DE3136905A1

DE3136905A1 - Druckfilter fuer die abscheidung von rueckstaenden aus der nassveraschung pu-haltiger abfaelle

Info

Publication number: DE3136905A1
Application number: DE19813136905
Authority: DE
Inventors: Ewald 6831 Oberhausen Heilig; Stefan 6720 Speyer Kowa; Jürgen 7513 Stutensee Plessing; Günter 7520 Bruchsal Schubert; Herbert Dr. 7504 Weingarten Wieczorek
Original assignee: Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Priority date: 1981-09-17
Filing date: 1981-09-17
Publication date: 1983-03-31
Also published as: CH653910A5; DE3136905C2; JPH0248075B2; JPS5864105A

Description

Druckfilter für die Abscheidung von
Rückständen aus der Naßveraschung Pu-haltiger Abfälle.
Beschreibung: Die Erfindung betrifft ein Druckfilter für die Abscheidung vonRückständen aus der Naßveraschung Pu-haltiger Abfälle in einem Gehäuse mit Deckel und Zulauf für die Abfälle, in dem eine Trennung der Abfälle und des Filtrates erfolgt.
Die bisher übliche Trennung von Abfall und Filtrat erfolgte durch Verdampfung der zur Naßveraschung verwendeten Säure, z.B. Schwefelsäure, bei 4500C #HEDL-TME 79-64, S. 3-5z. Diese Art der Trennung bringt jedoch ein hohes Gefahrenspotential, zumindest wenn in einer Box zu arbeiten ist, da Temperaturen bis 4500C hohe Wärmekapazitäten der Stahlkokillen erzeugen, in denen die Trennung zu erfolgen hat.
Demzufolge kann der Trennprozeß nur langsam ausgeführt werden, denn es sind Auf- und Abkühlzeiten von ca. 10 Stunden notwendig. Korrosionsprodukte, die beim Austreiben der Schwefelsäure durch Abtrag der Kokillen entstehen,erschweren zudem die nachträglich durchzuführende Abtrennung des Pu. Auch erhöhen sich die Anforderungen an die Abdichtung der Kokille aufgrund der auftretenden Schwefelsäuredämpfe.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nunmehr darin, ein Druckfilter der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß mit ihm eine schnelle Filtration auch unter Raumtemperaturbedingungen ohne beweglich Teile durchführbar ist.
Die Lösung dieser Aufgabe ist in den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 aufgezeigt.
Die übrigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen der Erfindun#g wieder.
Die besonderen Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß der Filterkuchen auf einem schnell und einfach einsetzbaren Siebkorb entsteht und die Trennung von Druck bzw. Auslaufzone durch eine Dichtung mit achsialer Wirkung an der Unterseite des Siebkorbes erfolgt. Weiterhin wird der Anpreßdruck für die Dichtung vom Betriebsdruck über die Filterfläche im-Siebkorb bewirkt. Eine mechanische Voranpressung erweist sich als u#nnötig, könnte aber im Filter vorges#ehen werden.
Die Entnahme des Kuchens aus dem Filter wird lediglich aufgeteilt in zwei Schritte: - Herausnahme des Siebkorbes mit dem Filterkuchen aus dem Filtergehäuse und Ersatz durch ein leeres Gebinde und - Entnahme des Filterkuchens aus dem Korb erst am Ort der Weite#rverarbeitung.
Dies hat die Vorteile, daß - der Zeitbedarf gering ist, d.h. der Filterzyklus wird kürzer bzw. die Kapazität des Filters höher.
