Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung von Flüssigkeit aus einer Mischung einer Flüssigkeit mit festen Teilchen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Flüssigkeit aus einer Mischung einer Flüs- sigkeit mit festen Teilchen, welches gekennzeichnet ist durch das Einführen der Mischung in eine längli- che Filtrierzone mit ringförmigem Querschnitt, die mindestens teilweise mit einer porösen Wand versehen ist, durch welche die Flüssigkeit aus der Filtrierzone in einen Flüssigkeitsaustritt strömen kann, eine darauffolgende Leitung der Mischung durch die Filtrierzone sowie eine Aufrechterhaltung einer Druckdifferenz zwischen der Filtrierzone und dem Flüssig- keitsaustritt,
wodurch die Flüssigkeit aus der Mischung zum Durchtritt durch den porösen Teil der Wand in den Flüssigkeitsaustritt gebracht wird.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Aus übung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Filtrierzone durch zwei konzentrische Wände mit darin ausgebildeten Gewinden gebildet ist, wobei die Gewinde in den beiden Wänden in mindestens einem Teil ihrer Länge Steigungen mit einander entgegengesetztem Sinn aufweisen und der Querschnitt mindestens eines Teiles der durch das Gewinde gebildeten Nuten sich in beiden Wänden in entgegengesetztem Sinne von einem Maximum zu einem Minimum verändert, und dass mindestens ein Teil der Wände porös ist und den Durchtritt von Flüssigkeit aus der Filtrierzone in einen Flüssigkeits- austritt gestattet.
Vorzugsweise sind Mittel vorgesehen, welche eine Bewegung der Mischung in der Filtrierzone auch in einer anderen Richtung als der Längsrichtung herbeiführen.
So kann z. B. mindestens eine der Wände der Filtrierzone gegenüber der anderen drehbar sein, und es können in einer oder beiden Wänden der Kammer schraubenförmige Gewinde und/oder Nuten ausgebildet sein.
Der poröse Teil der Wände weist vorzugsweise die Form eines oder mehrerer Gewinde auf, die in den die konzentrischen Wände der Filtrierzone bildenden Teile ausgebildet sind.
Die beiden die Wände bildenden Teile, ein Schneckenteil und ein Gefässteil können beide feststehend sein, oder es kann einer dieser Teile oder beide rotieren. Die Drehgeschwindigkeit eines oder beider Teile kann unveränderlich oder auch veränderlich sein. Vorzugsweise bildet der innere Teil, der Schneckenteil, einen Rotor und der diesen umge bende Gefässteil einen Stator.
Die Vorrichtung zur Ausübung der vorliegenden Erfindung kann in weiten Grenzen abgeändert werden. So kann z. B. eine Anzahl von Abschnitten vorgesehen sein, in welchen der Querschnitt der schrau benförmigen Nuten verschieden ist. Der Querschnitt der Nuten kann durch Veränderung der Breite dieser Nuten, wie auch durch Änderung deren Tiefe verändert werden. Erfindungsgemäss wird einer Änderung der Tiefe der Nuten der Vorzug gegeben. Dabei wird vorzugsweise der grösste Querschnitt dadurch erzielt, dass die Nut die volle radiale Tiefe des durch die Nuten gebildeten Kanales erhält, und der minimale Querschnitt wird dadurch erzielt, dass sich die Tiefe der Nut kontinuierlich auf Null vermindert.
Dabei verändern sich vorzugsweise die Querschnitte der Nuten im Schneckenteil und im Gefässteil derart, dass das Material, welches entlang des Kanales strömt, welcher durch Zusammenwirkung der Nuten im Schneckenteil und im Gefässteil gebildet wird, aus der Nut in einem Teil in die Nut im anderen Teil und umgekehrt übertragen wird, bevor dieses aus der Vorrichtung entfernt wird. Zwecks Erzielung einer zuverlässigen Förderung der festen Teilchen tritt vorzugsweise das Material zuletzt aus der Nut im Schneckenteil aus, wodurch eine genaue und gleichmassige Förderung am Austrittsende erzielt wird.
