Способ фильтрации суспензии

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 16. 02, 81 (21) 3249854/23-26 151) М. Кй.з с присоединением заявки Мо(23) Приоритет -В 01 П 37/ОО Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 07,09,82,Бюллетень М 33 Дата опубликования описания 07.09,82 Н.Я.Любман, А.И,Усков, Г.К.ИмангазиенаЙЛКМадини А.Й.Ковалев1(72) Авторы изобретения Государстненный научно-исследовательски и проектнцйинститут по обогащению руд цветных метафон(54) СПОСОБ ФИЛЬТРАЦИИ СУСПЕНЗИИ Изобретение относится к технологии фильтрования жидкостей и может быть использовано в гидрометаллургии, водоподготовке, химической технологии при очистке сточных вод и других областях промышленности, где требуется высокая степень очистки растворов от диспергированных взвесейИзвестен способ фильтрации, по которому разделяемые суспензии пропускают через фильтровальную пористую перегородку, которую периодически регенерируют обратной промывкой фильтратом или продувкой воздухом 1.1.Недостатком известного способа является быстрое забинание жесткой перегородки твердыми взвесями.Целью изобретения является достижение воэможности отделения субмикронных частиц, а также предотвращение необратимой кольматации пористой перегородки при многоцикловой работе фильтра без снижения производительности. Поставленная цель достигается тем, что при способе фильтрации суспензии с помощью пористой перегородки, регенерируемой путем обратной продувки сжатый газом, н качестве-пористой перегородки используют полимерные шарообразные контактно сцепленные,.между собой частицы размером 0,55 мкм, а суспензию пропускают нтечение 60-300 с, затем регенерируют в течение 5-10 с при давлении,обеспечивающем расширение пор перегородки.На чертеже приведена принципиальная схема установки для осуществленияспособа.Установка включает свечевой патронный фильтр 1 с фильтрональнымнэлементами 2 (трубчатые изделия длиной 250 мм, наружным диаметром 120 мми внутренним диаметром 70 мм) и ноэ душником 3, напорный бак 4 для исходной суспензии 4, гидрозатвор дляфильтрата (в данном случае монтежю 5)и автоматический клапан 6, осущестнляющий в заданном режиме сообщение 20 монтежю с атмосферой (межрегенерационный период) или с линией сжатоговоздуха в следующем. Исходная суспензия подается под напором иэ бака 4в фильтр 1, фильтрат просачивается 25 через стенки трубчатых полимерныхфильтрующих элементов 2 и через ихвнутренние. полости выводится черезмонтежю 5 в сборник фильтрата. Тнердая часть суспенэии при этомэадержнивается на поверхности фильт 955986рующих элементов и покрывает их слоем толщиной 2-4 мм. Через определенные интервалы времени (1-5 мин), с по" мощью автоматического клапана 6 в монтежю 5,подается сжатый воздух (давление воздуха 0,4-1 ам, продол жительность воздействия 5-10, с). Под воздействием сжатого воздуха осадок с поверхности Фильтрующих элементов отдувается и выводится в виде густой суспензии через нижнюю 1 О конусную часть фильтра, Одновременно с этим импульсное воздействие сжа.того воздуха вызывает расширение микропор ("клапанный эффект" ) и удаление из фильтрующих элементов проникших в них на ту или иную глубину твердых частиц. На выходе из фильтрующих элементов сжатый воздух "стравливается" через воздушник 3, тем самым Фильтр 1 не находится под воздей- О ствием повышенного давления сжатого воздуха. Затем линия сжатого воздуха автоматически закрывается с помощью клапана б и вновь начинается операция Фильтрования,П р и и е р 1, В качестве очищаемой суспензии испытывалась промывная кислота Балхашского ГМК, содержащая 0,21 г/л твердых взвесей (свинцовый шлам) при среднем размере частиц 0,2-4,0 мкм. Фильтровальной перегородкой служит элемент иэ реэорцинформальдегидного полимера со средним размером пор 0,1-0,3 мкм (размер глобул 0,5-1,2 мкм). Оптимальная продолжительность рабочего З 5 цикла 4 мин при времени регенерации 8 с и давлении сжатого воздуха 0,4 ат. Удельная производительность по фильтрату (перепад давления О, 35 кг/см 1) составила 1,5 м З/матч. 40 при тонкости Фильтрации 0,1 мкм.