(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスクフィルタにより石灰泥を濃縮する方法であって、石灰泥が前記ディスクを囲む受皿すなわちトラフ中へ送り込まれ、次いでフィルタディスクのプリコート層上で濃縮され、スクレーパによりディスクフィルタのワイヤ面から除去される方法において、
液体の低圧噴射によりプリコート層の表面の一部分を除去する段階と、
必要に応じプリコート層全体を、濾過作業を阻害することなく１個以上の液体の高圧噴射によりフィルタディスクのワイヤ面から除去する段階と
を含むこと特徴とするディスクフィルタにより石灰泥を濃縮する方法。
【請求項２】
２個の液体の高圧噴射があり、一方がワイヤ面からプリコートを厚さ全体にわたり除去するものであり、他方がワイヤ面自体を洗滌するものであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項３】
プリコートの厚さ全体がフィルタディスクの濾過面の半径方向幅全体にわたり除去されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項４】
少なくとも一つの高圧噴射によってプリコートの厚さ全体にわたる狭幅の帯片が一時に除去されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項５】
前記１個以上の液体の噴射がフィルタディスクの回転毎に基本的に前記帯片の幅だけ半径方向平面で動くことを特徴とする請求の範囲第４項に記載の方法。
【請求項６】
前記高圧噴射の圧力が３０〜１００バールであることを特徴とする請求の範囲第１項、第２項あるいは第４項に記載の方法。
【請求項７】
前記プリコート層の表面の一部が低圧の液噴射によって連続的に除去されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項８】
前記液体の低圧噴射の圧力が２〜３０バールであることを特徴とする請求の範囲第１項または第７項に記載の方法。
【請求項９】
前記噴射が一時に１個、あるいは群として、あるいは全て同時に運動することを特徴とする請求の範囲第１項、第２項、第４項あるいは第５項に記載の方法。
【請求項１０】
前記低圧の液体の噴射は高圧の噴射が使用されると外されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項１１】
石灰泥等を処理する装置であって、複数のフィルタディスク（１２）が設けられ且つ１個以上の流路ダクトを有するシャフト（１０）を含み、前記フィルタディスクがフィルタセクタ（１４）と濾過液用チューブ（１６）とを有し、前記濾過液用チューブ（１６）がディスクの内側を前記シャフト（１０）内の１個以上の前記流路ダクトと接続しており、前記装置が、前記シャフト（１０）と前記ディスクを少なくとも部分的に囲む受皿すなわちトラフ（４０）内で前記ディスク（１２）とを回転させる手段、石灰泥を送る手段（２４，２６，２８）、及び前記装置から濃縮された石灰泥を排出する手段をさらに含み、前記排出手段が前記フィルタディスク（１２）の両側に配置されたスクレーパ（２０）を有する装置において、
１個以上の高圧及び低圧ノズル（４２，４４，４８）が各スクレーパ（２０）の下方に配設されていることを特徴とする石灰泥等を処理する装置。
【請求項１２】
前記高圧ノズル（４２，５８）の数が２個であることを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記ノズルの数が３個であり、その中の２個が高圧ノズルであり、１個が低圧ノズル（４４）であることを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記ノズル（５８）がスクレーパ（２０）の下方に固定して配置されていることを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の装置。
【請求項１５】
