Способ совместного фильтрования песковых и шламовых продуктов обогащения и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК B01D37/00 

Изобретение относится к технологии и оборудованию для фильтрования суспензий и может быть использовано для осуществления совместного фильтрования Песковых (крупнозернистых) и шламовых (тонкодисперсных) продуктов флотационного обогащения руд.

Известен способ совместного фильтрования хвостов флотации сильвинитовых руд и глинисто-солевых шламов заключающийся в подготовке фильтровальной суспензии,

состоящей из песков хвостовых гидроциклонов, разгрузки хвостовых сгустителей и сгу- щенных глинисто-солевых шламов. с последующим фильтрованием полученной суспензии на вакуумном барабанном фильтре через фильтровальную перегородку из лавсановой фильтроткани.

Применение этого способа не позволяет получить осадок с низкой влажностью и не обеспечивает высокую производительность процесса. Поскольку тонкодисперсный шламовый продукт, равномерно рас- пределенный в суспензии, закупоривает поры фильтроткани, при этом не обеспечивается эфффективный проход жидкой фазы через поры фильтровальной перегородки и увеличивается влажность осадка, что влечет за собой увеличение потерь полезного компонента.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ совместного фильтрования песковой и шламо- вой частей продуктов обогащения, заключающийся в подаче шламовых продуктов на фильтровальную нежесткую перегородку и последующем фильтровании их за счет создания разности давлений по обеим сторонам фильтровальной перегородки. Нежесткая перегородка состоит из соприкасающихся жестко не связанных твердых частиц Песковых продуктов обогащения, предварительно нанесенны.х в виде осадка на горизонтально расположенную пористую опорную перегородку.

Недостатком известного способа является низкая эффективность процесса фильтрования из-за высокой влажности получаемого осадка. Это связано С тем, что при фильтровании тонкодисперсной шламовой суспензии через нанесенный на гори- зонтальную опорную перегородку слой осадка песковой части осуществляется перераспределение частиц шламов в порах общего осадка с постепенным полным их закупориванием и последующим образованием верхнего слоя шламового осадка. Такая структура осадка характеризуется высокой сжимаемостью и низкой проницаемостью по отношению к жидкости. Верхний шламовый слой осадка заболачивается и высокая его влажность переходит в стабильное состояние. Это определяет потери полезного компонента с влагой осадка, необходимость снижения нагрузки и увеличение времени осуществления процесса.

Известен барабанный вакуумный фильтр, выбранный в качестве прототипа предлагаемого устройства, содержащий установленный в коробе барабан и патрубок для подачи исходного питания.

Известный барабанный вакуум-фильтр не обеспечивает подачу шламовых продуктов обогащения на наклонную нежесткую фильтровальную перегородку.

Целью изобретения является повышение качества осадка.

Поставленная цель достигается тем, что в способе совместного фильтрования Песковых и шламовых продуктов обогащения, при котором на непрерывно движущейся фильтровальной перегородке получат осадок мз

Песковых продуктов обогащения фракций + 0,045 мм с влажностью 5-15%, затем на слой этого осадка, расположенный на наклонном к горизонтальной плоскости участ„ке фильтровальной перегородки, подают шламовый продукт при весовом соотношении жидкой и твердой фаз 1:1-40 в направлении, противоположном направлению движения фильтровальной перегородки.

0 Кроме того, в зону подачи шламового продукта на фильтровальную перегородку подают воздух в направлении движения фильтровальной перегородки.

Поставленная цель достигается также

5 тем, что в устройстве для совместного фильтрования Песковых и шламовых продуктов обогащения, содержащем установленный в коробе барабан и патрубок для подачи исходного питания, патрубок для подачи шлз0 мового продукта расположен в верхней части короба и снабжен расположенным против выходного отверстия патрубка вдоль горизонтальной плоскости фильтровальной перегородки распределительным желобом.

5 причем в части короба в зоне подачи шлама образован пневмозатвор, а также тем, что распределительный желоб для подачи шламового продукта установлен с возможностью регулировки его положения в

0 горизонтальной и вертикальной плоскости и в зона стекания шламового продукта короб снабжен переливным устройством.

