Как работает фильтр-пресс и какую роль выполняет фильтровальная ткань

Фильтр-пресс используют для разделения суспензии на жидкую и твёрдую фазы. Смесь подают под давлением в камеры между плитами: жидкость проходит через фильтровальную ткань и отводится, а твёрдые частицы остаются внутри и образуют плотный осадок — фильтрационный кек.

Качество этого процесса во многом зависит от правильно подобранного полотна. Фильтровальная ткань влияет на скорость отделения жидкости, чистоту фильтрата, влажность осадка и стабильность работы оборудования.

Как устроен фильтр-пресс?

Основу оборудования составляет пакет фильтровальных плит, установленных на прочной раме. Перед началом рабочего цикла плиты плотно сжимают. Между ними формируются камеры, куда насос подаёт суспензию.

На поверхности плит закреплена фильтровальная ткань. За ней расположены дренажные каналы, через которые отводится прошедшая через полотно жидкость.

В состав установки также входят:

• механизм закрытия и раскрытия плит;
• насос подачи суспензии;
• система отвода фильтрата;
• устройства для выгрузки осадка;
• при необходимости — система промывки ткани.

Конструкция конкретного фильтр-пресса зависит от его типа и назначения.

Как проходит фильтрация?

Полный рабочий цикл состоит из нескольких последовательных стадий.

Рассмотрим основные этапы подробнее.

Что происходит после подачи суспензии?

Насос направляет смесь в пространство между плитами. Под действием перепада давления жидкая часть проходит через фильтровальное полотно и попадает в дренажные каналы.

Твёрдые частицы через ткань не проходят и постепенно накапливаются на её поверхности.

В начале цикла поток жидкости обычно идёт быстрее. По мере заполнения камер слой осадка становится толще и увеличивает сопротивление фильтрации. В результате расход фильтрата снижается.

Когда камеры заполняются до предусмотренного технологией уровня, подачу продукта прекращают.

Как образуется фильтрационный кек?

Первые частицы задерживаются непосредственно полотном. Затем уже сформированный слой осадка начинает участвовать в фильтрации.

Постепенно твёрдая фаза занимает значительную часть камеры и уплотняется. Получившийся слой называют фильтрационным кеком.

Его свойства зависят от состава суспензии, размера и формы частиц, давления, продолжительности цикла и характеристик ткани.

Именно поэтому фильтровальное полотно нельзя рассматривать как обычное сито с определённым размером ячейки. В реальном процессе работает система «ткань + формирующийся слой осадка».

Куда уходит отфильтрованная жидкость?

Жидкость, прошедшая через ткань, называется фильтратом. Она отводится через каналы внутри плит и далее направляется в общую систему сбора.

В зависимости от производства фильтрат может:

• возвращаться в технологический процесс;
• поступать на дополнительную очистку;
• использоваться повторно;
• направляться на последующую переработку или утилизацию.

Требования к его чистоте — один из важных параметров при подборе фильтровальной ткани.

Что происходит после окончания фильтрации?

После завершения рабочего цикла давление снижают, а пакет плит раскрывают.

Сформированный осадок отделяется от полотна и выгружается в бункер, на конвейер или в другую приёмную систему.

Если кек снимается легко и оставляет поверхность ткани практически чистой, оборудование быстро готовится к следующему циклу. Если осадок прилипает или забивает структуру материала, требуется дополнительная очистка.

Поэтому способность кека отделяться от ткани также учитывают при выборе полотна.

Чем отличается мембранный фильтр-пресс?

В камерном фильтр-прессе обезвоживание происходит главным образом за счёт давления подачи суспензии.

В мембранных моделях после первоначальной фильтрации осадок дополнительно сжимается. Мембрана воздействует на сформированный кек и помогает удалить из него ещё часть жидкости.

Такой способ используют, когда требуется снизить остаточную влажность твёрдой фазы. В зависимости от технологии цикл может также включать промывку осадка или продувку воздухом.

Зачем фильтровальная ткань нужна в фильтр-прессе?

У полотна несколько задач.

Задерживать твёрдую фазу

Ткань создаёт начальный барьер для частиц и поверхность, на которой образуется осадок.

Пропускать жидкость

Полотно должно иметь достаточную проницаемость. Если сопротивление слишком высокое, цикл фильтрации увеличивается.

Обеспечивать нужное качество фильтрата

Слишком открытая структура может пропускать больше мелких частиц, особенно в начале рабочего цикла.

Помогать формировать равномерный осадок

Структура поверхности влияет на распределение твёрдой фазы внутри камеры.

Облегчать выгрузку

После раскрытия плит кек желательно удалить быстро, не повреждая полотно и не останавливая оборудование для длительной ручной очистки.

Правильно выбранная ткань должна обеспечивать баланс между этими требованиями.

Почему самая плотная ткань не всегда лучше?