Bei einer bevorzugten Ausführung ist auch der Abstand zwischen den Gewinden des Schneckenteiles und des Gefässteiles mittels einer besonderen Verstellvorrichtung, welche sich zwischen beiden diesen Teilen befindet, axial verstellbar. Diese Verstellung des Abstandes kann dazu dienen, die Stufe von Vermischung zu verändern, die Beschaffenheit und Dicke der Schicht der festen Teilchen, welche sich in Berührung mit der porösen Oberfläche befinden, zu beeinflussen oder auch zum Ausgleich einer Abnüt- zung der Gewinde.
Der poröse Teil der Wände kann den vorstehenden Teil der Gewinde und/oder die Nuten enthalten, und zwar im Schneckenteil wie auch im Gefässteil.
Wenn ein Teil der Oberfläche des Schneckenteiles porös ist, so sind im Schneckenteil Kanäle vorgesehen, welche den porösen Teil mit Mitteln zum Austritt der Flüssigkeit verbinden.
Wenn ein oder mehrere Teile der Oberfläche des Gefässteiles porös sind, so können die äusseren Flächen jedes der porösen Teile mit Mitteln zum Sammeln der durch die porösen Teile durchtretenden Flüssigkeit versehen sein. Die Mittel zum Sammeln der Flüssigkeit können voneinander getrennt sein oder können miteinander in offener oder regelbarer Verbindung stehen, oder sie können schliesslich miteinander verbundene Gruppen oder Folgen bilden.
Die Beschaffenheit der porösen Oberfläche kann verschieden sein, je nach der Beschaffenheit der Komponenten der Mischung, mit welchen sie zusammenwirkt, oder welche voneinander getrennt werden sollen. So z. B., wenn sehr feine feste Teilchen, wie dies bei industriellen Prozessen oft der Fall ist, nicht durch den porösen Teil oder die porösen Teile der Wände durchtreten sollen, so muss ein Material mit sehr feinen Poren verwendet werden.
Das Material, welches zur Ausbildung des porö- sen Teiles oder der porösen Teile der Vorrichtung dient, kann poröses Metall sein. Bei einem bekannten von der Pall Corporation (USA) vertriebenen porö- sen Metall werden z. B. Teilchen der Grosse von 1 Mikron zurückgehalten. Es können jedoch auch andere poröse Materialien Verwendung finden, so z. B.
Kunstharze oder keramische Materialien.
In Fällen, in welchen die Temperatur während des Verfahrens beeinflusst werden soll, wie z. B. bei Prozessen, bei denen ein Auslaugen erfolgt, bei welchen die Beschaffenheit und Menge des ausgelaugten Materials auf Änderungen der Temperatur sehr empfindlich sein kann, kann die Vorrichtung zur Aus übung des erfindungsgemässen Verfahrens mit Mit teln zur Heizung oder zur Kühlung versehen sein, wie z. B. mit einem heizenden oder kühlenden Mantel, der mit Dampf, Ö1 oder einem Kühlmittel gespeist wird, oder es können elektrische Heizkörper oder andere bekannte Mittel zum Heizen oder zum Kühlen verwendet werden, die von Fall zu Fall entsprechend der betreffenden Funktion der Vorrichtung ausgebildet sein können.
Es ist möglich, die Vorrichtung so auszubilden, dass eine Verminderung des Radius des Schneckenteiles und des Gefässteiles in der Richtung zum Austrittsende erfolgt. Dadurch entsteht eine Verminderung des Querschnittes des Kanales, welcher durch die Zusammenwirkung der Gewinde der beiden Teile entsteht, wodurch auf die Mischung bei ihrem Weg durch den Kanal ein sich erhöhender Druck ausgeübt wird.
