Фильтр-прессы для глиноземного производства

В настоящее время на многих глиноземных производствах используют дорогостоящую вакуумную технологию фильтрования продуктов выщелачивания глиноземного сырья. Движущей силой фильтрования на вакуумных фильтрах является вакуум, создаваемый мощными водокольцевыми вакуумными насосами, что значительно снижает энергоэффективность процесса. Наиболее полноценной альтернативой являются фильтр-прессы большой единичной мощности.

Идея использования фильтр-прессов для разделения пульпы выщелачивания глинозема возникла в Лаборатории получения глинозема из алунитов Всесоюзного алюминиево-магниевого института (ВАМИ) в конце 60-х годов. В то время наиболее эффективными считались фильтр-прессы типа ФПАКМ-25. Такой фильтр-пресс был смонтирован на Кировабадском глиноземном заводе для проведения НИОКР. Были проведены промышленные испытания, которые показали что данное техническое решение правильное, так как позволяет обеспечить хорошее качество фильтрата, а также снизить потери щелочи при промывке осадка непосредственно на фильтр-прессе. При этом расход промывной воды также не выходил за пределы допустимого. Вместе с тем малая единичная мощность фильтр-прессов ФПАКМ (максимальная поверхность фильтрования одного фильтр-пресса не превышает 25 м²) в условиях многотоннажного глиноземного производства требовала установки слишком большого числа фильтр-прессов, что делало это решение трудно выполнимым.

Еще одна попытка использовать фильтр-прессы ФПАКМ была предпринята на Днепровском алюминиевом заводе (г. Запорожье), где в конце 70-х годов уже другая лаборатория ВАМИ проверяла возможность получения осадка с влажностью не выше 24% при фильтровании отмытого в промывателях "красного шлама". В этом случае также был получен положительный результат, но по-прежнему необходимость установки большого количества фильтр-прессов свела его на нет.

К началу 80-х годов за рубежом появились камерные фильтр-прессы большой единичной мощности с вертикальным расположением фильтровальных плит, поверхность фильтрования которых достигала уже более 500 м² у одного аппарата. Аналогичный фильтр-пресс был разработан и изготовлен в СССР. Понимая насколько эффективно применить такой фильтр-пресс в глиноземном производстве, в ВАМИ добились установки одного фильтр-пресса с поверхностью 500 м² на КирАЗе. К сожалению, это по времени совпало с межнациональным конфликтом в Закавказье, что не позволило довести испытания фильтр-пресса до положительного результата. Кроме того, в конструкции его были обнаружены существенные недостатки, требующие дальнейшей доработки. В частности, разработанная производителем фильтра, конструкция подвески фильтровальных плит создавала значительные трудности при выгрузке осадка и делала эту операцию слишком длительной, что существенно снижало производительность фильтр-пресса.
За более чем 30 лет мировое фильтростроение сделало гигантский шаг в развитии. Фильтр-прессы получили новые конструкционные материалы, надежную гидравлику, автоматику на базе промышленных контроллеров, а главное принципиально новые кинематические схемы выгрузки осадка. Использование фильтр-прессов в гидрометаллургических производствах стало реально. Фильтр-прессы с системой ускоренной выгрузки осадка успешно применяются на зарубежных глиноземных предприятиях. В данном модельном ряду представлены аппараты с площадью фильтрации от 100 м² до 700 м², с производительностью по осадку более 150 тонн/час.

Фильтр-прессы Гидротренд имеют боковую подвеску плит, что обеспечивает высокую механическую прочность конструкции и оригинальную патентованную конструкцию механизма пакетной выгрузки осадка, что сократило до 3–5 минут длительность данной операции и сделало работу механизма выгрузки полностью автоматической и безотказной. 
Сама конструкция фильтр-прессов Гидротренд существенно упрощена, автоматизация их сведена до оптимального минимума, что также повысило надежность. Для их обслуживания не требуются специалисты высокой квалификации.

Характерной особенностью новых фильтр-прессов является то, что фильтрующие элементы не контактируют с какими-либо движущимися деталями, что обеспечивает достаточно большой срок их службы.

Регенерация указанных элементов осуществляется механизировано, без их демонтажа с фильтр-пресса.

Первые фильтр-прессы оснащались чугунными фильтровальными плитами, что делало их слишком тяжелыми и требовало специальных усиленных строительных конструкций. Фильтр-прессы Гидротренд комплектуются полипропиленовыми фильтровальными плитами, выдерживающими рабочую температуру до +90 ºС (а в отдельных случаях до +110 ºС). При этом масса фильтр-прессов снизилась на 49 - 60%, что позволяет размещать их в обычных производственных помещениях.

Один из важных моментов заключается в том, что конструкция данных фильтр-прессов создает наиболее оптимальные условия для проведения промывки отфильтрованного осадка. При промывке осадка, последний оказывается запрессованным между двумя фильтрующими элементами. Промывная жидкость попадает сначала на поверхность одного из них и лишь потом, пройдя через него, попадает на осадок. В этом случае сведена к минимуму возможность нарушения структуры осадка, что обеспечивает высокую эффективность вытеснения маточника из пор осадка при минимальном расходе промывной жидкости, и, следовательно, при минимальном разбавлении ею основного фильтрата.

В условиях глиноземного производства указанное обстоятельство, также как и то, что фильтрование сразу всего потока пульпы выщелачивания в 30 раз сокращает время контакта твердой и жидкой фаз, а значит и потери алюминатных соединений и щелочи из-за вторичных реакций, может стать решающим при выборе предлагаемых фильтр-прессов.
Дополнительный эффект будет достигнут за счет существенного упрощения технологической схемы, сокращения производственных площадей, экономии энергоресурсов и, что тоже немаловажно, резкого сокращения промышленных стоков, так как в этом случае "красный шлам" будет выводиться из процесса в виде твердых брикетов с низкой влажностью (от 10% до 16%). Последнее обстоятельство упростит его возможную утилизацию, например, в качестве сырья для металлургического производства (аглофабрики).

Фильтр-прессы Гидротренд характеризуются низкой энергоемкостью - один фильтр-пресс расходует не более от 3 до 12 квт*час электроэнергии (в зависимости от типоразмера).
Конструкция фильтр-прессов Гидротренд предусматривает защиту обслуживающего персонала, а также производственных помещений от аварийных разливов рабочих сред.

В случае возникновении течи жидкой фазы, суспензия или фильтрат попадает на специальный поддон-каплесборник, перекрывающего проем для выгрузки осадка во время работы фильтр-пресса. Протечки без потерь отводятся в дренажную линию и возвращаются в техпроцесс.

Многие глиноземные заводы закупают для своего производства аналогичные фильтр-прессы у зарубежных производителей, однако фильтр-прессы Гидротренд существенно дешевле своих импортных аналогов, при этом не уступают им по производственным и технологическим показателям.

Все перечисленное позволяет нам утверждать, что фильтр-прессы Гидротренд могут существенно упростить технологию, удешевить и повысить эффективность производства глинозема и переработку «красных шламов».