СЕКТОР ДИСКОВОГО КЕРАМИЧЕСКОГО ФИЛЬТРА Российский патент 2003 года по МПК B01D33/23 

Изобретение относится к фильтрующим устройствам, в частности к конструкции дискового керамического фильтра, и может быть использовано при фильтрации продуктов обогащения пульп на горнообогатительных комбинатах.

Известен круговой сектор керамического фильтра, включающий пустотелую оболочку, внутренний объем которой заполнен гранулированными элементами, причем стенка оболочки и гранулированные элементы выполнены из материала ~ 55% Аl₂O₃, 40% SiO₂ и 5% СаО, с величиной частиц 0,002 мм и имеют равномерно распределенную пористость с величиной пор от 0,0010 до 0,0015 мм, при соотношении длины к толщине оболочки свыше 30, а отношение длины к толщине стенки пустотелой оболочки составляет свыше 120 (Патент Германии, DE 3641057 С2, МКИ С 04 В 38/00; В 01 D 46/10, приоритет от 01.12.86г., опубликовано 16.04.98 г.).

Недостаток известного устройства - низкая производительность по кеку, обусловленная тем, что удаление фильтрата из пульпы в местах контакта гранулированных заполнителей с внутренней плоскостью оболочки осуществляется в меньшей степени, чем в местах, свободных от этих контактов, а засыпка гранулированными элементами создает дополнительное гидравлическое сопротивление. В этой ситуации фильтрующий слой имеет значительный разброс проницаемости, что снижает набор кека по фильтрующей поверхности.

По технической сущности наиболее близким к предложенному является сектор дискового керамического фильтра, содержащий фильтрующий каркас с фильтрующей и внутренней поверхностями, выполненный в виде кругового сектора из пористой керамики с открытыми порами, размеры которых выполнены увеличивающимися в направлении выхода фильтрата, внутренние элементы, формирующие пустотелый объем, и горловину с отводящим патрубком (Патент Украины 41623 А, МКИ В 01 D 29/00, С 04 В 38/00, от 14.11.2000 г.).

Недостаток известного устройства состоит в том, что пересекающиеся каналы формируют внутренние элементы, образующие полый объем, которые в процессе фильтрации практически не участвуют, создавая "мертвые" зоны, приводящие к уменьшению проницаемости керамического тела по фильтрующей поверхности и, как следствие, производительности по кеку.

Техническим результатом является разработка конструкции фильтрующего керамического элемента, позволяющего увеличить проницаемость по его фильтрующей поверхности и, как следствие, производительность устройства в целом.

Достигается это тем, что в секторе дискового керамического фильтра, содержащем фильтрующий каркас с фильтрующей и внутренней поверхностями, выполненный в виде кругового сектора из пористой керамики с открытыми порами, размеры которых выполнены увеличивающимися в направлении выхода фильтрата, внутренние элементы, формирующие пустотелый объем, и горловину с отводящим патрубком, фильтрующий каркас образован сферообразными частицами электрокорунда с изменяющимся соотношением их размеров в направлении выхода фильтрата, а внутренние элементы расположены параллельными рядами в двух взаимно перпендикулярных направлениях и каждый из них состоит из двух усеченных конусов, выполненных заодно с фильтрующим каркасом по основанию и соединенных между собой по поверхностям их сечения, причем отношение размера частиц фильтрующей поверхности к размеру частиц внутренней поверхности равно 0,02-0,05.

Сущность изобретения заключается в том, что выполнение сектора керамического фильтра вышеописанным образом позволяет обеспечить формирование ламинарного истечения фильтрата в пустотелом объеме сектора и интенсифицировать процесс осаждения кека и регенерации фильтра.

Сравнение предложенного устройства с прототипом позволяет утверждать о соответствии критерию "новизна", а отсутствие отличительных признаков в аналогах говорит о соответствии критерию "изобретательский уровень".

Предварительные испытания позволяют судить о возможности широкого промышленного использования.

На фиг. 1 изображен сектор дискового керамического фильтра; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1; на фиг.3-вид Б на фиг.2.

Сектор дискового керамического фильтра содержит фильтрующий каркас 1 с фильтрующей (внешней) и внутренней поверхностями, выполненный в виде кругового сектора из пористой керамики с открытыми порами, размеры которых выполнены увеличивающимися в направлении выхода фильтрата, внутренние элементы 2 и стенки 3, формирующие пустотелый объем 4, и горловину с отводящим патрубком 5.

Фильтрующий каркас 1 образован сферообразными частицами 6 электрокорунда с изменяющимся соотношением их размеров в направлении выхода фильтрата.

Внутренние элементы 2 расположены параллельными рядами в двух взаимно перпендикулярных направлениях и каждый из них состоит из двух усеченных конусов, выполненных заодно с фильтрующим каркасом 1 по основанию и соединенных между собой по поверхностям их сечения.

Отношение размера частиц фильтрующей поверхности к размеру частиц внутренней поверхности равно 0,02-0,05.

Внутреннее сечение патрубка 5 выполнено с таким расчетом, что оно позволяет выводить в единицу времени объем жидкости не менее объема фильтрата, поступающего в пустотелый объем.

Конструкция материала стенок фильтрующего каркаса 1 из высокоплотных сферообразных частиц 6 электрокорунда позволяет исключить дополнительную тупиковую и открытую пористость, что снижает шероховатость стенок проницаемых пор и свести к минимуму внутреннее гидравлическое сопротивление фильтрующего корпуса 1.

Выбор диапазона соотношения размеров частиц 6 фильтрующей поверхности к размеру частиц внутренней поверхности фильтрующего каркаса 1, равный 0,02-0,05, обусловлен следующими причинами.

