BR102014025117A2

BR102014025117A2 - filtro para filtragem contínua de uma suspensão sob pressão

Info

Publication number: BR102014025117A2
Application number: BR102014025117A
Authority: BR
Inventors: Rainer Prader
Original assignee: Andritz Ag Maschf
Priority date: 2013-10-11
Filing date: 2014-10-08
Publication date: 2015-09-29
Also published as: CN104548716A; AU2014233609A1; RU2014140464A; RU2671355C2; US20150101974A1; RU2014140464A3; ZA201406938B; AT514597A4; EP2859930A2; US9833732B2; EP2859930A3; AT514597B1; AU2014233609B2; CN104548716B

Abstract

filtro para filtragem contínua de uma suspensão sob pressão. a presente invenção refere-se a um filtro para filtragem contínua de uma suspensão sob pressão com um recipiente de pressão (1), elementos de filtro (2) rotativos, que ficam dispostos no recipiente de pressão (1), sendo que um elemento de filtro (2) para cada rotação atravessa um ciclo de filtro, que apresenta zonas de filtro em fase líquida e gasosa, ainda com canais de filtrado (4'), que são conectados entre os elementos de filtro (2) e saídas de filtrado (14, 15) separadas para cada zona de filtro, bem como uma instalação para controle das distintas zonas de filtrado por meio de disco de controle (44), sendo que o disco de controle (44) apresenta saídas de filtrado para fase líquida e gasosa. ele é sobretudo caracterizado pelo fato de que, vista em direção do ciclo de filtro, antes da saída do filtrado da fase líquida é prevista uma zona de ventilação (46). assim, de maneira conveniente, pode ser descarregado e distendido o ar pressurizado contudo nos elementos de filtro (2) e tubos de filtrado (4').