В указанном режиме установка проработала 120 ч без какого-либо изменения производительности. Фильтрационная очистка указанной суспейзии 4 по известному способу уже через 10 ч работы привела к снижению производительности Фильтрации с 1,4 до 0,4 м 3/м чП р и м е р 2.0 светлительной50 фильтрации подвергали медный электролит Балхашского ГМК. Электролит загрязнен взвешенными частичками анод- ного шлама дисперсностью 0,5-10 мкм (содержание 0,05 г/л).В качестве фильтровальной перегородки использовали пирокатехинформальдегидный полимер с проходными порами 0,4-0,8 мкм, размер шарообразных частиц полимера (глобул) составлял 1-2 мкм.60При оптимальном режимЕ очистки (продолжительность Фильтрования 5 мин, регенерация (продувка сжатым воздухом) 10 с при давлении сжатого возду-. ха 0,3 ат) удельная производитель ность по Фильтрату при перепаде давления 0,4 кг/см составила 2 мз/м чтонкость очистки 0,2 мкм. Многоцикловая работа установки в течение 74 чхарактеризовалась устойчивостью всехпараметров фильтрования (производительность, тонкость очистки, регенерируемость Фильтра, степень очисткираствора и др.).Фильтрование медного электролитаБГМК по известному способу в течение23 ч сопровождалось снижением удельной производительности (за 15 с 1,7до 0,29 м/м.ч,) с последующей полной кольматацией Фильтровальной перегородки,П р и м е р 3. Осветлительнойфильтрации подвергали 6%-ный раствортехнического сернистого натрия обогатительной Фабрики Балхашского ГМК.Указанный электролит загрязнен углис;тыми шлаками дисперсностью 0,3-12 мкм,содержание шламов 5,5 г/л,В качестве Фильтровальной перегородки использовали элемент измеламинформальдегидного полимерасо средним размером пор 0,9-1,6 мкм(размер глобул 1,8-2,8 мкм),Оптимальная продолжительность рабочего цикла составляла 4 мин припродолжительности регенерации 5 с,давление воздуха при продувке 0,4 ат.Удельная производительность по фильтрату при перепаде. давления 0,4 кг/смсоставила 0,8 мз/м ч при точностиФильтрации, 0,2 мкм.Многоцикловая непрерывная работаустановки в течение 150 ч характеризовалась устойчивостью всех параметров фильтрования.П р и м е р 4. В качестве очищаемой суспенэии испытывали мутныйслив сгустителя медного концентратаДжезказганского ГМК, содержащий0,58 г/л твердых взвесей (медныйконцентрат) дисперностью 0,8-2 мкм.В качестве Фильтровальной перегородки использовали элемент из Фенолформальдегидного полимера со средним размером пор 0,7-1,5 мкм (размерглобул 3-5 мкм).Оптимальная продолжительность рабочего цикла составила 5 мин при продолжительности регенерации 4 с, давление воздуха при продувке 0,4 ат.Удельная производительность по фильтрату при перепаде давления 0,3 кг/смсоставила 1,2 м/м-.ч при тонкостифильтрации 0,1 мкм.Многоцикловая непрерывная работаустановки в течение 90 ч характеризовалась устойчивостью всех параметров фильтрования.П р и м е р 5. В качестве разделяемой суспензии испытывали суспензию огнеупорной глины, содержащей1,2 г/л твердого дисперсностью 0,20,6 мкм,В качестве фильтровальной перегородки использовали элемент иэ пирокатехинформальдегидного полимерасо средним размером пор 0,1-0,3 мкм(размер глобул 0,5-1,5 мкм),Оптимальная продолжительностьфильтрации составила 1 мин припродолжительности регенерации 10 с(общая продолжительность фнльтроцикла 70 с), давление воздуха при продувке 0,5 ат. Удельная производительность по фильтрату при перепаде давления 0,4 кг/см 1 составила 0,5 м/м-ч3при тонкости фильтрации 0,1 мкм.Многоцикловая непрерывная работаустановки в течение 100 ч характеризовалась устойчивостью всех параметров фильтрования.Фильтрование указанной суспензииогнеупорной глины по известному способу в течение 20 ч сопровождалосьснижением удельной производительности эа первые 15 ч с О, до0,1 м /м ч с последующей полнойи необратимой кольглатацией Фильтровальной перегородки.Оптимальной геометрической формойполимерного Фильтрующего элемента вданном способе является трубчатаяФорма с толщиной стенок 5-25 мм,хотя форма Фильтровальной перегородки может быть иной. формула изобретения В процессе работы для каждого вида суспензии определяли оптимальный режим Фильтрования, при котором достигалась полная регенерируемость и максимальная производительность фильтровальной перегородки.увеличение или уменьшение времени межрегенерационных циклов фильтрации от оптимальных значений приводит, как правило, к уменьшению удельной производительности. При этом, определяющим Фактором снижения производительности в случае кратковременных циклов фильтрации (менее 300 с) является время регенерации фильтровальной перегородки, а в случае более длительных фильтровальных циклов (более 300 с) - экранирующее действие осадка на фильтровальной перегородке.Длительные многоцикловые испытания данного способа в оптимальном режиме показали,что после каждого цикла фильтрации пористая перегородка из ПГС-полимера полностью восстанавливает свою фильтрационную способность, Это ббъясняется, во-первых тем, что однородная мелкозернистая структура полимера с ее гладкими очень твердыми зернами сферической формы, а следовательно, и гладкими фильтровальными порами не позволяет Фильтруемым твердым частицам деформировать материал или "заклиниваться" и порах; вовторых, впроцессе регенерации фильтра под давлением потока сжатого воздуха (0,2-0,5 ат) полимерный Фильтровальный элемент несколько расширяется, при этом величина Фильтровальныхпор увеличивается, что способствуетсвободному выходу твердых частиц,осевших в Фильтровальном материалепри глубинной фильтрации.В большинстве случаев режим кратковременных фильтрационных циклов(эамедленная пульсация) практическиисключает возможность проникновениявысокодиспергированной твердой фазыв объем фильтра, тем самым полностькпредотвращается его кольматация. Минроскопические исследования структурыполимера, бывшего длительное времяв работе (260 ч), показали, что глубина проникновения твердой фазыв объем фильтра не превышает 0,30,5 мм. Это существенно облегчаетрегенерацию Фильтра, которая в этомслучае по существу сводится к удалению твердых частиц, осевших наего поверхности,Таким образом, высокая регенерируемость данного материала обусловленакак его структурнсг-физическими свойствами, так и данным способом фильтрования.Существенным преимуществом полимеров пространственно-глобулянойструктуры является также и то, чтов процессе фильтрования через нихисключается "проскок" твердой фазы,т.е. тонкость очистки достигаетсяза счет слоя ("постели") осадкана поверхности фильтра, как ча существующих регенерируемых Фильтровальных перегородок, и за счет вы 5 1 О 15 20 25 30 35 сокоразвитой капиллярной системы весьма малых проходных пор.40 Способ разработан и осуществленв лабораТории новых реагентных и электрохимических методов очисткипромтоков инстИтута "Еазмеханобр" 45 и проверен в режиме длительной работы в условиях экспериментальнойбазы института, а также на Балхашском и Джезказганском горно-металлургических кбмбинатах при разделении 50 различных труднофильтруемых суспензий. Способ Фильтрации суспензии с помощью пористой. перегородки,регенЕрируемой путем обратной продувки сжатым газом, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью достижения воэможности отделения субмикронных частиц,предотвращения необратимой кольматаф ции пористой перегородки при многоцикловой работе Фильтра без сниженияпроизводительности, в качестве фильтрующей перегородки используют шарообразные контактно сцепленные между 65 собой полимерные частицы размеромлиал ППП "Патент", г, Уагород, ул. Проектная,0,5-5 мкм,. а суспенэию пропускают втечение 60-300 с, затем регенерируютв течение. 5-10 с при давлении, обЕспечиваницем расширение пор перегородки. УсхОАюу гуютюве Тираз 73Государственноголам изобретенийМосква, Ж, Р Источники. информации,принятые вовнимание при экспертизе 1, Патент Великобритании 91340726,кл. В 1 О, 1973.макова Корректор Ю. Макаре Подпимитета СССРткрытийская наб., д, 4/5