Membranplatte und vertiefte Platte Filterpressen bestehen aus einem robusten Rahmen, der eine Reihe mit Filtermedien ausgekleideter Platten trägt.
Um die Platten zusammenzuhalten, wird hydraulischer Druck eingesetzt und um das Schlammmaterial in die Hohlräume zwischen den Platten zu schieben, wird eine Hochdruck-Schlammförderpumpe verwendet.
Während das Filtratwasser durch die Filtertücher auf den Plattenoberflächen fließt, sammeln sich die Feststoffe der Aufschlämmung zwischen den Platten.
Wenn keine Aufschlämmung mehr in die Filterpresse gegossen werden kann, wird die Aufschlämmungspumpe abgeschaltet und die Platten werden getrennt, sodass die Kuchen durch die Schwerkraft aus der Presse fallen können.
Was ist ein Filterpressenzyklus?
Die Entwässerungstechnologie, die in Filterpressen mit vertieften Platten und Membranplatten verwendet wird, ist konzeptgemäß ein Batch-Verfahren. Um den Batch-Prozess abzuschließen, werden eine Reihe von Prozessschritten ausgeführt, und die Summe der Prozesse wird als Entwässerungszyklus einer Filterpresse bezeichnet.
Ein normaler Plattenfilterpressenzyklus umfasst die folgenden Schritte:
- Schließen/Klemmung der Filterplatte
- Füllen \sRampe/Filtration
- Der Kernschlag (optional)
- Der Kuchen ist trocken (optional)
- Membrankompression (optional)
- Lösen und Öffnen der Filterplatte
Filterplatte Schließ-/Klemmschritt
Ein Hydraulikzylinder und eine bewegliche Platte werden verwendet, um die Filterplatten zusammenzudrücken. Zuerst wird ein niedrigerer Druck benötigt, um den Plattenstapel zu schließen, und dann wird ein extrem hoher Hydraulikdruck benötigt, um die Platten eng zusammenzudrücken.
Der hydraulische Klemmdruck muss ausreichen, um dem Druck standzuhalten, der von der Schlammförderpumpe erzeugt wird, wenn diese den Schlamm in die Hohlräume zwischen den Filterplatten drückt.
Füllvorgang
Die Förderpumpe wird gestartet und die Hohlräume zwischen den eingespannten Filterplatten werden gefüllt.
Während dieses Füllschritts kann die Schlammzufuhrrate recht hoch und der Förderdruck sehr niedrig sein.
Die Fülldurchflussrate wird durch Anpassen der Pumpengeschwindigkeit beschränkt, um den Tuchverschleiß um die Zufuhrlöcher der Filterplatte herum zu verringern. Diese beschränkte Durchflussrate wird beibehalten, bis der Mindestdruck der Zufuhrpumpe erreicht ist.
Rampen-/Filtrationsschritt
Sobald während der Füllphase der Mindestförderdruck erreicht ist, wird die Geschwindigkeit der Förderpumpe schrittweise erhöht, um den Förderdruck schrittweise zu steigern.
Die Drehzahl der Förderpumpe wird solange erhöht, bis der gewünschte Druck in der Filtrationsstufe erreicht ist. Für die Dauer der Filtrationsstufe wird der Druck konstant gehalten.
Im weiteren Verlauf der Filtrationsphase verringert sich die Schlammdurchflussrate, da sich die Hohlräume zwischen den Filterplatten mit entwässerten Schlammfeststoffen füllen.
Der Filtrationsschritt ist abgeschlossen, wenn die Schlammdurchflussrate einen vorgegebenen Mindestwert erreicht und die Förderpumpe abgeschaltet wird.
Schritt des Hauptschlags (optional)
Wenn die Förderpumpe abgeschaltet wird, bleibt etwas Schlamm in den Kernlöchern der Filterplatten zurück. In einem Kernblasschritt wird Spülwasser und/oder Druckluft verwendet, um den verbleibenden Schlamm zu entfernen.
Um den Schlamm herauszutreiben, wird zunächst Spülwasser in die Kernlöcher gepumpt. Anschließend wird Druckluft verwendet, um das Spülwasser und den verbleibenden Schlamm herauszudrücken.
In den meisten Fällen werden die Aufschlämmung und das Wasser zurück in den Aufschlämmungsausgleichsbehälter getrieben, wo sie in aufeinanderfolgenden Zyklen erneut in die Presse eingespeist werden können.
Phase der Kuchentrocknung (optional)
Um das restliche Wasser zu entfernen, wird Druckluft durch die Filterkuchen gepumpt, während diese noch in den Filterplatten festgehalten werden.
Dies wird häufig verwendet, wenn das Kuchenmaterial übermäßig porös ist und eine sehr geringe Kuchenfeuchtigkeit erforderlich ist.
Schritt des Membranpressens (optional)
Der Membranpressvorgang dient ebenso wie die Kuchentrocknung dazu, den Filterkuchen nach ihrer Entstehung weiteres Wasser zu entziehen.
Membranplatten haben flexible Oberflächen, die sich bei Zufuhr von Druckluft oder Wasser ausdehnen. Da die vergrößerte Plattenoberfläche die Kuchen komprimiert, muss zusätzliches Wasser entfernt werden.
Schritt zum Lösen und Öffnen der Filterplatte
Der hohe hydraulische Klemmdruck wird reduziert, sobald alle Entwässerungsschritte abgeschlossen sind.
Der Zylinder und die bewegliche Platte öffnen sich weiter, um alle Filterplatten zu trennen.