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "FILTRO PARA FILTRAGEM CONTÍNUA DE UMA SUSPENSÃO SOB PRES- SÃO". [001] A presente invenção refere-se a um filtro para filtragem con- tínua de uma suspensão sob pressão com um recipiente de pressão, elementos de filtro rotativos, que ficam dispostos no recipiente de pressão, sendo que um elemento de filtro para cada rotação atravessa um ciclo de filtro, que apresenta zonas de filtro em fase líquida e gaso- sa, ainda com canais de filtrado, que são conectados entre os elemen- tos de filtro e saídas de filtrado separadas para cada zona de filtro, bem como uma instalação para controle das distintas zonas de filtrado por meio de disco de controle, sendo que o disco de controle apresen- ta saídas de filtrado para fase líquida e gasosa. [002] Filtros do tipo acima mencionado são empregados como filtro de pressão para drenagem entre outros de suspensões de mate- rial fibroso, mas sobretudo também de suspensões com sólidos mine- rais, como carvão ou minérios, para se obter um maior grau de drena- gem, isto é, um maior teor seco. Um exemplo de um filtro de pressão para suspensões de material fibroso é descrito na DE 36 14 668 A1. Aí é mostrado um filtro de disco de pressão, mas também podem ser empregados em princípio filtros de tambor de pressão. Um ciclo de filtração consiste usualmente na assim formação de torta, isto é, cons- tituição de uma torta de filtro ou, no caso de suspensões de material fibroso, de uma esteira de filtro no elemento de filtro. Em seguida, em geral se fala de tortas de filtro, embora isso no entanto compreenda igualmente uma esteira de filtro de materiais fibrosos. Essa formação de torta pode também se dar em vários estágios, como o descreve a DE 36 14 668 A1. Outra variante de um filtro de pressão está descrita na EP 0 596 857 A1. Após formação da torta de filtro, a mesma é atra- vessada com ar soprado. Com filtros a vácuo, aí o líquido contido na torta de filtro é aspirado; em filtros de pressão comprimido pela pres- são maior. Como próximo estágio no ciclo de filtração, pode ainda ser prevista uma lavagem da torta de filtro, sendo então também aí o líqui- do de lavagem de novo removido da torta de filtro pela diferença de pressão que se encontra no elemento de filtro (vácuo ou pressão in- terna da caldeira). Em seguida, a torta de filtro é removida do elemento de filtro, podendo isso ocorrer por jato de água ou de ar (esteira de fi- bras), um impacto de retorno de ar comprimido ou raspador. Começa então um novo ciclo de filtração. No início do ciclo de filtração deve então ser garantido que célula de filtro e tubo de filtrado, em que tam- bém podem estar dispostas várias células de filtro, esteja ventilada. No caso da filtração a pressão, o volume da(s) célula(s) de filtro e do tubo de filtrado se encontra abaixo da pressão de trabalho na caldeira. A ventilação ocorre assim pela distensão de pressão na pressão atmos- férica predominante fora da caldeira no início da zona de formação de torta abruptamente e conduz a consideráveis impactos de pressão, turbilhonamentos e turbulências na zona de formação de torta. A quan- tidade de ar expandida é então usualmente e volumetricamente consi- derável, maior do que a quantidade de filtrado a ser descarregada na zona de formação de torta. [003] O objetivo é oferecer um dispositivo que evite essa desvan- tagem. [004] A invenção é portanto caracterizada pelo fato de que, vista em direção do ciclo de filtro, antes da saída do filtrado da fase líquida (zona de formação de torta) é prevista uma zona de ventilação. Graças a essa particular descarga do ar do sistema antes da formação de tor- ta propriamente dita, a zona da formação de torta pode ser acalmada, o que conduz a uma constituição de torta essencialmente mais unifor- me, pois são evitados impactos de pressão. [005] Outra execução vantajosa da invenção é caracterizada pelo fato de que as saídas de filtrado separadas são unidas com recipientes de separação, que ficam dispostos em um nível inferior, podendo os recipientes de separação ser conectados com as saídas de filtrado por meio de assim chamados tubos de queda barométricos, que apresen- tam um comprimento vertical de 6 a 10 m. Devido aos tubos de queda barométricos, também chamados de pé barométrico ou geodético, re- sulta uma pressão de aspiração adicional na zona de formação de tor- ta, que leva, consequentemente, a uma melhor desidratação e/ou a uma maior potência de vazão. [006] Uma conveniente execução da invenção é caracterizada pelo fato de que a zona de ventilação está unida com o recipiente de separação por um conduto separado. [007] Assim é garantido que o ar de pressão expandido separado do sistema seja descarregado e, em seguida, nos tubos de queda haja quase exclusivamente uma coluna de líquido, com o que continua ga- rantida a pressão de aspiração barométrica. Estando contido ar dema- siado nos tubos de queda, essa coluna de líquido se rompería e não poderia se estabelecer uma pressão de aspiração. [008] A invenção será então descrita a título de exemplo com ba- se nos desenhos, em que mostram: [009] Fig. 1 - uma instalação de filtração a pressão segundo o estado da técnica, [0010] Fig. 2 - a estrutura de uma cabeça de controle segundo o estado da técnica, [0011] Fig. 3 - um disco de controle segundo a invenção, e [0012] Fig. 4 - uma vista esquemática de uma disposição de acor- do com a invenção. [0013] A fig. 1 mostra um filtro de ar com base em um filtro de dis- co a título de exemplo com um disco de filtro segundo o estado da téc- nica. A invenção pode naturalmente ser também aplicada a filtros de disco com vários discos de filtro ou filtros de tambor, em que as células de filtro ficam dispostas pela periferia de um tambor. Nesse sistema de filtração a pressão, por exemplo suspensão mineral de uma prepara- ção de minério ou carvão é aspirada de um reservatório 20 com me- canismo agitador 32’ com correspondente pressão prévia de uma bomba 21 e bombeada por cima por um dispositivo de saída de filtrado 30 para dentro da cuba de filtro 3. A cuba de filtro 3 está instalação na caldeira de pressão 1. Para evitar concentrações de material sólido, a cuba é conduzida com permanente transbordamento 12 e escoamento 13. O fluxo de passagem da cuba de filtro 3 com turvação ou homoge- neização de turvação é auxiliado por um mecanismo agitador 18. A corrente de transporte da bomba de alimentação de turvação 21 se ajusta automaticamente pelo motor elétrico regulado por um transfor- mador de frequência em função da quantidade de transbordamento de turvação. A quantidade de transbordamento de turvação é detectada por um ponto de medição de fluxo de passagem 37. A corrente de transbordamento 12 e a corrente de saída 13 fluem com queda gravi- métrica para dentro de um recipiente de coleta de suspensão 31, exe- cutado como recipiente de agitação a pressão, com mecanismo agita- dor 32. Do recipiente de pressão 31 turvação pode ser transportada de volta ao reservatório por uma bomba