Глава 5. Фильтрование

Основные понятия. Классификация

Фильтрование - это процесс отделения нерастворимых твердых частиц от раствора с пористых перегородок, которые пропускают жидкость и задерживают твердые частицы.

Процессы фильтрования и фильтры классифицируют по ряду признаков.

1. По характеру процесса с образованием осадка и без него с закупориванием пор (без осадка). Целью первого процесса является получение товарного продукта в виде осадка, а второго - фильтрата. В первом случае содержание твердого в исходной суспензии обычно не менее 50, 0 % (объемных), а во втором - не более 0, 1 ÷ 1, 0 %. В каналах осадка преимущественно задерживаются твердые частицы более 1 ÷ 2 мкм. Частицы менее 1 мкм можно отделить только фильтрованием с закупориванием пор или ультра фильтрованием.

При обогащении полезных ископаемых в химической промышленности, металлургии имеет место фильтрация с образованием осадка, так как даже в случае осветления оборотных вод чаще всего получаются осадки. На практике часто оба вида фильтрования протекают одновременно. Однако преимущественно в каждом конкретном случае наблюдается либо первый, либо второй вид. Смена типов фильтрования может происходить во времени.

2. По способу создания разности давлений - под вакуумом или под избыточным давлением. Отделение жидкости производится за счет собственного веса (дренирование) и за счет центробежных сил (центробежное фильтрование).

3. По взаимному направлению действия силы тяжести и движения фильтрата в фильтрах (рис.5.1).

4. По свойствам осадка. Накапливающийся в фильтре осадок может быть как сжимаемым, так и почти несжимаемым. Под несжимаемыми понимают такие осадки, в которых пористость e, т.е. отношение объема пор (V_п) к объему осадка (V _ос) не уменьшается при увеличении разности давлений. Пористость сжимаемых осадков уменьшается, а их гидравлическое сопротивление потоку жидкой фазы возрастает с увеличением давления.

К числу практически несжимаемых можно отнести осадки, состоящие из относительно крупных кристаллических частиц - более 70 ÷ 100 мкм.

5. Фильтрация с применением вспомогательного вещества, которое препятствует проникновению твердых частиц в поры фильтровальной перегородки.

В качестве вспомогательных веществ используют доломит, перлит, асбест, целлюлозу, активированный уголь, древесную муку. Слой вспомогательного вещества наносят на фильтровальную перегородку толщиной не более 50 мм или добавляют в суспензию в количестве не более 1 % веса суспензии. При непрерывном съеме осадка срезается небольшой слой (около 0, 1 мм) вспомогательного вещества и поэтому процесс идет как бы с самоочищающейся разделительной перегородкой.

Добавление вспомогательного вещества к разделяемой суспензии способствует повышению ее концентрации и переходу от процесса с закупориванием пор к процессу с образованием осадка. Предполагается, что образуются сводники над входами в поры фильтровальной перегородки, что предотвращает их закупоривание.

В производственных условиях под фильтрованием понимают не только операцию разделения суспензии на фильтрат и осадок, но и последующие операции промывки, продувки и сушки осадка на фильтре.

Все эти операции и процесс загрузки и снятия осадка называют вспомогательными.