前記ノズル（４４）がフィルタのシャフトに対して半径方向に運動するノズルアーム（３４）に取り付けられていることを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記送り手段が石灰泥のための少なくとも１個の入口ダクト（２４）と、前記ダクトに接続され、送り／混合手段（２８）を内側に配設し、前記装置の幅全体をまたいでいる分割チューブ（２６）とを含むことを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の装置。
【請求項１７】
分割チューブ（２６）がダクトによって各トラフ（４０）に接続されていることを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の装置。
【請求項１８】
前記排出手段が、隣接するトラフ（４０）の間の開口（３８）を含み、前記開口は濃縮した石灰泥をスクレーパ（２０）から排出コンベヤ（２２）まで導くことを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の装置。
【請求項１９】
前記排出手段が、隣接するトラフ（４０）の間に配設されたコンベヤであって、スクレーパ（２０）によってワイヤ面から除去された濃縮した石灰泥を前記装置から半径方向に除去するコンベヤを含むことを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の装置。
【請求項２０】
石灰泥がトラフ（４０）の底部上で濃縮しないようにするために各フィルタディスク（１２）の周囲に混合手段（３２）が配設されていることを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
本発明はディスクフィルタ（disk filter）によって石灰泥を濃縮する方法と装置とに関する。本発明はまた、ディスクフィルタのフィルタセクタを清浄する方法にも関する。本発明の方法と装置は特にプリコート層（precoat layer）を連続的に更新したり、かつ（または）ワイヤ面を洗浄するのに特に適している。
石灰焼成キルンに来る前に、約２５％の乾燥固体含有量を有する石灰泥は通常、ドラム式真空フィルタにより約７０〜８５％の乾燥固体含有量まで濃縮される。所謂プリコート濾過層がフィルタドラムの表面に形成され、その厚さは１０〜２０ミリである。プリコート上の濃縮された石灰泥はスクレーパによって除去され、その後石灰泥はコンベヤベッド上に落下し、該コンベヤベルトは次いで石灰泥を石灰焼成キルンまで送る。
プリコートの表面層は濾過が進行するにつれて詰まるようになり、時折除去する必要がある。通常使用される技術は所定のプログラムに続いて自動スクレーパを徐々に内方に運動させ、詰った表面層を除去することである。数回のステップにおいてスクレーパがドラムにより近接した後、残りのプリコートが除去され、新しいプリコートが形成される。
前述のスクレーパの運動や、ドラムの表面からのプリコート全体の除去は全て石灰泥焼成キルンの作動を阻害する。スクレーパによりプリコートの詰った表面層が除去される毎に、濾過はより効率的となり、一瞬石灰泥の量は大きくなる。さらに、プリコートがかき落された後は石灰泥の乾燥固体含有量は高くなり、その結果石灰泥焼成キルンの作動を変更することが必要となる。同時にプリコート全体が新しくされると、キルンへの石灰泥の供給が一瞬停止し、そのため当然ながらキルンの作動を中断する。典型的には、プリコートはシフト当り１回、従って２４時間で３回更新される。長期にわたると、ワイヤは極めて詰るので、酸あるいは高圧洗滌機を用いて洗滌する必要がある。このことによっても石灰泥焼成キルンによる生産を長期にわたり阻害あるいは中断する。
米国特許第５，１４９，４４８号に開示の装置はドラムの長手方向に連続的に往復運動する液噴射により濾過層から一時に１枚の帯片を除去することにより前述の公知の技術の欠点と問題とを少なくする。このことは、ドラムの長手方向に連続して往復運動している１個あるいは数個のノズルをスクレーパの下方に設置することによって達成された。例えば２個の高圧ノズルをスクレーパの下方に設け、一方のノズルの目的はプリコートを破壊し、それをフィルタの槽に落下させ、その後第２のノズルを用いて濾布をきれいに洗滌するというものである。洗滌ノズルから噴射される水の圧力は約５０〜１００バールであり、極めて優れた洗滌効果がある。ノズルは一時に幅が約１０〜５０ミリの帯片分プリコートが除去され、ワイヤ面が洗滌されるように噴射を分散させる。