В предлагаемом способе песковыми-яв- ляются крупнодисперсные, а шламовыми 5 тонкодисперсные продукты флотационного обогащения руд. Шламовые продукты обладают высокой степенью дисперсности и представлены в основном частицами крупностью менее 0,045 мм. Песковые продукты

0 представлен в основном частицами с размером более 0,045 мм.

В процессе обогащения, например, сильвинитовых руд к Песковым продуктам относятся пески классификации и сгущения

5 галитовых хвостов, камерные продукты флотации шламов, пески сгущения концентрата, промежуточные продукты перечистки концентрата и другие продукты указанной крупности. К шламовым продуктам относят0 ся сливы гидросепараторов и сгустителей, пенные продукты флотации шламов, фильтраты, сливы классификаторов.

Фракция +0,045 мм с -влажностью 5- 15% получают следующим образом.

5 В реально существующем технологическом процессе перед фильтрованием продукты обогащения подвергают классификации, например к гидроциклонах, слив которых сгущают, затем пески гидроциклона совместно с песками сгустителя

подают в ванну фильтра В начале процесса фильтрования на фильтровальной перегородке барабанного фильтра образуется слой осадка Песковых продуктов, который в точке подачи шламового продукта имеет влажность 5-15%. Именно на образованный из Песковых продуктов фракции 0,045 мм с влажностью 5-15% осадок подают шламовый продукт, после чего идет процесс совместного фильтрования, и суммарный кек удаляют.

Суспензию шламовоого продукта при весовом соотношении жидкой и твердой фаз (Ж;Т) 1-40 получают в результате обес- шлэмливания руды флотационным или гид- ромеханическим методами (2-4). В флотационном методе обеешламливания шламовый продукт получают в виде пены в флотомашинах МПМ-30, МПСГ, колонных при-Ж:Т, равном 5-15. В процессе гидроме- ханического обеешламлиьания, например, в гидросепараторах шламовым продуктом является слив гидросепаратора при Ж;Т, равном 10-100. В процессе сгущения таких продуктов в сгустителях получают ui/jaMO- вый продукт при Ж Т, равном 1 1-40, т.е. такой продукт является одним из продуктов переработки руд флотационным методом.

Подача шламового продукта на наклонную под острым углом к горизонтальной плоскости поверхность нежесткой фильтровальной перегородки (осадок из Песковых продуктов) обеспечивает достаточную для достижения поставленной цели скорость противотока фильтруемых шламовых час- тиц относительно движущихся им навстре- чу, составляющих фильтровальную перегородку Песковых (крупнозернистых) частиц. Движение фильтровальной нежесткой перегородки и шламовых продуктов в противоположных направлениях и при их непосредственном контакте обеспечивает рыхление верхнего слоя шламового осадка, предотвращает заболачивание и полное за- куп оривание пор что способствует эффек- тивному перераспределению шламовых частиц в порах, а также сохраняет высокую проницаемость общего осадка по отношению к жидкости и способствует таким образом снижению влажности общего осадка.

Использование в качестве нежесткой фильтровальной перегородки Песковых продуктов обогащения, например, хвостов флотации крупностью +0.045 мм с влажностью 5-15%, создает пористость фильтрр- вальной нежесткой перегородки, необходимую для обеспечения хорошей проницаемости ее по отношению к жидкой фазе суспензии, а также достаточную для достижения поставленной цели способность задерживать твердую фазу фильтруемой суспензии, т.е. шламовые частицы, не увеличивая при этом мутность фильтрата.

