Способ фильтрования суспензии Советский патент 1983 года по МПК B01D37/00 

Изобретение относится к технологии фильтрования суспензии и может быть использовано в гидрометаллургической и химической промышленности, водоподготовке, при очистке сточных вод и других областях промышленности Известен способ фильтрования суспензии, при котором динамическое фильтрование осуществляется в турбулентном режиме движения циркуляционного потока разделяемой суспензии в трубчатых элементах с периодической продувкой их обратным потоком сжатого газа р. К недостаткам известногЬ способа относятся сниже1 ие производительности установки (на 2.0-25) вследствие непроизводительных затрат рабочего времени на периодическую регенерацию фильтровальной перегородки сжатым га зом; повышенный расход конструкционного материала (наличие прочного кожу ха для подачи сжатого газа на регенерацию фильтра) ; недостаточно эффективная регенерируемость применяемой фильтровальной перегородки, вследстви неоднородности фильтровального матери ала, что особенно проявляется в случае труднофильтруемых суспензий при образовании мажу114ихся и липк14Х .осад ков. Это обстоятельство со временем приводит также к снижению производительности установки; неудовлетворительная тонкость фильтрования ( 5 10 мкм) и глубина очистки ( ) вследствие проскока твердой фазы через наиболее крупные фильтровальные поры; необратимая кольматация (закупоривание пор) фильтра мелкодисперги рованными частицами, связанная также с неоднородностью структуры пористой перегородки и неоднородностью, размеров фильтровальных пор. Целью изобретения является интенс фикация процесса, повышения степени очистки и тонкости фильтрования при стабильной работе установки без сниже ния производительности во времени. Цель достигается тем, что согласно способу фильтрования суспензии путем прокачивания ее через внутреннюю полость пористых трубчатых фильтроваль ных перегородок и смывания осадка потоком суспензии, фильтрование осущест вляют в режиме чередующихся пульсаций потока суспензии на входе и выходе трубчатых фильтровальных перегородок с частотой 80-100 пульсаций в минуту В качестве материала фильтровальных перегородок используют полимерные шарообразные контактно сцепленные между собой частицы размером 0, мкм. На чертеже схематически изображена установка, при помсчци которой реализуетсй способ фильтрации суспензии. Она включает фильтровальный блок 1, собранный из фильтрующих перегородок (трубчатые полимерные изделия), поддон для фильтрата 2, пневматические клапаны 3 для создания пульсаций потока с командным устройством k, циркуляционный насос 5 и бак для суспензии 6. Подлежащая разделению суспензия непрерывно под давлением прокачивается через пористые трубчатые элементы с деполяризующей скоростью м/с. Клапаны 3 обеспечивают в чередующейся последовательности пульсацию потока на входе и выходе трубчатого фильтровального блока 1. В процессе работы жидкая фаза суспензии проходит через пористые стенки фильт.рующих перегородок к собирается в поддоне, а твердые частицы, увлекаемые скоростным потоком, непрерывно циркулируют, сгущаясь в уменьшающемся объеме фильтрующей средыо Высокая скорость потока в пульсационно-турбулентном режиме препятствует осаждению твердой фазы на фильтрующей поверхности полимерного материала. В серии экспериментов было установлено, что максимальный положительный эффект достигается при определенной частоте пульсаций потока (80-100 пульсаций/мин )о Это связано с тем, что гидродинамические удары пульсирующего потока суспензии, меН)чющиеся по величине и направлению, наряду с вибрацией самого фильтрующего элемента, практически исключают популяризационные явления при фильтрации. При этом пульсация как на входе, так и на выходе фильтровального блока значительно эффективнее, нежели раздельная пульсация. Ниже приведены примеры осуществления, данного способа В них используются трубчатые полимерные изделия различной природы и структуры общей длины 600 мм (А, элемента длиной по каждый), наружным диаметром 18 мм и внутренним диаметром 8 мм. Пример 1. Осветлительно-сгустительному фильтрованию подвергают промывную кислоту сернокислотного производства Балхашского ГМК, содержащую 200 г/л серной киеЛоты и 0,18 г/л твердых взвесей (свинцово-селеновый шлам) со средним размером частиц ,0 мкм, фильтровальной перегородкой служит трубчатый элемент из резорцин-формальдегидного полимера со средним размером пор 0,,15 мкм (размер глобул 0,,8 мкм). Частоту пульсаций потока суспензии поддержива ют в пределах 80-100 пульсаций/мин. Исходную суспензию в количестве 80 л заливают в бак 6, включают циркуляционный насос 5 и пульсационные устройства 3 и . В бак 6 непрерывно подают исходную суспензию со скоростью, обеспечивающей постоянный уровень во время работы устройства при непрерывном отборе из конической части бака 6 сгущенной пульпы со скоростью,составляющей около 1 скорости отбора фильт рата. Сгущенная пульпа содержит 20 г/л твердого. Выход фильтрата составляет 99,2 от объема подаваемой на разделение суспензии. Установка непрерывно работает 20 ч без какого-либо снижения.производительности. Средняя удельная произ водительность , зафиксированная через 5,20,,80 и 120 ч после включения ,.-.-- -л установки, составляет 5,7-5,9 при тонкости фильтрования 0,ОТ.-0,05 M при практически100%-ной очистке фильт рата от твердых взвесей. . Фильтрование указанной суспензии по HSBiecTHOMy способу уже через 5 м работы сопровождается резким снижением производительности фильтра с 2,8 до n,i м /м ч. При м е р 2, Осветлительносгуститёльному фильтрованию подвергают медный электролит электролизного пpoизвojчcтвa Балхашского ГМК, содержащий 120 г/л серной кислоты, 50 г/л меди и fl,05 г/л твердых взвесей (анодНый шлам дисперсностью 0,5 10 мкм, В качестве фильтровальной перегородки используют пирокатехинформальдегидный полимер с проходными порами О, l-0,8 мкм, размер шарообраз ных мастиц полимера Сглобул 1-2 мкм Частоту пульсаций потока суспензии поддерживают в пределах 80-100 пульсаций/мин Исходную суспензию в коли честве 80 л заливают в бак 6, включа ют циркуляционный насос 5 и пульсаци онные устройства 3 и . В бак 6 непрерывно подают исходную суспензию со скоростью, обеспечивающей постоян ный уровено во время работы устройства при непрерывном отборе йз конической части бака 6 сгуи;енной пульпы со скоростью, составляющей около 2 скорости отбора фильтрата. Содержание твердого в сгущенной суспензии составляет 30,5 г/л (выход фильтрата 98,4). Установка непрерывно работает Н8 ч без какого-либо снижения производительности. Средняя удельная производительность, зафиксированная через 5, 2П, tO, 80 и ч после включения установки, составляет 6,56,8-м-/м. ч при тонкости фильтрования 0,05-0,1 мкм при степени очистки раствора 99,95.. Фильтрование указанного раствора по известному способу в течение 12 ч сопровождается снижением удельной производительности уже за 5,5 ч с . 3i3 до ().,35 с последующей полной кольматацией фильтровальной перегородки. Примерз. Фильтрованию подвергают раствор технического сернистого натрия флотореагентного участка медной обогатительной фабрики Балхасчского ГМК,содержащего 20 г/л гидроокиси натрия и 5,5 г/л твердых взвесей (.углистый шлам) со средним, размером частиц 0,3-12 мкм, фильтровальной перегородкой служит трубчатый элемент из меламиу-формальдегидного полимера со средним размером пор ,7 мкм (размер глобул 1,8-2,8 мкм). Частоту пульсаций потока суспензии поддерживают в пределах 80-ТОО пульсаций/ /мин. Исходную суспензию в количестве 80 л заливают в бак 6, вкгиочают циркуляционный насос 5 и пульсационные устройства 3 и 4. В бак 6 непрерывно подают исходную суспензию со скоростью, обеспечиваюи ей постоянный уровень во время работы устройства при непрерывном отборе из конической части бака 6 сгу1ченной пульпы со скоростью, составляющей около 3 скорости отбора фильтрата. Сгущенная пульпа содержит 180 г/л твердого. Выход фильтрата составляет 9б,6 от объема подаваемой на разделение суспензии. Установка непрерывно работает 128 ч без какого-либо снижения производительности. Средняя удельная производительность, зафиксированная чёрез 5, 20, 40, 80 и 128 ч после включения установки,составляет ,8