前記米国特許の装置によれば、洗滌ノズルがノズルを側方へ運動させる目的で設計されたラックに設置された。ノズルはドラムの長手方向に連続して前後に運動することによりプリコートを連続して更新し、濾布を清浄にする。この種の連続した高圧の水によるかき落しによって提供される利点は、
−石灰泥フィルタから石灰泥再焼成キルンまでの石灰泥の乾燥した固体の含有量が連続的に均一であるためキルンの円滑な作動を可能とする。
−プリコートが一時に一枚の帯片として連続的に更新されるためプリコートの交換が必要でなく、そのためプリコートの交換のためのキルンの作動の阻害が排除される。
−ワイヤ面洗滌のための濾過作業を中断させる必要がない。
本発明によれば、ディスクフィルタによる石灰泥濾過が最も適当に達成される。石灰泥は送りダクトを介して分割ダクト中へ汲み出され、そこで混合手段により均質状態に保たれる。分割ダクトから、石灰泥は濾過手段すなわちディスクフィルタのトラフ状槽へ均等に分配される。槽内において、石灰泥はフィルタディクスクの周囲に位置した混合手段によって均質に保たれる。すなわち、石灰泥は前述の混合手段によって、前記槽の底で濃縮することがないようにされる。
最も普遍的には、フィルタディスクは大気圧で回転するので、濾過に必要な圧力差はセクタによって形成されたディスク内の、例えばドロップレッグ、真空ポンプあるいは遠心ポンプのような適当な真空源によって形成される。しかしながら、フィルタ全体を加圧することよりディスクを高温で囲むことも可能である。部分真空あるいは、より一般的には差圧はセクタのワイヤコーティングした面に固形の石灰泥層が形成し始めるようにする。濃縮した層の厚さが十分に増大したとき、プリコート層から濃縮した石灰泥層をかき落とすために各フィルタディスクの両側でワイヤの表面からの所定距離にスクレーパを配置している。除去すべき石灰泥はフィルタディスクの下方に位置したベルトコンベヤ上に落下し、次いでコンベヤが石灰泥をさらに、例えば石灰泥再焼成キルンまで運ぶ。
部分真空によって石灰泥からフィルタディスクの内側へ除去された濾液は流路を介して中空の主シャフトへ、さらに、濾液用タンクまで導かれる。濾液用タンクからの濾液はさらにプロセス中へ汲み出される。
周知のように、濾過が進行するにつれて、プリコートの表面層が詰まるようになり、時折除去する必要がある。最も一般的に用いられている技術はスクレーパを濾面により近接させることによりスクレーパがプリコートの詰った表面層を切除することである。しかしながら、このことによって、キルンまで運ぶべき石灰の量が急に増え、さらに石灰泥の乾燥した固体含有量が激しく変動するため石灰再焼成キルンに支障を来たさせる。
プリコート層全体が詰るような状況下では、プリコート層を完全に除去する必要がある。公知の技術によれば、このことはワイヤ面の下、すなわちセクタ内で空気を吹き込むか、あるいはワイヤ面を水で洗滌することにより実行される。プリコートを部分的に除去するようなこれらの作業では石灰再焼成キルンの作動において問題をもたらす。すなわち、空気吹込みによりプリコートが完全に除去された場合、石灰泥の生産が一時的に阻害され、石灰泥再焼成キルンの作動が乱れる。他方、このために、石灰泥のより大きく、より汚なく湿った部分を一時的にキルン中へ送り込むことを要し、そのためキルンの最終温度を低下させ、キルンのエネルギ消費を増す。
プリコートが洗滌により除去される場合も生産は阻害されるが、水分が高いため、水洗滌されたプリコートは石灰再焼成キルンまで運ぶことができず、そのためキルンへの送りは空気吹込みによりプリコートを除去する場合よりも長期間にわたり中断される。さらに、プリコートの洗滌はタンク中の石灰泥の濃度を稀釈し、そのため濃度の変動を排除するため個別のより大きい石灰泥タンクを必要とする。いずれの場合も、水洗滌によりプリコート層を除去することはフィルタの能力を低下させる。