Подача шламового продукта на фильтрование при соотношении жидкой и твердой фаз 1:1-40 обеспечивает оптимальную плотность суспензии шламового продукта, ее нормальную текучесть, низкую забивае- мость нежесткой фильтровальной перегородки

Подача направленного потока воздуха в зону распределения шламового продукта обеспечивает удержание шламовых частиц на поверхности фильтровальной перегородки и одновременно способствует просушче общего осадка

Использование устройства, снабженного патрубком для подачи шламового продукта верхней части короба с расположенным против выходного отверстия патрубка вдоль горизонтальной плоскости распределительным желобом, установленным с возможностью регулировка его положения по высоте относительно фильтровальной перегородки и в горизонтальной плоскости, обеспечивает подачу шламового продукта равномерным слоем на наклонную фильтровальную перегородку в направлении, противоположном ее движению, с одновременным рыхлением верхнего слоя шламового осадка, предотвращающим его заболачивание и полное закупоривание пор Одновременно сформированные в пневмозатворе потоки воздуха, направленные навстречу движению шламового продукта по наклонной плоскости фильтровальной перегородки, удерживают этот продукт от провала в переливное устройство и предохраняют от разрушения верхний слой осадка, а также способствуют эффективному перераспределению шламовых частиц в его порах

На фиг 1 представлено устройство для совместного фильтрования Песковых и шламовых продуктов обогащения, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг 1; на фиг 3 - вид А на фиг.1.

Устройство содержит короб 1 и установленный в коробе 1 вакуумный барабан 2. В нижней части короба 1 расположен патрубок 3 для подачи исходного питания, а в верхней части короба 1 установлен патрубок 4 с фланцем 5 Через патрубок 4 внутрь короба 1 свободно опущен патрубок 6 для подачи шламового продукта с фланцем 7. Между фланцами 6 и 7 установлена утолщенная мягкая прокладки 8, а фланцам обеспечено болтовое соединение. Внутри короба 1 к патрубку 6 прикреплен распределительный желоб 9 для распределения шламового продукта по поверхности слоя

осадка По длине желоба 9 закреплены бол-, ты 10, соединенные с коробом 1. Мягкая прокладка 8, установленная между фланцами 5 и 7, обеспечивает возможность изменения положения распределительного желоба 9 относительно горизонтальной плоскости фильтровальной перегородки., не нарушая герметичность фланцевого соединения, а болты 10 предназначены для регулировки и фиксации распределительного желоба 9 в положении, обеспечивающем равномерное распределение шламового продукта по поверхности слоя осадка. Ниже осевой горизонтальной линии барабана 2 выполнено окно 11, к нижнему бо рту которого наклонно вверх и в сторону барабана 1 прикреплен отражатель 12 С наружной стороны короба 1 под окном 11 установлен желоб 13 с патрубком 14 Отражатель 12 предназначен для отвлечения нераспределившихся в слое осадка шламовых частиц от провала в исходное питание, подачу их через окно 11 в желоб,13 и направления по патрубку 14 на повторное фильтрование.

Устройство работает следующим образом.

Вакуумный барабан, погруженный в исходное питание (песковые продукты), поступающее в нижнюю часть короба 1 через патрубок 3, вращается. Под действием разности давлений по обе стороны фильтровальной перегородки на ткани образуется слой осадка, а жидкость проникает через поры осадка и удаляется в сборник фильтрата. Через патрубок 6 в распределительный желоб 9 поступает продукт и равномерным потоком в направлении, противоположном движению барабана, переливается на поверхность предварительно образованного слоя осадка в зоне, где фильтровальная перегородка наклонена к горизонтальной плоскости, Поступающий через переливное окно 11 навстречу шламовому продукту поток воздуха удерживает шламовые частицы от провала в исходное питание. Переливной желоб 13 и отражатель 12 позволяют в случае провала шламового продукта в исходное питание удалить избыточный поток шламов из зоны фильтрования. Шламовый продукт . под действием силы тяжести равномерно растекается по поверхности нежесткой фильтровальной перегородки и перераспределителя в ее порах. За счет разности давлений по обеим сторонам фильтровальной перегородки жидкая фаза суспензии проходит через поры перегородки и попадает во внутреннюю полость барабана, откуда отводится, Далее в зоне просушки под действием вакуума через общий осадок просасывается воздух, вытесняя влагу,

содержащуюся в порах. Затем в зонеотдув- ки осадков удаляется с фильтра при помощи сжатого воздуха. В зоне регенерации поры ткани очищаются от частиц твердого. На этом цикл фильтрования заканчивается.

