Выбор ленточного вакуум-фильтра: расчет и промывка кека

Ленточный вакуум-фильтр — выбор по умолчанию, когда гидрометаллургический завод должен непрерывно обезвоживать и промывать быстро дренирующие кеки, обычно достигая 90-95% удаления растворенных веществ за две-три противотоковые промывки при вакууме 40-70 кПа. Ниже — подбор и расчет: соответствие нагрузке, проектные параметры, разобранный расчет площади и сравнение с прессами и барабанными фильтрами.

Главное

  • Лента подходит для быстро оседающих, свободно дренирующих кристаллических или гранулированных твердых веществ, где промывка кека определяет извлечение.
  • Площадь считайте по подтвержденной испытаниями удельной скорости, обычно 200-2,000 кг/м2 ч в зависимости от материала.
  • Эффективность 90-95% удаления реальна при двух-трех противотоковых промывках.
  • Проницаемость ткани, вакуум и отношение промывки выбираются вместе: они сильно взаимодействуют.
  • Против пресса лента выигрывает непрерывностью промывки и готовностью; пресс — конечной влажностью.

Место в схеме

Твердо-жидкостное разделение определяет, сколько растворимой ценности уходит с раствором и сколько примеси остается с твердым. Горизонтальная лента занимает конкретную нишу: непрерывная работа, промывка в линии и умеренные капзатраты на квадратный метр. Классические нагрузки узнаваемы: на меди лента промывает остатки экстракции и нейтрализационные твердые, возвращая кислоту и медь в контур; на цинке обезвоживает гипс нейтрализации и остатки выщелачивания; на латеритном никеле и проектах смешанного гидроксида обрабатывает кристаллизованные соли и промытые промежуточные продукты; на золоте — промытые флотационные концентраты и нейтрализованные хвосты.

Общее — сам материал: машина вознаграждает питания, которые быстро оседают, образуют проницаемый кек и свободно дренируют: кристаллический гипс, остаток выщелачивания с грубой пустой породой, соли вроде сульфата натрия или магния и гранулированные концентраты. Для тонких, медленно оседающих или сжимаемых питаний экономика смещается к фильтрации под давлением.

Параметры расчета

Параметр Типичный диапазон Примечание
Ширина ленты 1.0-3.0 м Стандартные рамы 1.0, 1.6, 2.0, 2.4 и 3.0 м
Эффективная площадь 5-120 м2 Ширина x эффективная длина (формирование + промывка + сушка)
Скорость ленты 0.5-8 м/мин Регулируемая; медленнее для толстых кеков
Толщина кека 10-30 мм Ниже 10 мм выгрузка и промывка ткани ненадежны
Вакуум 40-70 кПа 45-55 кПа для кристаллических солей, 55-70 кПа для тонких остатков
Расход воздуха через кек 0.5-1.5 м3/м2 мин Определяет размер вакуум-насоса
Отношение промывки 1.0-2.5 кг/кг сухих Две-три противотоковые ступени
Эффективность промывки 90-95% Ориентировочно; подтверждать испытаниями

Три параметра требуют пояснения. Первое — разбивка зон: эффективная длина делится на формирование, промывку и сушку, и пропорции — решение технологии, а не механическое умолчание; при двух промывках разумно 30-35% на формирование, 40-45% на промывку и остальное на сушку. Ошибка в этой разбивке — самая частая причина машины, которая хорошо фильтрует и плохо промывает. Второе — вакуум и расход воздуха: воздух на квадратный метр куда требовательнее, он резко различается между крупной солью и тонким остатком, и ресивер фильтрата проектируется по худшему случаю. Третье — ткань: мононить с гладкими круглыми волокнами сопротивляется кольматации и дает проницаемость 300-2,000 л/м2 ч; полинить ловит более тонкие частицы ценой проницаемости. В гидрометаллургии доминируют мононить из полиэстера или полипропилена; срок службы на абразивных режимах — от трех до двенадцати месяцев.

Расчет площади с примером

Задайте выход сухих твердых, примените удельную скорость из испытаний, поправьте на готовность и выберите стандартную геометрию. Для 15 т/ч (15,000 кг/ч) остатка экстракции при 800 кг/м2 ч и 60 кПа из пилота чистая площадь 15,000 / 800 = 18.75 м2. При готовности 85%: 18.75 / 0.85 = 22.1 м2. Ближайший стандарт — лента 2.4 м с эффективной длиной 10.0 м, 24.0 м2, что дает фактическую скорость 625 кг/м2 ч. При кеке 12 мм и насыпной плотности 1,600 кг/м3 нагрузка составляет 19.2 кг/м2 за проход, значит нужна скорость 625 / 19.2 = 33 м/ч, около 0.55 м/мин, внутри диапазона 0.5-8 м/мин. Вакуумная система следует из площади: при ориентировочных 0.9 м3/м2 мин 24 м2 требуют 22 м3/мин при 60 кПа — жидкостно-кольцевой насос около 50-60 кВт установленной мощности.