全体として本明細書にその開示を含めている国際特許願第ＰＣＴ／ＦＩ９４／００１３４号はドラムフィルタにおける同様の問題に対する解決を扱っている。前述の公報は石灰泥の濾過において、その上で実際に石灰泥が濃縮されるプリコート層が特に必要とされる理由を詳しく説明している。さらに、前記ＰＣＴ特願はプリコート層の詰まりを阻止する諸方法を扱っている。
スクレーパによってプリコートの頂部から石灰泥のケーキが除去される前に、濃縮した石灰泥の帯片をほぐすためにドラムを横切って長手方向に動く少なくとも１本の低圧の液体噴射を用いるように少なくとも１本の液体噴射を用いてフィルタドラムを洗滌する方法が前述の特願における発明として開示されている。さらに、プリコート層の一部を除去するために噴射が用いられている。本発明によれば、スクレーパによりプリコートの頂部から石灰泥ケーキが除去される前に、フィルタドラムの帯片の表面が別の高圧の液体噴射によって清浄されている間プリコートの層の厚さ全体にわたる帯片を除去するために高圧の液体噴射を有利に用いる。
本発明は、ディスクフィルタに関連して前述の特願に開示の技術を用いることに関する。ドラムフィルタと同様、ディスクフィルタの噴射部はスクレーパの下方あるいは乾燥した石灰泥洗滌用ノズルと同じディスクの側に位置させることができる。
石灰泥を濾過するためにディスクフィルタを用いることの利点として、特に下記の要素を述べることができる。
−必要な装置のサイズが同じ濾過能力を有するドラムフィルタのサイズより小さい、
−詰ったプリコートの交換が迅速なため、数種の処理状態において定格の濾過能力を保つ（セクタの濾過面は０．６〜１メートルと短く、そのため濾過面の長さが５〜１２メートルであるドラムフィルタと比較して短時間に噴射が面を清浄する）。その結果、ディスクフィルタはドラムフィルタより高い表面負荷に対して定格とでき、フィルタのサイズを小さくする、
−フィルタの槽において膨大な横行ミキサを必要としない、
−高濾過能力を有する装置を容易に構成しうる、
−ドラムフィルタの濾過能力範囲の殆んど全体を直径が単一サイズのディスクを用いて網羅することができ、その結果、製造のシリーズ化／モジュール化、より軽量のブロックによる節約ができ、取扱いが容易で、巨大なプールや、高度の建設精度（例えば直径５メートル、長さ１２メートル）を要する大型ドラムを必要としない、
−基本的に搬送寸法が小さくなる、
−セクタのサイズが小さいため金属ワイヤの使用を可能とする、
−ノズルの最大横行距離がドラムフィルタの場合の１０メートル以上と比較して単に約１メートルのためノズルの運動に大型設備を必要としない、
−ドラムフィルタより建設技術が易しくてよい、
−プラントの製作および格付けに対してモジュール技術を展開できる。ディスクおよび該ディスクを囲む槽の双方共シリーズ化して作られた要素であり、何個でも順次接続することができるため、種々の用途に対して当該装置を格付けしやすい。
本発明によるディスクフィルタはグリーンリカーの濾過に対しても用いることができる。部分真空により濾過が有利に実行されるので、グリーンリカーは冷却され、従って消火器／分級器の前に個別のグリーンリカー冷却器は必要でない。プリコートを迅速に交換する方法によっても間断ない作業を促進し、そのため通常実行が極めて困難な作業である、グリーンリカーの濾過要件を最適化する。別の利点は本装置のサイズが小さいことでもある。
従来技術の前述の欠点が、その特徴を請求の範囲に述べている本発明の方法と装置とにより排除され、かつ前述の利点が達成される。
以下の説明において、本発明の方法と装置とが、添付図面を参照することにより詳細に開示されている。
第１図はフィルタのシャフトに対して垂直の概略断面で示す本発明によるディスクフィルタの図、
第２図は第１図の線Ａ−Ａに沿った断面で示す本発明の有利な実施例によるディスクフィルタの図、
第３図は本発明による有利なノズル装置の図、
第４図は本発明による別の有利なノズル装置の図、
第５図は本発明による有利なノズルアーム装置の図、
第６図は本発明による別の有利なノズルアーム装置の図、
第７図は本発明による第３図の有利なノズルアーム装置の図である。