- das Auswechseln der Filterkörbe sich mechanisieren läßt, - der Transport des nicht mehr pumpfähigen und noch nicht rieselfähigen Filterkuchens erleichtert wird und mechanisierbar ist, - die im vorliegenden Fall besonders wichtige Geometrie des Filterkuchens während des Transports erhalten bleibt und - die gut hantierbare Einheit Kuchen/Korb für die nachfolgenden Operationen (z.B. Trocknung) weiterverwendet werden kann.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mittels der Figur näher erläutert, wobei die Figur einen Schnitt durch ein Druckfilter wiedergibt und die aufgesetzte bzw. abgehobene Stellung des Deckels eingezeichnet ist.
Das Einscheiben-Horizontalfilter nach der Figur besteht aus dem Gehäuse 1, dem zweiteiligen Filtergehäusedeckel 2, 3, dem Filtertopf 5 mit dem Filtereinsatz 4 sowie dem herausnehmbaren Siebkorb 6, der zur Trennung von Druck- und Auslaufzone 7, 8 mittels zweier Dichtringe 9, 10 gegen den Filtereinsatz 4 bzw. Filtertopf 5 abgedichtet ist.
Der Filterdeckel besteht aus dem eigentlichen Deckel 3 und der Haube 2. Das Gehäuse 1 wird verschlossen, indem die Haube 2 auf den Topf 1 (Gehäuse) abgesenkt wird (an einem Hebezeug hängend). Dabei greifen die Klauen 11 der Haube 2 in Aussparungen am Topf 1. Durch Drehen der Haube 2 an den Hebeln 35 bis zum Anschlag greifen die Klauen 11 der Haube 2 unter Klauen 12 am Gehäuse 1. Mit Hilfe der Spindel 13, die Haube 2 und Deckel 3 verbindet, wird der innere Deckel 3 auf das Gehäuse 1 gedrückt und die Haube 2 angehoben, so daß die Klauen 11,12 von Haube 2 und Gehäuse 1 gegeneinander gezogen werden. Die Klauen 11, 12 verhindern über Haube 2, Spindel 13 und Deckel 3 ein Anheben des Deckels 3 beim Betrieb als Druckfilter und sind somit Voraussetzung für die Abdichtung des Filtergehäuses 1.
Die Abdichtung des Gehäuses 1 wird durch ein System von 3 Dichtungen bewirkt. Aufgaben der verschiedenen Dichtungen am Deckel 3 (Betriebsdruck max 11 bar,Prüfdruck 14 bar) sind: - Abstreifring 14: Hilfsdichtung im unteren Bereich des Deckels 3. Streift Feststoffteilchen an dem Teil der Filterwand ab, wo später die Druckabdichtung erfolgen soll.
- Dichtring 15: Hauptdichtung, die den eigentlichen Druckabschluß bewirkt.
- Schutz- bzw. Kontrollring 16: in der Schulter 17 des Gehäuses 1 angeordnete Hilfsdichtung, die Leckagen durch die Bohrung 18 in der Gehäusewandung geordnet zum Stutzen 32 kanalisiert und damit verhindert, daß evtl. Leckagen aus der Hauptdichtung 15 in die Umgebung spritzen (bei Druckfiltrationen); außerdem zur Uberwachung der Hauptdichtung 15 bei Druck- und Vakuumbetrieb.
Auf der Unterseite des Filtertopfes 5 sind radiale Stege 19 angeschweißt, die der übergelaufenen Flüssigkeit erlauben, zwischen dem Boden 26 und dem Boden 37 des Gehäuses 1 zum Überlaufstutzen 20 zu fließen. Der Uberlaufstutzen 20 wird während der Filtration mit einem Absperrhahn verschlossen. In der Mitte des Einsatzes 5, 36 befindet sich der Fitratablaufstutzen 21, der mit dem Filtertopf 5 verschweißt ist. Er wird gegen das Filtergehäuse 1 durch zwei Dichtringe 22 abgedichtet.
Im Filtertopf 5 liegt der als Abstandshalter ausgebildete Filtereinsatz 4, bestehend aus einem Lochblech 23 mit beiderseitig aufgeschweißten radialen Stegen 24, 25. Dieser wird von einem Haltering 26,umgeben, der einen Dichtring 9,10 auf jeweils einer Stirnfläche trägt, wobei auf dem Dichtring 9 der Siebkorb 6 aufliegt. Diese Dichtungen 9, 10 trennen Druck- und Auslaufzone 7,8 voneinander.
