Фильтрация.

Мелкозернистые материалы и шламы обезвоживаются мето­дом фильтрации, которая относится к вспомогательным процессам обогащения. Этот процесс заключается в отделении воды от частиц твердой фазы под давление" спомощью пористой филь­трующей поверхности. Поскольку диаметр пор меньше размера частиц, то через них проходит только вода, а твердые частицы образуют осадок на фильтрующей поверхности (кек), который служит дополнительной фильтрующей средой. После накопления слоя осадка определенной толщины он выводится из суспензии, под­сушивается воздухом и снимается с фильтрующей поверхности.

Изучая этот процесс в песках и глинах в 1856 г. французкий гидравлик А. Дарси установил, что скорость фильтрации V подчиняется линейному закону:

V = K i (1)

Расход воды через фильтрующий слой можно определить по формуле Дарси на основе линейного закона фильтрации:

Q=K∙ i∙ F м³/см (2)

где К - коэффициент фильтрации, равный объему воды, прохо­дящей в единицу времени при градиенте i= I через площадь

F = 1 м²;

i - градиент напора (гидравлический уклон), т.е. i тельная потеря напора Р на единицу высоты h, i = Δ P\h.

При очень малых скоростях наблюдаются отклонения от закона Дарси за счет сил молекулярного взаимодействия. Движение воды в тонкодисперсных средах может происходить в трех режимах: первый, когда влиянием сил вязкости можно пренебречь; второй, когда проявляются вязкопластичные реологические свойства жидкости и при этом коэффициент фильтрации К является переменной величиной, зависящей от градиента давления и третий режим, когда связанная вода переходит в гравитационную воду и коэффициент фильтрации становится постоянным.

В теории линейной фильтрации режим движения жидкости через поры и капиляры считается ламинарныv. При этом потерю напора можно определять по формуле Гагена-Пуазейля:

(3)

где μ - вязкость жидкости, н.сек/м

l - длина капилляра, м

v - скорость движения жидкости в капилляре, м/сек;

d. - диаметр капилляра, м.

Из уравнения находим значение скорости фильтрации:

Выразим переменную (убывающую) скорость фильтрации в дифференциальном виде. Количество фильтрата за время t составит

Q = V∙ F∙ t, м

Приняв площадь фильтрующей поверхности F - I м² можно выразить переменную скорость фильтрации через .

Переменная скорость фильтрации прямопропорциональна перепадудавлений и обратнопропорциональна суммарному сопротивлению осадка ифильтрацией поверхности:

Таким образом, значение величины сопротивления, которое складывается жэ сопротивления осадка Р_ос и фильтрующей поверхности R_ф равно:

R = R_ос + R_ф =

R_ф - зависит от свойств применяемой фильтрующей поверхности (сетки, ткани). R_ос зависит от толщины слоя, который в свою очередь, зависит от объемной концентрации твердого в пульпе, производительности и поверхности фильтра.

На фабриках чаще всего используются дисковые, ленточые и барабанные вакуум-фильтры непрерывного действия. В последние годы для фильтрации тонких шламов стали применяться фильтр-прессы периодического действия. Перепад давления, необходимый для процесса фильтрации создается в первом случае вакуум-насосом, а во втором - компрессором.

Турбулентная фильтрация (дамбы, плотины). Формула Краснопольского.

v = K_k√ 2gH

Сушка продуктов обогащения. Это процесс удаления влаги при подводе к материалу тепловой энергии, причем на каждый килограмм удаленной влаги расходуется около 1000 калорий тепла. Данный процесс дорог и применяется только тогда, когда понижение влаги после фильтрации необходимо по технико-экономичесним соображениям. Для расчета процесса сушки необходимо знать количество влаги подлежащей испарению.