УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ФИЛЬТРОВАЛЬНОГО ОСАДКА ИЗ СУСПЕНЗИИ
PLANT FOR PRODUCTION OF FILTERING SEDIMENT FROM SUSPENSION

Изобретение относится к вакуум-фильтрам с вращающимися вокруг горизонтальной оси фильтрующими элементами и может быть использовано в угольной, горно-рудной, химической, металлургической и других отраслях промышленности.
Среди вращающихся фильтров выделяют три основные группы устройств: барабанные фильтры, имеющие гладкую цилиндрическую фильтрующую поверхность, барабанные фильтры, имеющие ребристую фильтрующую поверхность, и дисковые фильтры (RU 2090241, 20.09.97, В01D 33/06; RU 2164439, 27.03.2001, В01D 33/06; US 526069, 16.02.91; RU 21241383, 10.09.99, В01D 33/44).
Вращающиеся гладкие барабанные фильтры использовались, в основном, для обезвоживания суспензий, таких как техническая целлюлоза. Однако, если фильтрующий материал в виде ткани имел разрыв или другие повреждения, всю фильтрующую ткань полностью заменяли, что приводило к увеличенному использованию фильтрующего материала на единицу фильтрующей поверхности.
Для увеличения пропускной способности фильтра были разработаны ребристые барабанные фильтры. Однако возникли проблемы с механическим удалением осадка вследствие неровностей поверхностей съема, что связано с риском повреждения тканевого фильтрующего материала. Удаление осадка с использованием распыляемых жидкостей приводит к необоснованному разжижению удаляемого материала осадка и увеличению энергетических затрат при последующем обезвоживании материала.
Преимущество дисковых фильтров заключается в том, что каждый отдельный фильтрующий сектор диска фильтра имеет собственную фильтровальную ткань и в случае повреждения заменяется конкретный кусок фильтровальной ткани.
Увеличение площади фильтрации приводит к появлению проблемы, связанной с использованием распылительных устройств для удаления осадка, что увеличивает затраты на единицу площади фильтрации.
Использование в качестве фильтрующего средства керамических фильтрующих элементов позволило решить проблему механической очистки фильтрующей поверхности и процесс регенерации с использованием ультразвуковых устройств (Fi №77161, 10.02.89; Fi №82388, 11.03.91; RU 2200613, 20.03.2003; RU 2205057, 27.05.2003; RU 2217214, 27.11.2003; RU 2228786, 20.05.2004; RU 2142319, 18.04.95; RU 2142318, 18.04.95).
По технической сущности, комплектующим узлам наиболее близкой к предложенному техническому решению является установка для получения фильтровального осадка из суспензии, содержащая резервуар для суспензии, всасывающее сушильное устройство, фильтрующий элемент и скребок для отделения фильтровального осадка. Устройство регенерации поверхности фильтрующего элемента содержит генератор ультразвука с, по меньшей мере, одним излучателем. Излучатель установлен с возможностью обеспечения волнового движения потока жидкости синхронно с частотой генератора. Узел промывки поверхности фильтрующего элемента установлен с возможностью обеспечения направления потока жидкости для промывания тангенциально к поверхности фильтрующего элемента (RU 2223136 С1, 10.02.2004).
Недостатком известного устройства является комплектация фильтрующих элементов на оси вращения, выполненной в виде пустотелой трубы, опирающейся на подшипниковые узлы распределительной головки и двигателя, и при увеличении изгибающих моментов на ось вращения при увеличении количества фильтрующих элементов увеличивается металлоемкость, снижается надежность за счет перекосов в подшипниковых узлах, перекосов в трущихся поверхностях распределительной головки, ухудшающих показатели работы фильтра. Подшипники качения не обеспечивают полной компенсации перекосов и возникает возможность проникновения фильтрата в подшипники, что уменьшает их срок службы.
Цель предлагаемого технического решения - увеличение надежности, повышение технологичности комплектации узлов, снижение металлоемкости и энергозатрат.
Поставленная цель достигается тем, что в установке для получения фильтровального осадка из суспензии несущий горизонтальный вал выполнен в виде беличьего колеса, центральная ось которого выполнена в виде двух полых полуосей, приводной и отвода фильтрата, закрепленных в подшипниковых узлах и несущих дисках, в прорезях несущих дисков радиально размещены силовые трубы, связанные с полуосями ребрами жесткости, на силовых трубах расположены несущие кольца, на которых радиально расположены каналы отвода фильтрата, соединенные с распределительной головкой через полуось отвода фильтрата, на несущих дисках и кольцах по внешней окружности выполнены привалочные плоскости с закрепленными на них пустотелыми керамическими фильтрующими элементами, которые посредством переходников соединены с каналами отвода фильтрата.
Для защиты от коррозионного воздействия кислотных или щелочных суспензий резервуар может быть выполнен из стали, футерованной полиуретаном или фторопластом.
Для компенсации температурных расширений приводная полуось закреплена в плавающем подшипниковом узле.
Для исключения перекосов и перетечек в распределительной головке полуось отвода фильтрата может быть жестко зафиксирована в защемленном подшипниковом узле.
С целью уменьшения металлоемкости конструкции несущие диски и ребра жесткости могут быть выполнены с перфорированными отверстиями, а несущие силовые трубы - из стеклоуглепластика.