controlada em nível (não repre- sentada) com tubo de aspiração mergulhado ou apenas por meio de queda de pressão. Como meio de trabalho, ao filtro 2 é alimentado ar pressurizado de uma estação de ar pressurizado, p.ex. um compressor de ar 23. O ar pode ser levando à temperatura necessária antes da entrada na câmara de pressão ainda por meio de um aquecedor 24. O filtro 2 é uma placa de filtro oca, girando sobre o eixo, com setores se- parados mutuamente contíguos, cujos compartimentos internos são respectivamente providos de uma descarga de filtrado separada. O eixo é executado, usualmente, em um lado da placa de filtro como eixo oco, em cujo interior são guiados os condutos de descarga de filtrado 25 e desembocam em aberturas de saída dispostas em uma placa de cobertura frontal do eixo oco, que ficam dispostas a iguais distâncias mútuas ao longo de uma periferia circular. A placa de cobertura frontal forma a parte rotativa da cabeça de controle. Alternativamente, os condutos de descarga de filtrado também podem ser executados como tubos de filtrado dispostos externamente na periferia do eixo, os quais desembocam nas aberturas de saída dispostas no disco de cobertura frontal do eixo oco. [0014] Em operação do disco de filtro 2, na região de imersão do disco de filtro 2 há então filtração da mistura de sólido-líquido que se encontra na cuba de filtro 3 no sentido de que líquido é pressionado pela camada de filtro para o interior dos referidos setores, enquanto que na superfície do filtro se coleta sólido como camada 19 (torta de filtro). Na caldeira de pressão 1 fora da região de imersão do disco de filtro 2 é pressionado gás de pressão pela camada de sólido formada e o líquido que se encontra ainda na camada de sólido (torta de filtro) é descarregado para o interior dos referidos setores. [0015] Assim, na operação do filtro, de um lado, incide praticamen- te líquido puro - o filtrado de formação de torta - e, de outro lado, uma mistura de gás/líquido - o filtrado de desumidificação -, cuja fração de líquido via de regra é tanto menor quanto mais longa é a imersão do referido setor da cuba de filtro 3. [0016] Via de regra, filtrado de formação de torta e filtrado de de- sumidificação são descarregados separados entre si. Para tanto, a ca- beça de controle apresenta um contradisco fixo para com o disco de cobertura frontal 10 do eixo oco, no qual o disco de cobertura frontal desliza bem encostado e é equipado com fendas periféricas, que reú- nem de um lado as aberturas de saída do disco de cobertura frontal, que conduzem o filtrado de formação de torta, e, de outro lado, as a- berturas de saída do disco de cobertura frontal, que conduzem o filtra- do de desumidificação, de modo que os dois filtrados podem ser guia- dos essencialmente por condutos de descarga separados. [0017] O filtrado de formação de torta 14 com frações tão peque- nas quanto possível de ar flui para um separador de filtrado 25, no qual é introduzido igualmente o filtrado de desumidificação 15 após resfriamento no resfriador a ar/gás 27, em que é formado condensado. O fluxo de ar de descarga sai no separador de filtrado 25 em 26 por cima. A mistura de filtrado-condensado separada pode ser correspon- dentemente descartada. O sólido desumidificado (p.ex. concentrado de carvão) é descarregado pela eclusa corrediça 7, 8, 8’, 9’. A torta de filtro retirada do disco de filtro 2 p.ex. por meio de válvula "snap-blow" 28 e ar pressurizado do compressor "snap-blow" 29 cai então em um funil de queda 6 por poços de queda dispostos em ambos os lados do disco de filtro 2. A separação "snap-flow" da torta de filtro é um pro- cesso conhecido, em que o material de filtro é desamolgado por um impacto de ar pressurizado abruptamente contra a direção de filtra- gem, o que faz saltar a torta de filtro desumidificada. Alternativamente, a torta de filtro também pode ser raspada por raspador da manta de filtro e introduzida no funil de queda 6. Do funil de queda 6, a torta de filtro passa para o recipiente de alimentação de eclusa 7. Alternada- mente então um cursor de eclusa 8, 8’ é então aberto ou fechado, com o que a torta de filtro primeiramente chega à câmara intermediária de eclusa 9 e em seguida, à descarga de torta de filtro 10. Os cursores de eclusa 8, 8’ são operados por um agregado hidráulico 34. A torta de filtro 19’ descarregada é descartada p.ex. por uma cinta de transporte 35. As quantidades de ar, vapor, alimentação, transbordamento e ex- tração de suspensão bem como a quantidade de filtrado podem ser controladas por válvulas de regulagem 36 ou os correspondentes con- dutos podem ser também totalmente bloqueados. [0018] A fig. 2 mostra, esquematicamente, a estrutura de uma ca- beça de controle com disco de controle e eixo de filtro. A cabeça de controle é em geral designada com 38. A descarga do filtro de desu- midificação ocorre por tubuladuras (conduto) 15, enquanto que o filtra- do de formação de torta é dividido em um filtrado turvo 14 e um filtrado claro 14’. As tubuladuras ou condutos tubulares 14, 14’ são executa- dos como tubos de queda barométricos e, por conseguinte, unidos com um separador de filtrado (não representado). A cabeça de contro- le 38 consiste, essencialmente, em uma parte 39 cilíndrica oca com um flange 40 no lado de entrada e um flange 41 no lado de saída. Aí, por um divisor 42 com barra de vedação 43 é obtida uma desejada dis- tribuição de filtrado turvo 14 e filtrado claro 14’. O eixo de filtro 4 é e- quipado com distintos canais de saída de filtrado 4’, podendo alternati- vamente também ser empregado um eixo com diâmetro menor e tubos de filtrado situados externamente. Pelos canais de saída de filtrado 4’ o líquido dos distintos segmentos de filtro é coletado e conduzido à extremidade do filtro, onde é aduzido à cabeça de controle 38. O filtra- do corre então por um disco de controle 44, que regula o escoamento temporal de formação de torta e desumidificação bem como expulsão de torta. Aí, a zona de formação de torta 14 é executada muito longa em comparação com a zona de desumidificação 15, pois o teor de se- cagem do sólido aí tem apenas uma importância secundária em rela- ção à recuperação do filtrado (claro). [0019] A fig. 3 mostra então um disco de controle 44 análogo ao disco de controle na fig. 3. O disco de controle apresenta uma zona de desumidificação 15 bem como uma zona de formação de torta 14. En- quanto que a zona de formação de torta 14 em operação se encontra essencialmente abaixo do nível de líquido da suspensão a ser desu- midificada, a zona de desumidificação 15 se encontra acima desse ní- vel. Resulta assim que no filtrado de formação de torta está contido pouco ar, no filtrado de desumidificação no entanto fundamentalmente ar. Depois da aspiração de secagem da torta de filtro na zona de de- sumidificação 15 ocorre um recuo de ar pressurizado pela abertura 45 no disco de controle 44. Em direção do ciclo de filtração, antes da zo- na de formação de torta 14 está disposta uma zona de ventilação 46.