Die Materialien, welche beim Bau der Vorrichtung verwendet werden, hängen weitgehend von der Beschaffenheit der Materialien, die in der Vorrichtung getrennt werden sollen, ab. Sie sollen jedoch vorzugsweise korrosionsfest und/oder widerstandsfä- hig gegen Abrasion sein. Die Oberflächen der Vorrichtung, welche mit den zu behandelnden Materialien in Berührung kommen, können auch mit Materialien beschichtet sein, welche die erwähnten Eigenschaften aufweisen.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann auch automatisch geregelt werden, durch Einstellung der Speisemenge und des Druckes der zu behandelnden Materialien.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann auf einem weiten Gebiet von industriellen Prozessen Anwendung finden, und zwar überall, wo eine Entfernung einer Flüssigkeit aus einer Mischung einer Flüssigkeit mit festen Teilchen erforderlich ist, wie z. B. aus einer Suspension oder einer breiförmigen Masse.
Die an den porösen Flächen verwendete Druckdifferenz ist von der zu behandelnden Mischung ab hängig und auch von der angestrebten Stufe der Filtrierung. Für viele industrielle Trennprozesse hat sich dabei eine Druckdifferenz von ungefähr 7 atü als geeignet erwiesen. Die verwendete Vorrichtung ist allerdings insbesondere für eine Arbeit bei sehr hohen Drücken geeignet und auch für die Anwendungen, wo durch Verarbeitung einer vorgewärmten breiförmigen Mischung die Geschwindigkeit der Filtrierung vergrössert werden kann und somit in bedeutendem Masse die Leistung pro Einheitsvolumen der Vorrichtung, und zwar durch Verminderung der Viskosität der flüssigen Komponente, die in diesem Falle als der zu gewinnende Teil betrachtet werden kann.
Es ist möglich, eine Reihe der erfindungsgemäss vorgesehenen Filtrier-Vorrichtungen in Serie zu verwenden, wobei die aus einer Vorrichtung austretende feste Masse mit frischer Flüssigkeit vermischt werden kann, wonach die resultierende Mischung oder der Brei der nächsten Vorrichtung zugeführt wird. Dieser Vorgang ist insbesondere bei Prozessen anwendbar, bei welchen die feste Masse das zu gewinnende Produkt ist, z. B., wo die festen Teilchen gewaschen werden, zwecks Beseitigung eines sie umgebenden, löslichen Materials, oder bei Prozessen, wo eine Auslaugung mit Gegenstrom erfolgt, z. B. bei der Extraktion eines löslichen Metalles aus einem Erz.
Bei Wasch-Prozessen kann das feste Material in einer Reihe von Stufen mit einer oder mehreren Flüssig- keiten gewaschen werden, welche gleich wie die ursprüngliche Flüssigkeit oder von dieser verschieden sein können.
Ein besonderer Vorteil des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass das zu behandelnde Material dem porösen Medium in einer Schicht zugeführt wird, deren Dicke durch die Geometrie der Zone, z. B. des Schneckenteiles und des Gefässteiles, wenn diese die Zone begrenzen, bestimmt ist. Da es die Vorrichtung ermöglicht, dauernd eine neue Schicht des zu behandelnden Materials dem porösen Teil oder den porösen Teilen der Vorrichtung zuzuführen, ist die Geschwindigkeit der Trennung der Materialien, bezogen auf eine Einheit der porösen Oberfläche sehr gross und übersteigt bedeutend die Geschwindigkeiten, welche mit den bekannten Vorrichtungen erzielbar sind. Es ist daher möglich, eine gewünschte Stufe der Trennung in einer relativ kurzen Zeit bzw. einem relativ kurzen Zeitintervall zu erzielen.