Материал Ориентировочная скорость (кг/м2 ч) Вакуум (кПа) Типичная влажность
Гипс нейтрализации 500-1,500 40-60 15-25%
Остаток выщелачивания (крупная фракция) 200-600 55-70 18-28%
Кристаллическая соль (сульфат натрия) 800-2,000 40-55 5-12%
Флотационный концентрат (гранулы) 300-800 50-65 12-20%

Лента, пресс или барабан

Критерий Лента под вакуумом Фильтр-пресс Барабан под вакуумом
Движущая сила Вакуум, 40-70 кПа Давление насоса, 400-1,600 кПа Вакуум, 40-70 кПа
Работа Непрерывная Периодическая Непрерывная
Промывка кека Отличная, в линии Возможна, но неэффективна Слабая или умеренная
Конечная влажность 10-28% 8-20% 12-30%
Готовность 85-90% 60-75% Высокая
Лучшее питание Быстрое оседание, свободный дренаж Тонкое, медленное, сжимаемое Быстрое, промывка не критична

Для остатков экстракции и гипса нейтрализации, где растворимые потери определяют расход реагента, лента предпочтительна: противоточная промывка идет непрерывно. Для тонких медленных остатков или конечной влажности ниже 10% предпочтителен мембранный пресс: давление преодолевает сопротивление кека, недоступное вакууму. Для крупнотоннажных солей с легкой промывкой резиновая лента дает наибольший расход воздуха и скорость на площадь. Там, где нужно только первичное обезвоживание перед CCD или хвостами, схема с одним сгустителем избавляет от покупки площади фильтрации. Машина не заменяет логику схемы: наш расчет начинается с вашего материального баланса.

Почему падает эффективность промывки

  1. Растрескивание кека. Быстро дренирующие кеки усаживаются и трескаются, и промывная вода уходит по трещинам. Снизьте скорость для более толстого пластичного кека, подавайте питание перед первым порогом.
  2. Неравномерная подача промывки. Раствор должен приходить ровной малоэнергичной завесой по всей ширине; открытая труба или перекошенный порог оставляют один край сухим, другой перемытым.
  3. Недостаточное отношение промывки. Ниже 1.2 кг воды на кг сухих большая часть лишь заполняет объем пор, не вытесняя маточный раствор.
  4. Кольматация ткани. Потерявшая проницаемость ткань дренирует неравномерно, и кек формируется разной толщины.
  5. Подсос воздуха в вакуум-камере. Износные ленты и уплотнения стареют, вакуум локально падает; нагрузка насоса растет при падении вакуума под кеком.
  6. Дрейф разбивки зон. Рост расхода ускоряет ленту и сокращает время промывки: если машина, промывавшая на 94%, дает 88% при том же отношении, измерьте фактические длины зон до того, как винить ткань.

Стоимость владения и полевые данные

Эксплуатационные затраты сосредоточены в энергии вакуума, промывной воде и замене ткани: 2-5 кВт-ч на тонну сухих для вакуумной системы (машина 24 м2 на 15 т/ч при 50 кВт установленных — около 3.3 кВт-ч/т) и 1.0-2.5 т воды на тонну сухих, которая при противотоке в значительной мере возвращается с фильтратом. Износные элементы — ленты, уплотнения камеры, ролики и форсунки — определяют обслуживание; хорошо обслуживаемые резиновые ленты на медных заводах Чили и Замбии регулярно служат более двадцати лет, а готовность 85-90% — реалистичная плановая цифра.

Нагрузка Питание Скорость (кг/м2 ч) Вакуум Ступени Эффективность Влажность
Остаток SX, Чили Гипсо-железистый остаток 750 60 кПа 2 93% 20%
Гипс цинкового завода, Казахстан Гипс нейтрализации 1,100 45 кПа 2 95% 17%
Кристаллическая соль, Индонезия Сульфат натрия 1,600 50 кПа 1 90% 8%

Крупная соль с предельным дренажом фильтрует вдвое быстрее гипса и сохнет за одну промывку; остаток SX с самыми тонкими твердыми требует глубокого вакуума и принимает наибольшую влажность, но все равно дает 93% за две ступени, поскольку кек остается проницаемым после флокулянтной подготовки. Во всех случаях машины работали с готовностью 87-90% при сроке службы ткани от пяти до девяти месяцев, что подтверждает достижимость приведенных диапазонов в обычной промышленной эксплуатации. См. также страницу медной отрасли.

Частые вопросы

Какой вакуум нужен ленточному фильтру?

Большинство гидрометаллургических задач работает при 40-70 кПа избыточного вакуума. Крупные кристаллические соли и гипс хорошо фильтруют при 40-55 кПа, тонкие остатки выщелачивания требуют 55-70 кПа для поддержания скорости. Глубже вакуум редко помогает: за пределами капиллярного давления входа кека дополнительная энергия лишь тянет больше воздуха через трещины. Подтвердите уровень испытаниями и подбирайте насос по расходу воздуха, а не по глубине вакуума.

Сколько ступеней промывки нужно?

Две противотоковые промывки обычно дают 90-93% удаления, три ступени — 95% и выше на проницаемых кеках при ориентировочном отношении 1.0-2.5 кг на кг сухих; одна ступень редко превышает 80%. Правильное число дает кривая промывки: если третья ступень добавляет мало, растворимые потери лучше атаковать выше по потоку. Больше руководств — в разделе знаний.

Похожие записи

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *