Фильтрование

ФИЛЬТРОВАНИЕ в обогащении полезных ископаемых (а. fiItra-tion; н. Filtration bei Aufbereitung; ф. filtrage, filtration; и. filtracion en lavadot) — гидромеханический процесс разделения двухфазных пульп с применением пористой перегородки (фильтра), задерживающей твёрдую и пропускающей жидкую фазу; сопровождается образованием осадка (кека) до перегородки и фильтрата за фильтровальной перегородкой. Промышленный процесс фильтрования отличается от естественной фильтрации, протекающей при движении жидкости (воды, нефти) или газа через пористый грунт в природных условиях. Фильтрование — широко распространённый, хотя и вспомогательный, процесс при обогащении углей, сланцев и руд чёрных и цветных металлов, горно-химического сырья, а также в химических и гидрометаллургических производствах, связанных с выщелачиванием, кристаллизацией, осаждением и т.п.

Процесс фильтрования обусловлен разностью давлений по обе стороны фильтровальной перегородки. Если пространство за фильтровальной перегородкой сообщается с источником постоянного вакуума или пространство над пульпой — с источником постоянного давления, то происходит фильтрование при постоянном давлении. При этом, в связи с увеличением сопротивления слоя осадка возрастающей толщины, скорость отбора фильтрата уменьшается. Если пульпа подаётся поршневым насосом, то происходит фильтрование при постоянной скорости. При этом переменной является разность давлений, обусловливаемая увеличением сопротивления растущего и уплотняющегося слоя осадка. Если пульпа подаётся центробежным насосом с производительностью, зависящей от сопротивления среды, то процесс фильтрования протекает при переменной разности давления и скорости.

Цели фильтрования: разделение пульпы (отделение твёрдых частиц от жидкости); сгущение пульпы (увеличение содержания в пульпе твёрдых частиц путём удаления через фильтровальную перегородку определённой части жидкости); осветление жидкости (уменьшение содержания в пульпе твёрдых частиц, преимущественно тонких взвесей).

На обогатительных предприятиях наиболее распространено разделительное фильтрование, связанное с образованием осадка.

Основные технологические показатели фильтрования пульп: производительность фильтровального оборудования, влажность обезвоженного осадка и чистота получаемого фильтрата. Удельная производительность фильтровального оборудования зависит главным образом от удельного сопротивления частиц твёрдой фазы пульпы (рис.), а также от технологических, гидродинамических и физико-химических условий.

Фильтрование проводят в фильтрах. Если фильтрование происходит под воздействием разности давления по обе стороны фильтровальной перегородки, создаваемой вакуум-насосом, то используются вакуум-фильтры; если под действием механического усилия или разности давления, создаваемой воздушным компрессором, применяются фильтр-прессы; если под воздействием центробежного поля, создаваемого при вращении ротора аппарата, — фильтрующие центрифуги.

Промышленное фильтрование — малопроизводительный и дорогостоящий процесс; затраты на фильтрование пульп составляют до 20% всех затрат на обогащение.

Процессы фильтрования могут быть интенсифицированы технологически (предварительное сгущение пульпы, совмещение процессов сгущения и фильтрования, присадка крупнозернистых материалов, оптимизация режимов фильтрования); конструктивно (совершенствование отдельных узлов фильтровального оборудования, применение фильтровальных перегородок из синтетических материалов); физико-химически (использование высокомолекулярных флокулянтов или маломолекулярных реагентов-интенсификаторов); гидродинамически (выбор оптимальных режимов изменения давления). Наиболее эффективный метод совершенствования процессов промышленного фильтрования — сочетание физико-химических и гидравлических средств интенсификации.