Die optimale Geschwindigkeit des Filtriervorganges kann auch durch Einstellung der Dicke der zu behandelnden Schicht eingestellt werden, wobei diese Schicht unabhängig ist von der Speisemenge und einzig bestimmt ist durch die Charakteristik des Verhältnisses der Schichtdicke zur Geschwindigkeit der Filtrierung der zu behandelnden Mischung. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Vorrichtung in einem grossen Bereich von Temperaturen und Drücken anwendbar ist. Ausserdem kann die Temperatur bzw. der Druck konstant gehalten oder verändert werden. Auf diese Weise kann ein stark veränderlicher Druck-Gradient in der Vorrichtung erzielt werden, welcher mit einem Austritt der zusammengepressten festen Teilchen in Form eines Kuchens bei atmosphärischem Druck endet.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist im Patent Nr. 19/65 beschrieben.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert.
In dieser zeigen
Fig. 1 eine Vorrichtung, die erfindungsgemäss für die Trennung einer Flüssigkeit aus einer Mischung einer Flüssigkeit mit einem festen Stoff verwendet werden kann ;
Fig. 2 einen Teil der Vorrichtung aus Fig. 1 in vergrössertem Massstab und
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 111-111 in Fig. 1.
Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Filtriereinheit, die mit 2 bezeichnet ist, ist auf einem Rahmen montiert, welcher eine Reihe von Stützen, Profile und Winkeln 4 enthält, welcher Rahmen zur Erhöhung seiner Steifigkeit auf dem Boden festgeschraubt sein kann. Der Filtrierteil der Vorrichtung enthält einen Schneckenteil 6, der in einem Gefässteil 8 koaxial drehbar gelagert ist. Der Gefässteil 8 ist fest mit dem Rahmen 4 verbunden. Im drehbaren Schneckenteil 6 ist eine schraubenförmige Nut 10 und im Gefässteil 8 eine Nut 12 mit entgegengesetztem Sinn der Steigung ausgebildet.
Weiter sind im Gefässteil und im Schneckenteil schraubenförmige Nuten 14 bzw. 16 ausgebildet. Über den schraubenförmigen Nuten 14 und 16 befinden sich schraubenförmige Streifen 18 aus porösem Metall. Der Schneckenteil 6 ist mit einer grösseren Anzahl von Kanälen 20 versehen, welche die schraubenförmigen Nuten 16 mit dem hohlen Innenraum des Schneckenteiles 6 verbinden. Die schraubenförmigen Nuten im Gefässteil 8 sind mittels einer grösseren Anzahl von Bohrungen 24, die im Gefässteil 8 ausgebildet sind (Fig. 3), mit einem Austrittskanal 22 für die Flüssigkeit verbunden.
An einem Ende des Innenraumes 17 des Schnekkenteiles 6 ist eine Austrittsöffnung 26 ausgebildet, die wahlweise entweder mit einem Austrittskanal 28 für die Flüssigkeit verbunden werden kann oder mit einem hohlen zentralen Rohr 30 des Schneckenteiles 6.
In Fortsetzung des Schneckenteiles und des Ge fässteiles befindet sich ein mit 32 bezeichneter Teil zur Erzielung dynamischen Druckes, welcher sich von den beiden erwähnten Teilen insbesondere dadurch unterscheidet, dass in diesem weder die porö- sen metallischen Streifen 18 noch den Bohrungen 20, 24 entsprechende Bohrungen vorgesehen sind.
Konzentrisch mit einer Welle 34 ist ein flan schenförmiger Teil 32'angeordnet, welcher durch Stellmotoren 36 aus der in Fig. 1 gezeichneten Stellung in eine Stellung beweglich ist, in welcher dessen Fläche von dem Ende 38 des Gefässteiles 8 entfernt ist und dieses nicht berührt.
Der Schneckenteil erhält einen Antrieb vom Motor 40 über eine Antriebswelle 42 und eine Welle 44, die in einer Lageranordnung 46 gelagert ist.