С целью уменьшения толщины остаточного кека на фильтрующих поверхностях и, как следствие, повышения эффективности процесса регенерации скребок может быть зафиксирован в устройстве с четырьмя степенями свободы, включающем призматический зажим, опорные трубы, зафиксированные в призматических зажимах прижимной планкой.
Сущность изобретения заключается в том, что выполнение конструктивных узлов установки вышеописанным образом позволяет повысить надежность конструкции, снизить металлоемкость, обеспечить технологичность сборки или ремонта отдельных ее элементов.
Сравнение заявленного изобретения с прототипом позволяет утверждать о соответствии критерию «новизна», а отсутствие в известных аналогах отличительных признаков заявленного изобретения говорит о соответствии критерию «изобретательский уровень».
Предварительные испытания позволяют судить о работоспособности устройства и о возможности его промышленного использования.
На фиг.1 представлен вид продольного сечения установки, на фиг.2 и 3 - поперечное сечение Б-Б и В-В, на фиг.4 в плане представлено скребковое устройство, на фиг.5 - вертикальный разрез по сечению А-А.
Установка для получения фильтровального осадка из суспензии содержит резервуар для суспензии (1), несущий горизонтальный вал (2), распределительную головку (3), двигатель (4), подшипниковый узел приводного двигателя (5), подшипниковый узел головки (6), всасывающее сушильное устройство (7), фильтрующие элементы (8), скребковое устройство (9), устройство регенерации (10), приводную полуось (11), полуось отвода фильтрата (12), несущие диски (13), силовые трубы (14), ребра жесткости (15), несущие кольца (16), канал отвода фильтрата (17), привалочные плоскости (18), переходники (19), перфорационные отверстия (20), призматические зажимы скребкового устройства (21), опорные трубы (22), прижимную планку (23), скребок (24), осадок (25).
Установка работает следующим образом.
Перед пуском установки в рабочий режим при помощи скребкового устройства (9) устанавливают скребок (24) таким образом, чтобы зазор между лезвием скребка и керамическим фильтрующим элементом находился от 0,1 до 0,9 мм. Регулировка производится под действием перемещения призматического зажима (21), опорных труб (22), прижимной планки (23). Устанавливается в рабочее положение устройство регенерации (10). После заполнения резервуара (1) суспензией дается команда на запуск беличьего колеса.
При включении двигателя (4) беличье колесо (2) начинает вращательные движения со скоростью 0,3÷1,5 об/мин. Скорость движения регулируется бесступенчато и определяется плотностью суспензии. Весь технологический цикл набора осадка состоит из четырех фаз. Первая фаза процесс образования кека. Под действием всасывающего сушильного устройства (7) через распределительную головку (3), каналы отвода фильтрата (17), переходники (19) во внутреннем объеме фильтрующего элемента (8) создается разрежение, в результате которого на фильтрующей поверхности образуется осадок (25). Вторая фаза фильтрования (сушки) начинается при выходе керамического фильтрующего элемента (8) из суспензии, с использованием всасывающего сушильного устройства (7), посредством распределительной головки (3), обеспечивающей разделение фаз работы фильтра. Вторая фаза обезвоживания заканчивается в зоне установки скребкового устройства (9) и начинается третья фаза - отделение обезвоженного осадка скребком (24) от фильтрующей поверхности керамического фильтра (8). После снятия кека в четвертой фазе через регулирующий орган в распределительной головке (3) подается противотоком импульс промывочной воды в течение 2-3 с, через систему каналов отвода фильтрата (17), переходники (19) во внутреннюю полость керамических элементов (8), и осуществляется физический процесс капиллярной промывки. Все четыре цикла технологического процесса осуществляются при каждом обороте беличьего колеса (2). На фильтрующей поверхности и капиллярах керамического фильтра (8) происходят химические процессы, в результате которых образуются нерастворимые в воде соединения (кальция, кобальта, гипса, окислов железа).
Через нормированный период времени в зависимости от химического состава суспензии производят комбинированную регенерацию с помощью кислотных растворов с наложением ультразвуковой кавитации.
Резервуар для суспензии (1) освобождают от разделяемой среды, заполняют водой, осуществляют вращение беличьего колеса (2) на минимальных оборотах ≈0,3 об/мин.
Посредством распределительной головки (3) подают противотоком под давлением (1-2 бар) кислотный раствор через каналы отвода фильтрата (17), переходники (19) во внутреннюю полость керамических элементов (8) при одновременном воздействии ультразвукового устройства (10). Процесс регенерации производят в течение 1 часа. После регенерации резервуар (1) освобождается от воды, заполняется суспензией и осуществляется вращение беличьего колеса (2) в рабочем режиме.
Работоспособность устройства была подтверждена при разделении суспензии полиметаллических руд на «Казцинке», «Казсмыхе», в республике Македония, фирма «Бучим».
В результате проведения промышленных испытаний были выявлены вторичные дополнительные преимущества устройства, выраженные в улучшении экологии окружающей среды и рабочего места, а также в зависимости от разделяемых сред (суспензий) значительное (в 10-15 раз) сбережение энергоресурсов, что подтверждено соответствующими актами.