Поверхностная плотность — только одна из характеристик материала.

Две ткани одинаковой или близкой плотности могут по-разному работать из-за различий в сырье, толщине нитей, переплетении и структуре поверхности.

В ассортименте ООО «ТЛ-Про», например, представлены несколько марок фильтровальных тканей:

ТЛФ-5 значительно плотнее ткани 86033, но из этого нельзя сделать вывод, что она лучше для любого фильтр-пресса.

Для одного процесса критична высокая механическая прочность, для другого — пропускная способность или особенности отделения осадка.

Как подобрать ткань для конкретного фильтр-пресса?

Выбор начинается не с артикула материала, а с характеристик технологического процесса.

Производителю ткани желательно передать сведения об оборудовании:

• модель фильтр-пресса;
• размер и конструкцию плит;
• рабочее давление;
• способ крепления полотна.

Также потребуется информация о фильтруемом продукте:

• химический состав;
• рабочая температура;
• pH;
• содержание твёрдой фазы;
• размер и характер частиц.

Отдельно определяют требования к результату: насколько чистым должен быть фильтрат, какой уровень влажности допустим для кека и насколько легко осадок должен отделяться после открытия плит.

Как выглядит предварительный подбор на практике?

Предположим, необходимо обезвоживать железорудный концентрат при температуре около 70 °C и нейтральном pH.

Для такой задачи можно рассматривать ткань 56035. Она производится из полиамида, рассчитана на температуру до 120 °C и диапазон pH 4–10. В каталоге «ТЛ-Про» эта марка указана в том числе для фильтрации железорудных концентратов.

Однако этого недостаточно для окончательного решения.

Нужно дополнительно учитывать размер частиц, концентрацию суспензии, рабочее давление, параметры оборудования и требования к фильтрату. При сложном процессе материал желательно проверять непосредственно на рабочей среде.

От чего зависит влажность осадка?

Количество жидкости, которое остаётся в кеке после цикла, определяется сразу несколькими факторами:

• свойствами исходной суспензии;
• размером частиц;
• давлением;
• длительностью фильтрации;
• толщиной слоя осадка;
• типом фильтр-пресса;
• характеристиками фильтровальной ткани.

Если требуется значительно более сухой кек, одной замены полотна может быть недостаточно. Иногда необходимо изменить режим оборудования или использовать мембранный отжим.

Почему производительность фильтр-пресса со временем снижается?

Если привычный цикл стал дольше, сначала стоит проверить состояние полотна и параметры самой суспензии.

Причинами могут быть:

• забивание пор;
• остатки старого осадка;
• механическое повреждение ткани;
• изменение размера частиц;
• повышение концентрации твёрдой фазы;
• изменение температуры или pH;
• недостаточное давление подачи.

Загрязнённое полотно хуже пропускает жидкость. При этом слишком интенсивная очистка также способна сократить срок службы ткани, поэтому способ промывки должен соответствовать материалу и условиям процесса.

Когда фильтровальную ткань пора менять?

Срок службы нельзя определить только календарным периодом. Он зависит от интенсивности работы, свойств продукта, способа очистки и механических нагрузок.

Полотно следует осмотреть, если появились:

• разрывы или отверстия;
• сильное истирание;
• повреждения краёв;
• устойчивые загрязнения, которые не удаляются промывкой;
• заметное ухудшение качества фильтрата;
• значительное увеличение продолжительности цикла;
• проблемы с отделением осадка.

Повреждённая ткань может одновременно снижать производительность и ухудшать качество разделения.

Что проверить перед заказом ткани?

Краткий чек-лист:

• известна модель оборудования;
• определены размеры плит;
• известен способ крепления ткани;
• указано рабочее давление;
• известна температура процесса;
• определён диапазон pH;
• описан химический состав среды;
• известен размер частиц;
• указано содержание твёрдой фазы;
• определены требования к фильтрату;
• известна желаемая влажность кека;
• понятен способ очистки полотна.

Чем точнее исходные данные, тем меньше риск подобрать материал, который формально подходит по составу и плотности, но неудовлетворительно работает на конкретном оборудовании.

Итог

Фильтр-пресс разделяет суспензию под давлением. Жидкость проходит через фильтровальную ткань и выводится из оборудования, а твёрдая фаза постепенно образует кек между плитами. После завершения цикла пресс раскрывают и осадок выгружают.

Фильтровальная ткань влияет на чистоту фильтрата, продолжительность цикла и отделение осадка. Поэтому материал выбирают не только по плотности или составу, а по параметрам конкретного фильтр-пресса и свойствам фильтруемой среды.

Статьи которые могут вас заинтересовать

• «Фильтровальные ткани 56035, 86033 и ТЛФ-5: отличия и подбор материала»;
• «Фильтровальные ткани: как выбрать и где применять».