Durch die Drehung eines Gewindeteiles (48) kann eine axiale Einstellung des Schneckenteiles 6 erzielt werden, und zwar wird, je nach der Drehrichtung dieses Teiles entweder der Schneckenteil 6 aus dem Ge fässteil 8 hinaus oder es wird der Schneckenteil 6 in den Gefässteil 8 hinein bewegt, so dass eine Einstellung des Abstandes zwischen dem im Schneckenteil und im Gefässteil durch die schraubenförmigen Nuten gebildeten Gewinde möglich ist.
Eine Flüssigkeitsdichtung 50 verhindert ein Austreten der durch den Eintrittskanal 52 zugeführten Mischung ins Lager 46. Eine Öffnung 52'ist für den Abfluss der aus der Dichtung 50 austretenden Flüs- sigkeit vorgesehen.
Die Vorrichtung ist weiter mit einer grösseren Anzahl von Dichtungsringen 54 des O-Ring-Typs versehen.
Bei einer Inbetriebsetzung der Vorrichtung wird der flanschenförmige Teil 32'zuerst durch die Stellmotoren 36 in die in Fig. 1 dargestellte Stellung gebracht und das zu filtrierende Material wird in die Vorrichtung durch den Eintrittskanal 52 eingeführt.
Der Schneckenteil wird mit Hilfe des Motors 40 in eine rotierende Bewegung gebracht, wodurch die in die Vorrichtung eingeführte Mischung im Zwischenraum zwischen den schraubenförmigen Nuten 10 des Schneckenteiles 6 und den schraubenförmigen Nuten 12 des Gefässteiles 8 in der Richtung zum Teil 32 bewegt wird. Während seiner Bewegung entlang der Vorrichtung wird das Material aus den schraubenför- migen Nuten 10 in die schraubenförmigen Nuten 12 überführt und zwar infolge der Änderungen des Querschnittes von einem Maximum zu einem Minimum dieser schraubenförmigen Nuten.
Sobald sich in der Vorrichtung ein gewünschter Druck aufgebaut hat, wird der Teil 32'durch Verminderung des Drukkes der Stellmotoren 36 aus der in Fig. 1 dargestellten Stellung in eine vom Ende 38 des Gefässteiles 8 entferntere Stellung gebracht.
Die in der Mischung enthaltene Flüssigkeit dringt durch die porösen metallischen Streifen 18 und die Bohrungen 20 in die Austrittsöffnung 26 und durch die Bohrungen 24 in den Austrittskanal 22 für die Flüssigkeit. Von der Austrittsöffnung 26 kann die Flüssigkeit entweder in den Austrittskanal 28 geführt werden, aus welchem sie in die Öffnung 52'gelangt, oder sie kann in das Rohr 30 geführt und durch das Ende der Welle 34 entfernt werden. Wenn die Flüs- sigkeit auf diese an zweiter Stelle genannte Art entfernt werden soll, so muss eine Saugvorrichtung an das Ende der Welle 34 angeschlossen werden.
Wenn die aus der Mischung entfernte Flüssigkeit und die in der Flüssigkeitsdichtung 50 verwendete Flüssigkeit nicht weiter benötigt werden, so kann eine Strömung der Flüssigkeit aus dem Innenraum des Schneckenteiles 6 durch die Austrittsöffnung 26 und den Aus trittskanal 28 zugelassen werden, wo sich diese mit der Flüssigkeit aus der Flüssigkeitsdichtung vermischt und durch die Öffnung 52'abfliesst. Sobald jedoch beide Flüssigkeiten getrennt bleiben sollen, muss an das Ende der Welle 34 eine Saugvorrichtung angeschlossen werden, wobei das Filtrat durch das Rohr 30 abgesaugt wird.
Die festen Bestandteile der ursprünglichen Mischung von festen Teilen mit einer Flüssigkeit werden durch die ganze Filtriervorrichtung geführt und treten aus dieser durch den Zwischenraum zwischen dem Teil 32'und dem Ende 38 des Gefässteiles 8 aus, nachdem der Teil 32'vom Ende 38 entfernt wurde.