Согласно изобретению распределительный желоб 9 установлен с возможностью изменения его положения относительно фильтровальной перегородки

0 в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Для этого служат регулировочные болты 10, соединяющие фланцы 5 и 7 и прокладку 8. Распределительный желоб устанавливается в определенное положение а

5 зависимости от толщины осадка, обеспечивающее равномерное распределение шламового продукта по поверхности фильтровальной нежесткой перегородки Предлагаемый способ был реализован в

0 опытных условиях в процессе обезвоживания отвальных продуктов обогащения ка- лийсодержащих руд на барабанном вакуум-фильтре. В ванну фильтра подают пековые (отвальные хвосты или концентрат)

5 продукты класса +0,045 мм. При наличии работающей мешалки в ванне фильтра наблюдается расслоение суспензии по крупности В верхних слоях суспензии в ванне находится до 10% крупных частиц, в сред0 них до 40% и в нижних до 60%. Поэтому на тканевой фильтровальной поверхности в

первую очередь образуется слой осадка, состоящий из тонких солевых частиц, затем высота слоя увеличивается за счет более

5 крупных частиц из среднего и нижнего слоев. При выходе образованного слоя осадка f из ванны на его поверхности образуется слой осадка из самых тонких частиц. Осадок такой структуры обезвоживают при помощи

0 разности давлений по обеим сторонам движущейся фильтровальной перегородки. В верхней части барабана на участке, расположенном наклонно к горизонтальной плоскости, на слой осадка наносят шламовый

5 продукт в виде суспензии. При этом шламовая суспензия под действием силы тяжести продвигается по наклонной плоскости слоя осадка в противотоке его движения и предотвращает закупоривание входа в поры

0 фильтрующего слоя. Шламовые частицы перераспределяются в слое осадка, образованного из песковой части продукта обогащения, а жидкость, преодолевая сопротивление вновь образованного суммар5 ного осадка, удаляются в фильтрат. Структура суммарного осадка более тонкодисперсна, чем структура песковой части осадка и фильтровальной перегородки в начальной стадии фильтрования. Поэтому фильтровальная перегородка, через которую формировался слой пескового ocaflKas не оказывает сопротивления продвижению фильтрата и на этой стадии процесса является опорной перегородкой, на которой расположен слой осадка Песковых продуктов, в дальнейшем являющийся фильтровальной перегородкой с постепенным закупориванием пор в процессе совместного фильтрования Песковых и шламовых продуктов.

Далее суммарный осадок проходит через зону просушки и его удаляют из процесса при помощи отдувки сжатым воздухом, а фильтровальную ткань регенерируют и подают в-ванну с суспензией для осуществления следующего цикла.

В таблицу сведены результаты испытаний способа и устройства для совместного фильтрования Песковых и шламовых продуктов обогащения калийных руд. Во всех примерах постоянными параметрами были время фильтрования, а также соотношение хвостов и шламов. В примерах 2-18 и прототипе (пример 1) постоянной была крупность нежесткой фильтровальной перегородки из Песковых продуктов (хвосты фракции -0,8+0,045 мм); в примере 19 крупность хвостов составила -0.8+0 мм, те. запредельное значение.

В примерах 2-8. выполненных в оптимальных, указанных в формуле изобретения условиях, получен совместный осадок (хвосты + шлам) с влажностью 8,9-11,2%. По прототипу (пример 1).влажность суммарного осадка составила 17,1%, при этом пример- 1 выполнен аналогично примеру 2, но при подаче шламового продукта на горизонтальную-фильтровальную перегородку.

Отклонение от заявляемых предельных значений крупности осадка Песковых продуктов, в данных примерах хвостов (пример 19), а также влажности Песковых продуктов и соотношения жидкой и твердой фаз (Ж/Т) шламового продукта в примерах 9-18 приводит к увеличению влажности суммарного продукта до 14,9-25,1% и таким образом к снижению эффективности процесса фильтрования. Основным критерием оценки эффективности способа является влажность суммарного осадка не более 12%, так как с увеличением влажности возрастают потери полезного компонента с жидкой фазой, а также усложняются процессы транспортировки и складирования отходов.

