio común a todos, incluidos, por ejemplo, los filtros hiperbáricos. Su trabajo incluye la realización de siete etapas sucesivas.
La primera etapa es la inmersión del dispositivo en la suspensión, la formación de un precipitado y la posterior eliminación del filtrado, es decir, el componente líquido. Luego viene la segunda etapa, cuando se aspira aire a través del sedimento y la eliminación final del filtrado residual. La tercera etapa es el lavado de las partículas sólidas de la suspensión. El siguiente paso es aspirar nuevamente aire a través del sedimento, pero con la eliminación del líquido de lavado. La quinta etapa es el desprendimiento del precipitado y su lavado. Una de las últimas etapas es el desprendimiento, es decir, la eliminación completa del sedimento del tejido. La última, séptima etapa es el proceso de regeneración de tejidos.
Aquí vale la pena mencionar que las primeras cuatro etapas tienen algo en común: conectarse a una línea de vacío. Las últimas tres etapas se realizan con conexión a una línea de aire comprimido, y no a vacío. Durante el soplado de telas, se utiliza un alambre bastante delgado y en espiral. Es necesario para presionar la tela contra la superficie del tambor, eje, etc. Esto se hace para evitar posibles estiramientos de la tela debido a la exposición a un fuerte flujo de aire.
Los filtros automatizados de este tipo son muy utilizados en empresas industriales. La mayoría de las veces consisten en una placa de filtro, que está cubierta con una lámina perforada en la parte superior. Suele haber un espacio libre entre la lámina y la placa, que se llena con el filtrado. Los diafragmas de impermeabilización también se instalan entre las placas y los marcos de dichos dispositivos. En tales filtros prensa, largas piezas de tela actúan como una partición del filtro, que se estira entre las placas usando dispositivos hidráulicos.
En cuanto a las principales ventajas de este equipo, podemos destacar la automatización del proceso de limpieza, las reducidas dimensiones, la extracción de lodos, así como el mínimo tiempo de funcionamiento del ciclo de trabajo. Tiempo aproximado, que es el de ejecución de todas las operaciones, unos minutos.
Hasta la fecha, los filtros prensa de marco y de cámara son populares.
En cuanto al dispositivo de marco, es el más utilizado en la industria química. Este dispositivo consiste en un conjunto de placas de tipo rectangular, las cuales están dispuestas alternativamente en una fila y suspendidas de un soporte. Las propias placas tienen una superficie de tipo ondulado, que se cubre con una tela filtrante. La suspensión ingresa a los canales bajo presión, donde pasa a través del tejido.
Si hablamos de prensas de cámara, también son bastante habituales en la industria química. Sin embargo, a diferencia de los marcos, se utilizan con un éxito increíble en la minería metalúrgica, en la refinación de petróleo y en la industria minera. En cuanto al diseño del filtro, consta de un conjunto de placas que se disponen de forma vertical. A la fecha, existen cuatro tipos de placas que se pueden utilizar: estas son filtrantes, finales, de presión y de empuje.
La fijación de cualquier tipo de placas se realiza en manguitos longitudinales. En estas reglas hay guías a lo largo de las cuales se mueven las placas. Si la prensa está cerrada, la placa de filtro con las adyacentes forma una cámara para lavar y filtrar. El espesor de la cámara suele ser de 30 mm.
El uso de varios tipos de dispositivos de esta clase se lleva a cabo a gran escala en una variedad de empresas, incluida la planta de enriquecimiento doméstica de Novoangarsk.
Consta de siete operaciones:
En las primeras cuatro etapas, las celdas están conectadas a una línea de vacío, en las últimas tres están conectadas a una línea de aire comprimido.
Mientras sopla, un delgado alambre en espiral presiona la tela del filtro contra la superficie del tambor para evitar que se estire. En algunos casos, pueden aparecer grietas en el sedimento. Esto provocará el agrietamiento de la capa y una violación del vacío debido al hecho de que el aire fluirá a través de las grietas. En tales casos, las grietas se alisan con una cinta de cobertura que se mueve a lo largo de la superficie del sedimento.
Para eliminar el sedimento, se utilizan varios métodos dependiendo de su estructura y espesor:
Al separar suspensiones finamente dispersas, los poros del material filtrante se obstruyen rápidamente. Por esta razón, en lugar de una tela filtrante, se utiliza un tabique granular aluvial de 50-75 mm de espesor. El material para ello son a menudo granos de tierra de diatomeas. El proceso de filtración es el siguiente: se introduce una suspensión espesa de material granular en el canal, se apaga el dispositivo extraíble y se enciende el filtro durante 30-60 minutos. Durante este tiempo se acumula un precipitado del espesor deseado. A continuación, la suspensión se introduce en el canal para su filtrado. En el proceso de separación de la suspensión, la capa aluvial con el sedimento depositado se corta gradualmente con un cuchillo. La cuchilla se mueve muy lentamente y se mueve alrededor de 0,01-0,05 mm con una revolución del tambor. A medida que la capa aluvial se adelgaza, se regenera.