Method and apparatus for removing liquid from a mixture of a liquid with solid particles
The invention relates to a method for removing liquid from a mixture of a liquid with solid particles, which is characterized by introducing the mixture into an elongated filter zone with an annular cross-section, which is at least partially provided with a porous wall through which the liquid can flow from the filter zone into a liquid outlet, a subsequent conduction of the mixture through the filter zone and maintenance of a pressure difference between the filter zone and the liquid outlet,
whereby the liquid from the mixture is caused to pass through the porous part of the wall into the liquid outlet.
The device according to the invention for practicing the method is characterized in that the filtration zone is formed by two concentric walls with threads formed therein, the threads in the two walls having slopes with opposite directions in at least part of their length and the cross section at least one Part of the grooves formed by the thread changes in both walls in opposite directions from a maximum to a minimum, and that at least part of the walls is porous and allows the passage of liquid from the filter zone into a liquid outlet.
Means are preferably provided which bring about a movement of the mixture in the filtration zone also in a direction other than the longitudinal direction.
So z. B. at least one of the walls of the filtration zone can be rotatable relative to the other, and helical threads and / or grooves can be formed in one or both walls of the chamber.
The porous part of the walls is preferably in the form of one or more threads formed in the parts forming the concentric walls of the filtration zone.
The two parts forming the walls, a screw part and a vessel part, can both be stationary, or one of these parts or both can rotate. The speed of rotation of one or both parts can be fixed or also variable. The inner part, the screw part, preferably forms a rotor and the vessel part surrounding this forms a stator.
The apparatus for practicing the present invention can be varied within wide limits. So z. B. a number of sections can be provided in which the cross section of the helical grooves is different. The cross-section of the grooves can be changed by changing the width of these grooves, as well as by changing their depth. According to the invention, preference is given to changing the depth of the grooves. The largest cross section is preferably achieved in that the groove has the full radial depth of the channel formed by the grooves, and the minimal cross section is achieved in that the depth of the groove is continuously reduced to zero.
The cross-sections of the grooves in the screw part and in the vessel part preferably change in such a way that the material which flows along the channel, which is formed by the interaction of the grooves in the screw part and in the vessel part, moves from the groove in one part into the groove in the other part and vice versa before it is removed from the device. In order to achieve reliable conveyance of the solid particles, the material preferably emerges last from the groove in the screw part, as a result of which an exact and uniform conveyance is achieved at the outlet end.
In a preferred embodiment, the distance between the threads of the screw part and the vessel part can also be axially adjusted by means of a special adjusting device which is located between these two parts. This adjustment of the distance can serve to change the level of mixing, to influence the nature and thickness of the layer of solid particles which are in contact with the porous surface or to compensate for wear on the thread.
The porous part of the walls can contain the protruding part of the threads and / or the grooves, both in the screw part and in the vessel part.
If a part of the surface of the screw part is porous, channels are provided in the screw part which connect the porous part with means for the exit of the liquid.
If one or more parts of the surface of the vessel part are porous, then the outer surfaces of each of the porous parts can be provided with means for collecting the liquid passing through the porous parts. The means for collecting the liquid can be separate from one another or can be in open or controllable communication with one another, or they can ultimately form groups or sequences connected to one another.
The nature of the porous surface can vary depending on the nature of the components of the mixture with which it cooperates or which are to be separated from one another. So z. B. If very fine solid particles, as is often the case in industrial processes, are not to pass through the porous part or parts of the walls, a material with very fine pores must be used.
The material which is used to form the porous part or parts of the device can be porous metal. In a known porous metal sold by Pall Corporation (USA), z. B. Particles the size of 1 micron retained. However, other porous materials can also be used, e.g. B.
Synthetic resins or ceramic materials.