Ein Plattenöffnungsmechanismus schaltet die Öffnung jeder Platte ein, so dass das entwässerte Kuchenmaterial durch die Schwerkraft aus den Filterplatten fallen kann.
Sobald alle Kuchen entladen wurden, kann ein neuer Filterpressenzyklus beginnen.
Faktoren, die die Zykluszeit beeinflussen
Jeder Schritt des Filterpressenzyklus dauert eine gewisse Zeit. Diese hängt von den Eigenschaften des zu entwässernden Schlammmaterials sowie der Konstruktion der Filterpresse ab.
Faktoren im Design
Die folgenden wichtigen Konstruktionsparameter für Filterpressen können die Zykluszeit beeinflussen:
- Dicke der Kammer
- Förderdruck der Schlammpumpe
- Geschwindigkeit des Öffnens und Schließens der Filterplatte
- Filtertuch-Layout
Dicke der Kammer
Wegen des größeren Schlammvolumens, das zwischen den Filterplatten entwässert werden muss, erfordern Filterplatten mit größerer Kammerdicke mehr Füll- und Filtrationszeit.
Förderdruck einer Schlammpumpe
Höhere Drücke der Schlammförderpumpe minimieren häufig die Filtrationszeit.
Nur durch Testen repräsentativer Probenmaterialien bei verschiedenen Zufuhrdrücken kann die Zeitersparnis durch erhöhte Zufuhrdrücke geschätzt werden. Die meisten aktuellen Filterpressen sind für einen maximalen Druck von 100 bis 225 psi ausgelegt.
Für bestimmte Entwässerungsanwendungen sind höhere Förderdrücke möglich.
Geschwindigkeit des Öffnens und Schließens der Filterplatte
Die Geschwindigkeit, mit der die Filterpresse geöffnet und geschlossen werden kann, wird durch das Hydraulikaggregat und die Größe des Hydraulikzylinders bestimmt. Die typischen Öffnungs- und Schließzeiten des Hydraulikzylinders liegen zwischen einer und zehn Minuten.
Die Plattenöffnungsgeschwindigkeit wird ebenfalls durch die Plattenverschiebungskonstruktion der Filterpresse bestimmt, beträgt jedoch normalerweise ein bis fünf Sekunden pro Platte.
Entwurf eines Filtertuch
Filterpressentücher sind gewebte synthetische Stoffe aus feinen Nylon-, Polypropylen- oder Polyesterfilamenten. Zur Entwässerung können verschiedene Textilgewebe und -designs verwendet werden.
Filtertücher sollen feste Partikel auffangen und gleichzeitig das Filtratwasser durchlassen. Wenn ein dichter gewebtes Gewebe erforderlich ist, um Material mit feineren Partikelgrößen aufzufangen, kann der Durchgang des Filtrats durch das Tuch behindert werden, was zu einer längeren Filtrationszeit führt.
Das optimale Tuchdesign wird auf Grundlage der Entwässerungseigenschaften des Materials sowie der besten Tuchverschleiß- und Kuchenfreigabeeigenschaften bestimmt.
Die folgenden wichtigen Parameter des Entwässerungsprozesses können die Zykluszeit beeinflussen:
- Dichte der Schlammzufuhr (Prozentsatz Feststoffe im Schlamm)
- Die Zusammensetzung der Aufschlämmung (Ton, Asche, Kohle usw.)
- Größenverteilung der Schlammpartikel
- Entwässerungsmittel
Dichte der Güllezufuhr
Durch hochdichte Schlammzufuhren werden Füll- und Filtrationszeiten häufig minimiert. Bei höheren Feststoffanteilen im Schlamm wird die Feststoffmenge schneller in die Filterpressenkammern gepresst, was zu kürzeren Zykluszeiten führt.
Die Zusammensetzung der Aufschlämmung
Die Geschwindigkeit der Wasserentfernung wird durch den Inhalt des zu entwässernden Schlammmaterials beeinflusst.
Absorbierende Materialien – oder wasserliebende, hydrophile Materialien – lassen sich unter Umständen nur schwer entwässern und erfordern möglicherweise längere Filterzeiten oder Filterhilfsmittel.
Hydrophobe oder von Natur aus wasserabweisende Materialien lassen sich wesentlich leichter entwässern, wodurch die Filtrationszeit verkürzt wird.
Größenverteilung der Schlammpartikel
Schlämme mit größeren, runderen Partikeln lassen sich leichter entwässern als Schlämme mit feineren Partikeln, die sich leichter zusammenpacken lassen.
Feine Tonmaterialien können aus sehr flachen Partikeln bestehen, die so fest aneinander gepresst sind, dass es praktisch unmöglich ist, das Wasser zwischen ihnen zu entfernen.
Entwässerungsmittel
Wenn sich die Schlammbestandteile nur schwer entwässern lassen, können Entwässerungshilfen oder Chemikalien eingesetzt werden, um die Filtrationszeit zu verkürzen.
Die am häufigsten verwendeten Hilfsmittel sind Perlite, Kieselgur und kalziumreicher Löschkalk. Perlite und Kieselgur sind natürlich vorkommende Mineralien, die für größere Partikel in der Aufschlämmung sorgen, sodass das Wasser leichter extrahiert werden kann.
Durch die Zugabe von gelöschtem Kalk kann die chemische Wasserabgabe des Schlammmaterials erleichtert werden.
Alle diese Variablen werden beim Bau einer Filterpresse berücksichtigt, um für jede Anwendung eine maximale Entwässerungseffizienz zu erreichen.