Обезвоживание угольных концентратов и шламов на фильтр-прессах
Шламы и продукты флотации в практике углеобогащения в основном обезвоживают фильтрованием. В зависимости от свойств и состава шламов и продуктов флотации их обезвоживают на дисковых, барабанных и ленточных вакуум-фильтрах, а также в камерных и ленточных фильтр-прессах.
Дисковые вакуум-фильтры в основном применяются для обезвоживания флотационных концентратов. Широко применяются дисковые вакуум-фильтры: ДОО80-2,7 «Украина», ДОО140-3,5У «Горняк», ДОО160-3,75 , ДОО250-3,75У «Сибирь». Эти же вакуум-фильтры применяются и для обезвоживания шламов. Дисковые вакуум-фильтры отличаются высокой удельной производительностью, но при этом родовым недостатком остается высокая влажность осадка 24-30 % и высокое содержание твердой фазы в фильтрате 30-60 г/л (так называемый проскок).
Фильтр-прессы, напротив, позволяют получать сухие транспортабельные осадки и чистый фильтрат, который может сразу направляться в водооборот фабрики.
Долгое время фильтр-прессы применяли в основном для обезвоживания отходов флотации угольных и антрацитовых шламов. Существовало ошибочное мнение, что камерные фильтр-прессы не способны догнать по производительности дисковые вакуум-фильтры. Современные быстродействующие камерно-мембранные фильтр-прессы позволяют опровергнуть данное утверждение.
Быстродействующий камерно-мембранный фильтр-пресс – это фильтровальный многосекционный аппарат периодического действия с максимально сокращенными фильтровальными циклами, за счёт увеличения скорости заполнения, фильтрации, прессования, просушки и выгрузки.
Быстродействующие фильтр-прессы меняют парадигму фильтровальной технологии. Фильтр-пресс из аппарата периодического действия превращается в действительно непрерывно действующий фильтр. Такой фильтр-пресс за один час выполняет 5-7 полных фильтровальных циклов, в то время как обычные фильтр-прессы - не более одного.
Увеличить скорости заполнения и фильтрации удалось за счет разделения фильтровального пакета на отдельный независимые секции и изменения одноканальной односторонней схемы подачи суспензии на двухстороннюю многоканальную. Суспензия подается во внутрь фильтровального пакета через головную, промежуточные и нажимную плиты фильтр-пресса. Такая схема значительно сокращает время заполнения камер, при этом идет более равномерное формирование кека без пустот и линз.
Быстродействующие фильтр-прессы снабжены камерными плитами с отжимными мембранами (диафрагмами). Это позволяет производить операцию прессования осадка. Операция прессования осадка позволяет дополнительно удалить из осадка значительный объем остаточной жидкой фазы. Сжатие осадка критически сокращает объем пор, тем самым вытесняет часть жидкой фазы, которая при обычных условиях не удаляется даже длительной продувкой. Сократить время прессования осадка позволяет применение современных компактных высоконапорных многоступенчатых насосов.
Длительность операции выгрузки осадка значительно сокращена за счет применения многосекционной пакетной раздвижки фильтровальных плит.
Фильтр-прессом мы называем такой сложный аппарат несколько условно, на самом деле это уже не просто единица оборудования, а целый фильтровально-обезвоживающий комплекс. Его работа не мыслима без современной системы автоматизированного управления, которая отвечает за работу электроприводов, гидравлики, системы позиционирования подвижных элементов, запорной арматуры и контролирует очередность выполнения операций и безопасность рабочего процесса. В качестве ядра системы могут быть выбраны решения в области автоматизации от Siemens, Schneider Electric, Omron, Mitsubishi, Hitachi, LG.
Соответствие фильтр-прессов вакуум-фильтрам по производительности:
- МБ1-250/1500-1У - S=250 м² (30 т/ч) = ДОО80-2,7 «Украина» (26,5 т/ч)
- МБ1-400/2000-1У - S=400 м² (48 т/ч) = ДОО140-3,5У «Горняк» (44,8 т/ч)
- МБ1-500/2000-1У - S=500 м² (60 т/ч) = ДОО160-3,75 (51,2 т/ч)
- МБ1-700/2000-1У - S=700 м² (84 т/ч) = ДОО250-3,75У «Сибирь» (80 т/ч)
Сравнительный анализ энергоэффективности дисковых вакуум-фильтров и быстродействующих фильтр-прессов:
Информации об установленной мощности электроприводов и уровне энергопотребления фильтров будет недостаточно, чтобы проанализировать энергоэффективность и определить какой аппарат экономичнее. К этому необходимо добавить мощность и уровне энергопотребления вспомогательных машин и агрегатов, без которых процесс фильтрации не может осуществляться. Сюда относятся вакуумное, насосное и компрессорное оборудование, которые составляют единую систему фильтровального комплекса.
Выводы:
Быстродействующие фильтр-прессы имеют ряд неоспоримых преимуществ перед дисковыми вакуум-фильтрами:
1). Более низкая влажность осадка на выходе: 18 – 26 %;
2). Более низкие потери твердого с фильтратом: не более 3 г/л;
3). Суммарный расход электроэнергии всех систем фильтра ниже;
4). Энергоэффективность выше в 2 - 3 раза;
5). Высокая экономичность;
6). Простота и удобство в обслуживании;
7). Высокая ремонтопригодность;
8). Высокий уровень безопасности и аварийной защиты.
Быстродействующие камерно-мембранные фильтр-прессы для обезвоживания флотационного концентрата угля более 20 лет успешно применяются на углеобогатительных предприятиях США, Бразилии, Австралии, Индии, Индонезии и Китая. За это время они показали себя как надежное и экономичное оборудование. Российские углеобогатители не спешат инвестировать в такое оборудование, предпочитая латать дыры в старых вакуум-фильтрах, покупая запчасти по завышенным ценам. Производители дисковых вакуум-фильтров могу сколь угодно долго за счет заказчиков экспериментировать с увеличением проходных сечений горловин и каналов вала, но это не решит главной проблемы – высокой энергоемкости вакуумной системы. Один из выходов – приобретать экономичные и надежные быстродействующие фильтр-прессы производства компании Гидротренд.
Технические характеристики быстродействующих фильтр-прессов:
- Отвод фильтрата: закрытый или открытый;
- Площадь фильтрации: от 100 до 700 м²;
- Глубина фильтровальной камеры: 45 мм;
- Емкость фильтровальных камер: от 2 до 16 м³;
- Типоразмер применяемых фильтровальных плит: 1200х1200, 1500х1500, 1600х1600, 1500х2000, 2000х2000;
- Количество силовых гидроцилиндров: от 1 до 4.
Особенности конструкции быстродействующих фильтр-прессов:
- Боковая подвеска плит;
- Фильтровальные плиты из полипропилена;
- Многосекционная конструкция фильтровального пакета;
- Электромеханическая система раздвижки плит;
- Подвижная рама гидроцилиндра;
- Высокая скорость прямого хода и реверса рамы гидроцилиндра;
- Мотор-редуктор перемещения фирмы SEW с частотно-регулируемым электродвигателем;
- Высоконадежная гидравлическая система на базе компонентов Atos и Yuken.