In cases where the temperature is to be influenced during the process, e.g. B. in processes in which leaching takes place, in which the nature and amount of the leached material can be very sensitive to changes in temperature, the device for exercising the inventive method can be provided with means for heating or cooling, such as z. B. with a heating or cooling jacket, which is fed with steam, oil or a coolant, or it can be used electric radiators or other known means for heating or cooling, which are designed from case to case according to the function of the device can.
It is possible to design the device in such a way that the radius of the screw part and the vessel part is reduced in the direction towards the outlet end. This results in a reduction in the cross-section of the channel, which is created by the interaction of the threads of the two parts, whereby an increasing pressure is exerted on the mixture as it travels through the channel.
The materials used in constructing the device depend largely on the nature of the materials that are to be separated in the device. However, they should preferably be corrosion-resistant and / or resistant to abrasion. The surfaces of the device which come into contact with the materials to be treated can also be coated with materials which have the properties mentioned.
The method according to the invention can also be regulated automatically by setting the amount of feed and the pressure of the materials to be treated.
The method according to the invention can be used in a wide range of industrial processes, specifically wherever a liquid has to be removed from a mixture of a liquid with solid particles, such as e.g. B. from a suspension or a pulpy mass.
The pressure difference used on the porous surfaces depends on the mixture to be treated and also on the desired filtration level. A pressure difference of approximately 7 atm has proven to be suitable for many industrial separation processes. The device used is, however, particularly suitable for working at very high pressures and also for applications where the rate of filtration can be increased by processing a preheated pulpy mixture and thus, to a significant extent, the performance per unit volume of the device, namely by reducing it the viscosity of the liquid component, which in this case can be considered the part to be recovered.
It is possible to use a number of the filter devices provided according to the invention in series, whereby the solid mass emerging from one device can be mixed with fresh liquid, after which the resulting mixture or slurry is fed to the next device. This process is particularly applicable to processes in which the solid mass is the product to be recovered, e.g. Where the solid particles are washed to remove any surrounding soluble material, or in processes where countercurrent leaching occurs, e.g. B. in the extraction of a soluble metal from an ore.
In washing processes, the solid material can be washed in a series of stages with one or more liquids, which can be the same as or different from the original liquid.
A particular advantage of the method according to the present invention is that the material to be treated is fed to the porous medium in a layer, the thickness of which is determined by the geometry of the zone, e.g. B. the screw part and the vessel part, if these delimit the zone, is determined. Since the device makes it possible to continuously supply a new layer of the material to be treated to the porous part or parts of the device, the speed of the separation of the materials, based on a unit of the porous surface, is very high and significantly exceeds the speeds with the known devices can be achieved. It is therefore possible to achieve a desired level of separation in a relatively short time or a relatively short time interval.
The optimum speed of the filtering process can also be set by adjusting the thickness of the layer to be treated, this layer being independent of the amount of food and solely determined by the characteristic of the ratio of the layer thickness to the rate of filtration of the mixture to be treated. Another advantage of the invention is that the device can be used over a wide range of temperatures and pressures. In addition, the temperature or the pressure can be kept constant or changed. In this way, a highly variable pressure gradient can be achieved in the device which ends with the compressed solid particles emerging in the form of a cake at atmospheric pressure.
An apparatus for carrying out the method is described in patent no. 19/65.
The invention is explained with reference to an embodiment shown in the drawing.
In this show
1 shows a device which according to the invention can be used for the separation of a liquid from a mixture of a liquid with a solid substance;
FIG. 2 shows a part of the device from FIG. 1 on an enlarged scale, and FIG
FIG. 3 shows a section along line 111-111 in FIG. 1.
The filter unit shown in Figs. 1 to 3, which is designated with 2, is mounted on a frame which contains a number of supports, profiles and angles 4, which frame can be screwed to the floor to increase its rigidity. The filter part of the device contains a screw part 6 which is mounted coaxially rotatably in a vessel part 8. The vessel part 8 is firmly connected to the frame 4. A helical groove 10 is formed in the rotatable screw part 6 and a groove 12 is formed in the vessel part 8 with an opposite pitch.