Применение предлагаемого способа и устройства позволяет в промышленном - масштабе осуществить процесс совместного фильтрования отходов, например калийного производства (хвостов и шламов) с высокой эффективностью без значительных дополнительных затрат. Кроме того, удаление отходов совместно позволяет осуществить их совместное складирование. В настоящее время хвосты после фильтрования до влажности 10-12% складируются в солеот- 5 валах. Шламы после сгущения до весового соотношения жидкой и твердой фаз 1,5-2,0 складируются в искусственно созданных бассейнах-шламохранилищах, занимающих огромные площади плодородных земель:

10 ежегодно отвод земли для ПО Белоруска- лий составляет 36 га. Кроме того, наличие операции сгущения шламового продукта требует эксплуатации большого числа технологического обрудования и производст15 венных площадей. В предлагаемом способе процесс фильтрования осуществляется при Ж/Т шламового продукта 1:1-40, т.е. в широком диапазоне весового соотношения жидкой и твердой фаз, при этом операция

0 сгущения шламов не является обязательной. Наличие шламохранмлищ оказывает отрицательное влияние на экологическую обстановку в бассейне отработки калийного месторождения, приводит к засолению

5 почв, дамбы шламохранилищ постоянно находятся под угрозой прорыва, в случае которого миллионы кубических метров жидких глинисто-солевых отходов затопят огромные территории. Кроме того, сброс жидких шлз0 мовых отходов влечет за собой высокие потери полезного компонента с жидкой фазой. Формула изобретения

1.Способ совместного фильтрования пе- сковых и шламовых продуктов обогащения. .

5 включающий получение на непрерывно-движущейся фильтровальной перегородке осадка из Песковых продуктов обогащения и последующую подачу на него шламового продукта, отличающийся тем, что. с

0 целью повышения качества осадка, осадок получают из Песковых продуктов фракции +0,045 мм с влажностью 5-15%. а шламовый продукт подают в направлении, противоположном движению фильтровальной перего5 родки в момент нахождения в наклонном положении к горизонтали, и при массовом соотношении жидкой и твердой фаз, составляющем 1:1-40.

2.Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я 0 тем, что при подаче шламового продукта на

фильтровальную перегородку подают воздух в направлении ее движения.

3. Устройство для совместного фильтрования Песковых и шламовых продуктов обо- 5 гащения, содержащее короб с патрубком для подачи исходного продукта и установленный в коробе барабанный вакуум- фильтр, отличающееся тем, что, с целью повышения качества о садка, он снабжен патрубком для подачи шламового продукта,

расположенным в верхней части короба, и присоединенным к этому патрубку распределительным желобом, при этом ниже гори- зонтальной оси барабана в коробе выполнено окно для подачи воздуха.

4. Устройство по п.З, отличающее- с я тем, что распределительный желоб присоединен к патрубку с возможностью изменения положения в горизонтальной и -«вертикальной плоскостях

Изобретение относится к способам фильтрования и устройствам для фильтрования и позволяет повысить качество осадка. Способ заключается в том, что на движущейся фильтровальной перегородке получают осадок из Песковых продуктов фракции +0,045 м, затем в момент нахождения перегородки в наклонном положении к горизонтали на нее подают в обратном направлении шламовый продукт с влажностью 5-15% и при весовом соотношении 1:1-40. Противотоком движению шламового продукта подают воздух, Устройство для осуществленияспособасодержит цилиндрический к ороб с патрубком для подачи исходного продукта, установленный в коробе барабанный вакуум-фильтр и патрубок для подачи шламового продукта, установленный в верхней части короба, при этом в коробе ниже горизонтальной оси выполнено окно для подачи воздуха 2 с п ф- лы, 2 з п ф-лы, 3 ил. (Л С ч со о СП о XI

Результаты испытаний способа и устройства для совместного

фильтрования Песковых и шламовых продуктов

обогащения калийных руд

Физ.З