Esta serve para distender o ar pressurizado, contido no segmento de filtro e no tubo de filtrado correspondente (canal de filtrado) 4’, para a pressão atmosférica sem entrar em contato com a zona de formação de torta 14. Como aí existe apenas ar, pode assim ser impedido o desgaste da aresta de entrada da zona de formação de torta 14 e, com isso, essencialmente aumentada a vida útil do disco de controle 44 e da cabeça de controle. [0020] A fig. 4 mostra, esquematicamente, a disposição de um fil- tro de pressão com caldeira de pressão 1 e por exemplo discos de fil- tro 2, que imergem numa cuba de filtro 3. Em princípio, naturalmente também pode ser empregado um filtro de tambor. A zona de formação de torta está unida com um conduto 14’ com um separador de filtrado 25, sendo que o separador de filtrado 25 fica disposto em um nível es- sencialmente menor do que a caldeira de pressão 1 com cuba de filtro 3, com o que resulta um assim chamado tubo de queda barométrico.

Dependendo do ajuste e da projeção do filtro, a diferença de altura (e com isso o comprimento vertical do tubo de queda barométrico) pode importar entre 6 e 10 m. A zona de desumidificação está igualmente unida com o separador de filtrado 25 com um conduto 15’. A zona de desumidificação de acordo com a invenção está unida com um condu- to 41’ igualmente separado com o separador de filtrado. Assim, todo o ar escapando na extremidade superior do separador de filtrado 25 po- de ser conduzido p.ex. para o ar livre por um conduto 26. Como então o ar (comprimido) distendido é descarregado separadamente dos ele- mentos de filtro e tubos de filtrado, também uma corrente de filtrado contínua pode ser mantida no conduto de filtrado de torta 14’ e, assim, um vácuo adicional. Com isso aumenta a pressão diferencial efetiva na zona de formação de torta em comparação com o atual estado da téc- nica e pode ser obtido um aumento de vazão de cerca de 5 - 15 %.