Furthermore, helical grooves 14 and 16 are formed in the vessel part and in the screw part. Above the helical grooves 14 and 16 are helical strips 18 of porous metal. The screw part 6 is provided with a larger number of channels 20 which connect the helical grooves 16 to the hollow interior of the screw part 6. The helical grooves in the vessel part 8 are connected to an outlet channel 22 for the liquid by means of a larger number of bores 24 which are formed in the vessel part 8 (FIG. 3).
At one end of the interior 17 of the screw part 6 an outlet opening 26 is formed, which can either be connected to an outlet channel 28 for the liquid or to a hollow central tube 30 of the screw part 6.
In continuation of the screw part and the barrel part there is a part designated 32 for achieving dynamic pressure, which differs from the two mentioned parts in particular in that neither the porous metallic strips 18 nor the bores 20, 24 corresponding bores are provided.
A flange-shaped part 32 ′ is arranged concentrically with a shaft 34, which is movable by servomotors 36 from the position shown in FIG. 1 into a position in which its surface is removed from the end 38 of the vessel part 8 and does not touch it.
The screw part receives a drive from the motor 40 via a drive shaft 42 and a shaft 44 which is mounted in a bearing arrangement 46.
By rotating a threaded part (48) an axial adjustment of the screw part 6 can be achieved, depending on the direction of rotation of this part, either the screw part 6 out of the Ge gripping part 8 or the screw part 6 is moved into the vessel part 8 so that an adjustment of the distance between the thread formed in the screw part and in the vessel part by the helical grooves is possible.
A liquid seal 50 prevents the mixture supplied through the inlet channel 52 from escaping into the store 46. An opening 52 ′ is provided for the outflow of the liquid emerging from the seal 50.
The device is further provided with a larger number of sealing rings 54 of the O-ring type.
When the device is started up, the flange-shaped part 32 ′ is first brought into the position shown in FIG. 1 by the servomotors 36 and the material to be filtered is introduced into the device through the inlet channel 52.
The screw part is brought into a rotating movement with the aid of the motor 40, whereby the mixture introduced into the device in the space between the helical grooves 10 of the screw part 6 and the helical grooves 12 of the vessel part 8 is moved in the direction towards part 32. During its movement along the device, the material is transferred from the helical grooves 10 into the helical grooves 12 as a result of the changes in the cross section from a maximum to a minimum of these helical grooves.
As soon as a desired pressure has built up in the device, the part 32 ′ is moved from the position shown in FIG. 1 into a position further away from the end 38 of the vessel part 8 by reducing the pressure of the servo motors 36.
The liquid contained in the mixture penetrates through the porous metallic strips 18 and the bores 20 into the outlet opening 26 and through the bores 24 into the outlet channel 22 for the liquid. From the outlet opening 26 the liquid can either be guided into the outlet channel 28, from which it reaches the opening 52 ′, or it can be guided into the pipe 30 and removed through the end of the shaft 34. If the liquid is to be removed in this manner mentioned in the second place, a suction device must be connected to the end of the shaft 34.
If the liquid removed from the mixture and the liquid used in the liquid seal 50 are no longer required, a flow of the liquid from the interior of the screw part 6 through the outlet opening 26 and the outlet channel 28 can be permitted, where it is mixed with the liquid mixed out of the liquid seal and flows out through the opening 52 '. However, as soon as the two liquids are to remain separate, a suction device must be connected to the end of the shaft 34, with the filtrate being sucked off through the pipe 30.
The solid constituents of the original mixture of solid parts with a liquid are passed through the entire filtering device and emerge from it through the space between the part 32 ′ and the end 38 of the vessel part 8 after the part 32 ′ has been removed from the end 38.