VM -ч при тонкости фильтрования 0,1 мкм при 99 9 но;й очистке фильтратЛ от твердых взвесей.

Фильтрование раствора по известному способу сопровождается снижением 5 производительности фильтра за 5 ч с 1,6 . ч до 0,25 .

Пример В качестве очищаемой й спензии испытуют предварительно осветленные насы1 еНные растворы медно-О го купороса Балхашского ГМК (рН -5 температура 80-90 с. Содержание твердых взвесей 0,25 г/л, средний размер частиц 0,8-2 мкм. Фильтрование осуществляют с помощью трубчатых элемен- 5 тоа из фенол-формальдегидного полимера со средним размером пор 0,7 1,5 мкм (размер глобул мкм. Частоту пульсаций потока суспензии поддерживают в пределах 80-100 пульса- го ций/мин. Исходную суспензию в количестве Во мл заливают в бак 6, включают циркуляционный насос 5 и пульсационные устройства 3 и k. В бак 6 непрерывно подают исходную суспензию 25 со скоростью, об&спечиваш|ей постоянный уровень во времй работы устройства при непрерывном отборе из конической части бака 6 сгущенной пульпы со скоростью,составляющей около % скорости отбора фильтрата, В процессе работы достигается 100-кратное сгуи1ение суспензии при,выходе фильтрата - 99%.

Установка работает 98 ч без какого:: либо снижения производительности. Средняя удельная производительность, зафиксированная через 5 20, ДО, 80 и 98 ч после включение установки, составляет 5,5-5f7 при тонкости фильтрования 0,1 мкм при практически Т00%-мой очистке фильтрата от твердых взвесей.

При фильтровании раствора по известном5 способу в начальный период работы (.0,5 ч) средняя удельная производительность Установки составляет 2,8 -ч, по истечении 2,5-часовой работы производительность снижается до 0,8 м /м -ч. Последующая работа установки сопровождается всё возрастающей кольматацией фильтровальной перегородКи.

1. СПОСОБ ФИ/ЬТРОВАНИЯ СУСПЕНЗИИ путем прокачивания ее через внутреннюю полость пористых трубчатых фильтровальных перегородок и смывания осадка потоком суспензии, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса, повышения степени очистки и тонкости фильтрования при стабильной работе установки без снижения производительности во времени, фильтрование осуществляют в режиме чередующихся пульсаций потока суспензии на входе,и выходе трубчатых фильтровальных перегородок с частотой 80-100 пульсаций в . 2. Способ поп. 1,oтличaющ и и с я тем, что, в качестве материала фильтровальных перегородок используют полимерные шарообразные конI тактно сцепленные между, собой частицы размером 0,5-5 мкм. со ю 41