第１図と第２図とが示すように、本発明によるディスクフィルタは、中空であるか、あるいは濾過液の流路を備えたシャフト１０と、前記シャフトに配設された複数の半径方向のフィルタディスク１２であって、それ自体公知のワイヤコーティングしたセクタ１４からなるフィルタディスク１２と、前記セクタから前記シャフトまで延在する濾過液用チューブ１６であって、より正確にいえば濾過液流路あるいはシャフトの内側に前記セクタの内側を接続している濾過液用チューブ１６とを含み、前記装置は例えばモータ、減速機等（図示せず）のような駆動装置に接続されている。フィルタのシャフト１０はベアリングを備え、両端において個別の支持装置によって支持され、駆動装置が関連して配設されている。図示実施例における各フィルタディスク１２はトラフ４０で囲まれている。処理すべき材料、すなわちトラフ４０内の石灰泥は少なくとも底死点にあるときセクタ１４全体を覆う高さである。通常、各フィルタディスクに１個のトラフ４０があり、もっともある場合には大きな単一のトラフを用いることの方が有利なこともある。硬質の金属チップを備えたスクレーパ２０が、フィルタディスクの両側で、フィルタディスクの表面で濃縮した材料を除去するためにトラフ４０の液面より僅かに上方に配置されている。スクレーパ２０を出来る限り液面Ｌに近く配置することにより材料の乾燥時間を最大にする。スクレーパは当然ながら、乾燥した石灰泥が除去された概ね直後にワイヤ面が浸漬されるように位置される。スクレーパ２０から、濃縮した材料はトラフから隔絶された開口３８まで導かれ、前記開口から材料はさらに搬送するためベルトコンベヤ２２あるいは相応の搬送手段上に落下しうる。当然、米国特許第４，９４３，３７２号に開示されているように、コンベヤとして作用し、ディスクの間で本装置のシャフトに位置したベルトのような、その他の手段によっても材料を除去することも可能である。石灰泥送り手段はトラフ４０の底部に配設され、少なくとも１個の送りダクト２４と、駆動手段（図示せず）を備えたコンベヤスクリューあるいは相応の混合手段２８を有する分割チューブ２６とからなる。分割チューブ２６はフィルタの全長にまたがり、送りダクト２４は分割チューブ２６の一端に位置している。コンベヤスクリュー２８あるいは類似の手段の目的は石灰泥をフィルタの全長にわたり均一にトラフ状受皿４０まで運ぶことである。さらに、分割チューブ３０にはシャッタ弁を有する排出ダクト３０が設けられ、該ダクトを介してトラフ４０を希望に応じて空にできる。石灰濾フィルタの別の要素上の特徴は各セクタ１４の周囲に位置した混合バー３２であって、そのため各トラフの底で石灰泥を攪拌し石灰泥がトラフの底部で濃縮しないようにする。フィルタのスクレーパ２０の反対側、すなわちワイヤ面上で濃縮された石灰泥が石灰泥から上昇する側において、１個以上のノズル３６が有利に位置し、石灰泥ケーキから余剰のリカーを洗滌する。
さらに、本発明による装置は、プリコートを洗滌および（または）除去し、かつ（または）ワイヤ面を洗滌するために往復運動が実行できるように配置されたノズルアーム３４であって、それらのノズルが第１図および第２図に示す実施例においてはスクレーパ２０の下方に有利に位置しているノズルアーム３４を有利に含んでいる。ノズルをスクレーパ２０の下方に位置させることにより達成される利点は、濾過において部分真空を利用する場合、洗滌されたワイヤ面が新しいプリコート層を形成するように実際に直ちにトラフ４０内の石灰泥中へ浸漬されるので、プリコート層を有さない洗滌されたワイヤ面を通して真空が喪失されることはないことである。
第３図と第４図とに詳細に示されている高圧排出噴射装置４２の機能は所望の間隔でワイヤ面から詰ったプリコート層を除去することである。次に、ワイヤ面を掃除するために高圧洗滌噴射装置４４が用いられる。ノズル４２，４４はノズルアーム３４の端部に装着することが有利で、アーム３４はフィルタディスク半分当り１個とするか、あるいはディスク１２の間に位置したノズルアーム３４が両側から、すなわち隣接するフィルタディスクの両側の濾過面から濾過面を清浄および洗滌するノズルを含むようにできる。ノズルアーム３４は、各々油圧あるいは空気シリンダ４８あるいは（第５図に示すように）歯付きラックを有する手段により独立して運動可能である。そのため、ノズルアーム３４の案内レール５０を、例えばトラフ１８の上縁部によって支持されるように配置することによりレールはトラフも支持するように簡単にできる。また、フィルタのノズルアーム３４の少なくとも一部、好ましくは全てを共通のシャーシレール５２等に装着することも可能で、レールは第６図に示すような前述の駆動手段により運動する。このように、シャーシレールと関連して、全てのノズルに対する集約的な洗滌／排出液用ダクトを簡単に配置しうる。