La superficie de trabajo de los filtros de vacío de celda de tambor es de hasta 50 m². El diámetro del tambor es de 1-4 m, longitud - 0,2-5 m El tambor gira a una velocidad de 0,1-3 rpm. Para accionar el tambor se utiliza un motor eléctrico con una potencia de 0,1-4,5 kW. Los materiales de filtro se seleccionan según el tipo de suspensión.
filtración Se llama al proceso o método de separar las fases sólida y líquida de la pulpa utilizando un tabique poroso bajo la acción de una diferencia de presión creada por rarefacción del aire o exceso de presión. La fase líquida pasa a través de los poros del tabique y se recoge en forma de filtrado, mientras que la fase sólida se retiene en la superficie en forma de sedimento, una torta. El límite de deshidratación depende de las propiedades y finura del material filtrado, así como del método de filtrado. El término filtración comúnmente utilizado se refiere al movimiento natural de un fluido a través de un medio poroso en condiciones naturales.
La relación entre la diferencia de presión (caída de presión) y la tasa de filtración v se expresa mediante la ecuación de Darcy
Donde K es el coeficiente de filtro empírico; p es la diferencia de presión (caída de presión) dentro de la capa de filtro; h es el espesor de la capa de filtro; i es el gradiente de presión, es decir caída de presión por unidad de longitud del trayecto de filtración (i = p/h).
El propósito de la filtración es obtener una fase sólida extremadamente deshidratada en forma de precipitado en el tabique de filtración y una fase líquida pura, el filtrado detrás del tabique. En el período inicial del proceso con un tabique limpio (tela), cuando la tasa de filtración es máxima, dado que la resistencia del tabique es baja, las partículas sólidas ingresan al filtrado. Pero muy pronto, las partículas grandes permanecen en la entrada de los capilares, formando acumulaciones, en cuya parte arqueada también se depositan las partículas finas. A medida que crece la capa de sedimento, aumenta la resistencia del sedimento y del tejido, disminuye la tasa de filtración a una diferencia de presión constante y el filtrado se vuelve más limpio, ya que el líquido se filtra a través de capilares en el espesor del sedimento antes de acercarse al tejido. Dado que las partículas sólidas finas se retienen en el sedimento, se pueden usar telas filtrantes con poros más grandes que el tamaño de partícula promedio.
De acuerdo con GOST 5748-79, las suspensiones (pulpas) se dividen por filtrabilidad en fácilmente filtrables, cuya tasa de filtración supera los 1500 l / (m 2 h) y filtrados duros con una tasa de filtración de no más de 300 l / (m 2 h).
En condiciones de producción, el proceso de filtración incluye las operaciones de filtración propiamente dicha (succión o exprimido de líquido y recolección de sedimentos), compactación, secado y soplado del sedimento y, a veces, lavado del sedimento.
El trabajo de los filtros se evalúa por su rendimiento específico por unidad de superficie filtrante por lodo seco o por volumen de filtrado.
El desempeño del filtro depende de muchos parámetros tecnológicos y de diseño: distribución granulométrica de la fase sólida de la pulpa, contenido de sólidos en la alimentación, rarefacción o presión, duración del ciclo de filtración (velocidad de rotación de los elementos filtrantes - discos, tambor), intensidad de mezclado de la pulpa en el baño de filtro, viscosidad de la pulpa, resistencia del sedimento y septo del filtro.
En la práctica extranjera, se utiliza la operación final: filtración de lodo rojo lavado para reducir el consumo de agua para lavar el lodo y su posterior eliminación. Para estos fines, se utilizan eficazmente filtros de disco y filtros de vacío de tambor.
Los filtros de vacío de disco se utilizan para filtrar el hidróxido de aluminio obtenido como resultado de la descomposición de la solución de aluminato y la pulpa de semillas. El dispositivo de filtro se muestra en la siguiente figura.
a
- vista general: 1 - eje hueco; 2 - arandela de distribución; 3 - zona de soplado de lodos y regeneración tisular; 4 - sector; 5 - mezclador de péndulo;
6 - baño de filtro; 7 - caja de desbordamiento; 8 - zona de asentamiento; 9 - zona de secado;
b
— esquema básico de funcionamiento y distribución de las zonas: 1 — baño de filtro;
2 - umbral de desbordamiento; 3 - discos de filtro; 4 - sectores; 5 - cabezal de distribución; 6 - bolsas de baño para descarga de lodos; I-IV - zonas de filtrado, secado, soplado del sedimento, regeneración de la tela filtrante, respectivamente; P - zonas intermedias
1 - eje; 2 - disco; 3 - baño (comedero); 4 - cuchillo; 5 - cabezal de distribución; 6 - sector; 7 - mezclador de cuadros; 8 - válvula de drenaje
En un eje giratorio de doce canales 1 del filtro, ubicado horizontalmente, se instalan discos 2, parcialmente sumergidos en un canal 3 con una suspensión filtrada. Cada disco, a su vez, consta de doce sectores 6 aislados entre sí con paredes perforadas cubiertas con una tela filtrante. Las cavidades internas de los sectores están conectadas a los canales del eje, en cuyos extremos la superficie de trabajo presiona el cabezal distribuidor 5. El cabezal distribuidor tiene una serie de cámaras ubicadas a lo largo de la circunferencia y separadas por tabiques. Las cámaras están conectadas por comunicaciones con una bomba de vacío y un soplador de aire. Para mantener la fase sólida de la suspensión en suspensión, en el canal debajo de los discos hay un mezclador de marco 7, cuya oscilación es transmitida por el accionamiento. Para girar el eje con discos, hay otra unidad que le permite cambiar suavemente el número de revoluciones del eje. El canal tiene un conducto de desbordamiento, que sirve para mantener un nivel constante de suspensión. El filtro está equipado con una válvula de purga para separar el sedimento de los sectores.