Além disso, também o ângulo para a zona de desumidificação pode ser aumentado, o que conduz adicionalmente a um aumento do teor de secagem em cerca de 1 - 2 %. [0021] Especialmente devido ao reconhecimento de que pela dis- tensão do ar que se encontra nos elementos de filtro e tubos de filtrado resultam tanto turbulências na zona de formação de torta como tam- bém não pode ser obtida uma corrente de filtrado contínua para dentro dos tubos de queda, e à descarga agora separada desse ar de disten- são em uma zona de ventilação separada, pela primeira vez a altura barométrica como também uma suspensão isenta de turbulência po- dem ser utilizadas para melhor desumidificação de suspensões sólido- líquido especialmente minerais. [0022] A invenção não está restrita aos exemplos representados, mas sim pode também ser aplicada especialmente com filtros de tam- bém bem como outros filtros de pressão contínuos.

Claims

1. Filtro para filtragem contínua de uma suspensão sob pressão com um recipiente de pressão (1), elementos de filtro (2) rota- tivos, que ficam dispostos no recipiente de pressão (1), sendo que um elemento de filtro (2) para cada rotação atravessa um ciclo de filtro, que apresenta zonas de filtro em fase líquida e gasosa, ainda com ca- nais de filtrado (4’), que são conectados entre os elementos de filtro (2) e saídas de filtrado (14, 15) separadas para cada zona de filtro, bem como uma instalação para controle das distintas zonas de filtrado por meio de disco de controle (44), sendo que o disco de controle (44) a- presenta saídas de filtrado para fase líquida e gasosa, caracterizado pelo fato de que, vista em direção do ciclo de filtro, antes da saída do filtrado da fase líquida é prevista uma zona de ventilação (46).

2. Filtro de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pe- lo fato de que as saídas de filtrado (14’, 15’) separadas são unidas com recipientes de separação (25), que ficam dispostos em um nível inferior.

3. Filtro de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pe- lo fato de que os recipientes de separação (14’, 15’) estão conectados com as saídas de filtrado por meio de assim chamados tubos de que- da (14’, 15’) barométricos, que apresentam um comprimento vertical de 6 a 10 m.

4. Filtro de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, ca- racterizado pelo fato de que a zona de ventilação (46) está unida com o recipiente de separação (25) por um conduto separado (46’) separa- do.