各ディスク半体に対して個別のノズルアームを配置する場合、全てのアームが独自の速さで運動するか、あるいはディスクの両面において同調して運動するか、あるいは隣接のディスクの間のアームが同調して運動するようにそれらの運動を結び付けることができる。
また、第７図に示すように、ノズルアーム５６をスクレーパの下方に固定することも可能であるが、このことは、セクタ１４′の面全体を均一に清浄するためには数多くのノズル５８を使用する必要のあることを意味する。ノズル５８がスクレーパの下方で固定され、一時に濾過面を幅全体にわたり清浄する場合、１個のフィルタのプリコートも一時に除去するように掃除手段を配設し、濾過面を同時に掃除することも可能である。当然、希望に応じて、多くの、あるいは全てのディスクを同時に掃除するように配備をすることも可能である。
本発明による装置は、石灰泥が入口ダクト２４から分割ダクト２６に送られ、該ダクトにおいて、スクリュー状あるいはブレード状混合手段からなる搬送手段が石灰泥を、ディスクフィルタ１２の下部分を囲むトラフ４０中へ均一に分割するように作動する。フィルタセクタ１２の周囲に位置する混合バー３２が、石灰泥を常に運動させるようにして石灰泥がトラフ４０の底部で濃縮しないように阻止する。フィルタディスク１４内の静水圧あるいは部分真空が石灰泥がフィルタセクタ１２のワイヤ面上で濃縮するようにさせる。本装置の始動の間、かつ、またフィルタディスク１２のワイヤ面の洗滌の後、所謂プリコート層がワイヤ面に形成され、その層の厚さは実際にはワイヤ面からのスクレーパ２０の距離によって決まる。石灰泥ケーキが受皿から上昇してくるまでプリコート上に実際の石灰泥ケーキが形成される。洗滌ノズル３６によって余分のリカーは石灰泥ケーキから洗い流すことができ、石灰泥ケーキは、フィルタディスク１２の両側に配設されたスクレーパ２０によってプリコートからケーキが削り取られるまでさらに乾燥させることができる。石灰泥から濾過された液体は中央のシャフト１０を介して濾過液タンク等に導かれる。前記シャフト１０は中空であるか、あるいは他の種類の流路ダクトが設けられている。
プリコートの詰まりが見られると、すなわち濾過液と濃縮した石灰泥の双方の量が著しく減り始めると、約３０〜１００バールの圧力の高圧のプリコート排出ノズル４２が作動しセクタ１４の半径方向の距離全体からプリコートを除去する。実際にはディスク１２の１回転の間に全体のプリコートが除去される（固定式ノズルの場合）か、あるいは一時に約１０〜５０ミリの狭幅の帯片を除去（可動式の場合）することによって、プリコート全体を除去するにはフィルタのさらに多くの回転を要求する。ワイヤ面はプリコートが除去された直後高圧の洗滌噴射手段４４によって掃除される。
さらに展開した実施例においては、ワイヤ面の清浄装置、すなわち実際にはスクレーパ２０によって石灰泥ケーキが除去された後プリコート層を連続的に洗滌するという第３の目的のための少なくとも別のノズル４６を備えたノズルアーム３４を設けることができる。該ノズル４６は、詰った面の層を除去し、底部の層の多孔性を保つことによりプリコートを極僅か削る目的の、圧力が２〜３０バールの低圧ノズルであることが有利である。この第３のノズル４６を用いる目的はプリコート全体を新しくする必要性を少なくし、フィルタすなわち石灰泥焼成キルンの作動に対する、プリコートの詰まりが起因する阻害の可能性を最小とすることである。
前述の説明は石灰泥を濾過する新しい形式のでディスクフィルタが開発されたことを示す。前述の説明においては、フィルタの極若干の有利な実施例を説明してきたが、これは請求の範囲が専ら発明の範囲として規定している本発明の範囲を限定する意図のものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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