Cuando el eje gira, todos los sectores del disco se comunican secuencialmente con las cámaras del cabezal distribuidor. En la zona de filtración, el filtrado ingresa a la cavidad de los sectores a través de la tela, y luego a través de los canales del eje y la cámara de cabeza, que se comunican con el vacío, se retira del filtro al mezclador. La fase sólida permanece en la superficie del tejido, formando una capa de sedimento; en la zona de secado, el líquido es aspirado del sedimento y descargado del filtro a través de un accesorio específico. En la zona de soplado se suministra aire comprimido a los sectores. Para remover el sedimento se usan cuchillas 4. El sedimento removido de los discos es alimentado al búnker y va a la repulpación. La suspensión se introduce en el baño de forma continua desde los descomponedores. El drenaje de emergencia se realiza a través de la válvula de drenaje 8. Para evitar la fuga de pulpa hidratada de la artesa, en los puntos de salida del mezclador se ubica un sello de prensaestopas y se utiliza sello hidráulico para su mejor funcionamiento. Los cabezales de distribución con dispositivos de carrete están unidos a los extremos del eje. Los sectores están hechos de malla metálica y cubiertos con una tela filtrante, que se cose en forma de mangas de cuña con hilos de nailon. El manguito se une al sector desde el lado de la tubería de derivación con alambre de metal y desde el lado ancho, con hilos de nailon.
Un filtro de vacío de tambor con una superficie filtrante externa es un tambor de celda horizontal, la parte inferior está sumergida en un baño de pulpa, girando en cojinetes montados en el baño. Las celdas que dividen la superficie del tambor en secciones separadas se cubren con una tela filtrante sobre láminas perforadas. La tela del filtro se fija colocando paquetes en las ranuras entre las celdas y enrollándolos con alambre suave alrededor de la circunferencia del tambor. El enrollador de alambre está ubicado en el lado largo de la tina. Se instala un agitador oscilante (péndulo) en el baño para evitar la sedimentación de partículas sólidas de pulpa. En una de las paredes de los extremos del baño hay una ventana de rebose a través de la cual se elimina el exceso de pulpa. De abajo hay unas escotillas para la salida de la pulpa en la parada. Un cabezal de distribución se une al muñón hueco del eje del tambor. Cada celda del tambor está conectada por un tubo que corre en un muñón hueco a las diversas cavidades del cabezal de distribución, cuyo principio es el mismo que el del filtro de disco.
1 - tubo de descarga; 2 - tubos de vacío; 3 - pastel; 4 - tela filtrante; 5 - cuchillo para cortar la torta de la tela filtrante.
Una revolución del tambor completa un ciclo de filtración completo. Cada celda del tambor, después de sumergirse en la pulpa a través de la ventana del muñón, se alinea con la cavidad de la cabeza al vacío, mientras se succiona el líquido y se deposita el sedimento en el tejido. Después de que la célula deja la pulpa, la acción del vacío continúa: el precipitado se seca. El filtrado liberado durante la recolección y secado del sedimento se elimina a través de la ventana de vacío del cabezal. Cuando la ventana de esta celda se alinea con la cavidad de la cabeza bajo presión, el sedimento se expulsa y el tejido se regenera. Para la eliminación de sedimentos auxiliares, se instala un cuchillo a lo largo del lado largo del baño.
Hay diseños de filtros de vacío de tambor con descarga de sedimentos de cordón o cuerda (Fig. 1, a). El cuerpo del tambor está enrollado con cuerdas que descienden en paralelo desde el tambor detrás de la zona de secado y encierran un eje ubicado paralelo al tambor. Luego, los cables se devuelven al tambor frente al área de marcación. Las capas de sedimentos se separan en el lugar donde se doblan las cuerdas.
a - con cordón de eliminación de sedimentos; b - con un lienzo descendente:
1 - tambor; 2 - cable; 3 - eje guía; 4 - tela filtrante; 5 - rodillo de descarga
Los filtros de tambor con descarga de sedimentos con cable sirvieron como prototipo para los filtros de tambor con una red descendente (GOST 5748-79E). GOST 5748-79E proporciona filtros de vacío de tambor con una superficie filtrante externa de varios tamaños, incluidos filtros de uso general para suspensiones, durante cuya separación el espesor de la capa de sedimento alcanza al menos 5 mm durante su formación no más de 4 minutos. Los filtros se subdividen en tipos BOU, BOK y BOR, respectivamente, según el diseño del tambor hecho de acero al carbono, acero resistente a la corrosión y acero al carbono revestido de caucho.