При соотношении, меньшем 0,02, снижается производительность по кеку, а при соотношении, большем 0,05, повышается влажность кека, что требует дополнительных затрат на сушку.

Кроме того, при выбранных граничных условиях соотношения размеров частиц 6 реализуется принцип сопла Ловаля в каждом последующем минимальном слое фильтрующего объема, что в свою очередь приводит к снижению гидравлического сопротивления в направлении выхода фильтрата.

Внутренние элементы 2 обеспечивают жесткость фильтрующего каркаса 1 и приводят к повышению конструкционной прочности, а их конфигурация и повышенная величина пор формируют ламинарное истечение фильтрата в пустотелом объеме 4 сектора и интенсифицируют процесс регенерации фильтра.

Расположение внутренних элементов 2 параллельными рядами в двух взаимно перпендикулярных направлениях формирует волновое движение фильтрата вблизи фильтрующей поверхности каркаса 1, приводящее к равномерному распределению кека по фильтрующей поверхности и увеличению производительности.

Внутреннее сечение отводного патрубка организовано таким образом, что скорость выхода фильтрата при ламинарном истечении реализует принцип поршня в замкнутом объеме сектора и создается дополнительное разрежение между внешней (фильтрующей) и внутренней поверхностями фильтрации.

Устройство работает в составе дискового керамического фильтра на установке, аналог которой опубликован в Патенте DE 3641057 С2, фиг.3.

При помощи отводящего патрубка 5 сектор крепится к пустотелому валу фильтровальной установки. Керамический дисковый фильтр набирается из двенадцати секторов. При вращении вала фильтрующей установки сектор дискового керамического фильтра частично погружается в резервуар для вещества, которое необходимо отфильтровать. В результате отсоса через пустотелый вал начинается процесс фильтрации через пористый фильтрующий каркас 1 и внутренние элементы 2. Фильтрат собирается в пустотелом объеме 4, образуемый пористым фильтрующим каркасом 1, внутренними элементами 2 и боковыми стенками 3. Поступающий фильтрат удаляется через отводящий патрубок 5, сечение которого позволяет выводить в единицу времени объем жидкости не менее объема поступающего фильтрата.

На фильтрующей поверхности каркаса 1 образуется твердый осадок, который удаляется скребком, установленным на позиции входа сектора в резервуар. Очищенный от осадка секторный элемент работоспособен при последующих циклах погружения в резервуар для вещества, которое необходимо отфильтровать.

В результате многократного, циклического использования дискового керамического фильтра на фильтрующей поверхности пористого каркаса 1 образуется тонкий слой отфильтрованного осадка, который не удаляется скребком. Этот слой увеличивает гидравлическое сопротивление и приводит к снижению производительности устройства.

В этом случае проводят периодическую регенерацию фильтрующей поверхности пористого фильтрующего каркаса 1 путем обратной продувки регенерирующими компонентами. Через отводящий патрубок 5 подают регенерирующий компонент под избыточным давлением в пустотелый объем 4.

Повышенная величина пор на входе регенерирующего компонента мало влияет на гидравлическое сопротивление потоку и основное давление сосредоточено в областях расположенных вблизи фильтрующей поверхности пористого фильтрующего каркаса 1, что приводит к интенсификации процесса регенерации. При регенерации внутренние элементы 2 выполняют роль ребер жесткости, увеличивающих прочность конструкции в целом.

После регенерации сектор дискового керамического фильтра используется в последующих многократных цикловых условиях работы в составе дискового керамического фильтра.

В таблице приведены сравнительные технологические результаты опытов по фильтрации медного концентрата крупностью 90-91% класса минус 44 мкм в идентичных условиях.

Выполненные сравнительные испытания показали, что применение предлагаемого сектора в сравнении с известным позволяет повысить производительность в 2-2,5 раза при идентичной влажности кека.

Таким образом в предложенном техническом решении достигается поставленный технический результат.

Изобретение относится к фильтрующим устройствам и может быть использовано при фильтрации продуктов обогащения пульп на горнообогатительных комбинатах. Сектор дискового керамического фильтра содержит фильтрующий каркас с фильтрующей и внутренней поверхностями, который образован сферообразными частицами электрокорунда с отношением размеров частиц в фильтрующей поверхности к размерам частиц внутренней поверхности, соответствующим 0,02-0,05. Внутри сектора параллельными рядами в двух взаимно перпендикулярных направлениях расположены внутренние элементы, каждый из которых состоит из двух усеченных конусов, выполненных заодно с каркасом по основанию и соединенных между собой по поверхностям их сечения. Техническим результатом является увеличение проницаемости фильтрующей поверхности и, как следствие, увеличение производительности устройства в целом. 1 табл., 3 ил.

Сектор дискового керамического фильтра, содержащий фильтрующий каркас с фильтрующей и внутренней поверхностями, выполненный в виде кругового сектора из пористой керамики с открытыми порами, размеры которых выполнены увеличивающимися в направлении выхода фильтрата, внутренние элементы, формирующие пустотелый объем, и горловину с отводящим патрубком, отличающийся тем, что фильтрующий каркас образован сферообразными частицами электрокорунда с изменяющимся соотношением их размеров в направлении выхода фильтрата, а внутренние элементы расположены параллельными рядами в двух взаимно перпендикулярных направлениях и каждый из них состоит из двух усеченных конусов, выполненных заодно с фильтрующим каркасом по основанию и соединенных между собой по поверхностям их сечения, причем отношение размера частиц фильтрующей поверхности к размеру частиц внутренней поверхности равно 0,02-0,05.