Der Siebkorb 6 besteht aus einer gelochten Bodenplatte 27 mit verstärktem Außenrand 28 (Gewährleistung der planen Auflage auf der Dichtung 9) sowie der Seitenwand 29 mit den Ösen 30 für ein Hebezeug zum fernbedienten Auswechselns des Siebkorbes 6. Der Boden 27 des Siebkorbes 6 kann sich bei Durchbiegung auf die Stege 25 des Abstandshalters bzw. Filtereinsatzes 4 abstützen.
Im Siebkorb 6 liegt ein Filtertuch 31 aus vorzugsweise Polypropylen ausgebreitet auf der Bodenplatte 27 auf.
Die Stutzen am Gehäuse 1 besitzen folgende Funktionen: - zentraler Stutzen 21 im Boden 27: Sauganschluß bei Vakuumbetrieb oder Filtratablauf bei Druckbetrieb - exzentrischer Stutzen 20 im Boden 37: Suspensions-Überlauf - mittlerer Stutzen 32 in der Wand: Anschluß für Kontrolle der tragenden Dichtung 16 - äußerer Stutzen 33 in der Wand des Gehäuses 1: 1) Suspensions-Zulauf 2) Belüftung (Vakuumbetrieb) oder Druckluftanschluß (Druckfiltration) Im Filterinnenraum 38 wird-der Spalt zwischen Gehäusewand und Siebkorb 6 an der Stelle des Suspensionszuflusses 33 mit einem Einsatzstück 34 überbrückt.
Der Betrieb des Druckfilters erfolgt in den Schritten: Einsetzen des leeren Siebkorbes 6 mit Filtertuch 31 mittels Hebezeug bei geöffnetem Filtergehäuse 1.
Verschließen des Filtergehäuses 1 mit dem Deckel 3.
Befüllen des Siebkorbes 6 bzw. des Innenraumes 38 mit Suspension, bis Suspension aus dem Überlaufstutzen 20 fließt, oder mit einer vorher auf das Fassungsvermögen des Filters begrenzten Menge.
Verschließen von Zulauf 33 und Abläufen 20, 21 mittels Absperrhähnen.
Filtration durch - Auflegen von Druckluft bei Verwendung als Druckfilter bzw.
- Anlegen von Vakuum bei Nutschenbetrieb.
Dabei sind - Druckluftstutzen 33 und Filtratablaufstutzen 21 geöffnet bzw.
- Belüftungsstutzen 33 und Saugstutzen 21 geöffnet.
Das Ende der Filtration wird durch Beendigung des Filtrat flusses angezeigt.
Nach Ende der Filtration und Druckausgleich durch - Absperren des Druckluftanschlusses 33 und geöffnetem Filtratabfluß 21 - Absperren der Saugleitung und geöffnetem Belüftungs stutz en wird das Gehäuse 1 geöffnet und der Gehäusedeckel 3 abgehoben (mittels Hebezeug).
Entnehmen des Siebkorbes 6 mit dem Filterkuchen und ggf. Reinigen der Dichtungen 9, 10 unter dem Siebkorb 6.
Der Filterkuchen wird in dem Siebkorb 6 zur Weiterverarbeitung transportiert. Nach dem Entnehmen des Filterkuchens wird der Siebkorb 6 erneut im Gehäuse 1 eingesetzt.
Als Filtermaterial wird Polypropylen verwendet, das nach Gebrauch im Prozeß der Naßveraschung zerstört werden kann und somit nicht als Sekundärabfall anfällt.
Geeignet ist ein Filtertuch 31 der Porengröße 10 der Filterstärke 0,2 mm, des Durchmessers von 270 mm und der Produkt Nr. 61753 der Firma Gelman Instrument Company, USA. Die Bodenplatte 27 des Siebkorbes 6 bildet seine Stütze und besteht aus einem Lochblech,das 3 mm stark und mit Bohrungen vom Durchmesser von 3 mm und 30 % freier Durchlauffläche ist.
Die Suspension besteht aus Schwefelsäure (90 Gew.-%) und anorganischem Rückstand mit folgenden Hauptkationen: Al, Fe, -Zn, Ca, Sn und Si. Der Feststoffanteil beträgt ca. 150 g/l.
Beispiel: Das Filtertuch 31 wird in den Siebkorb 6 eingelegt und der Siebkorb 6 im Gehäuse 1 eingesetzt. Die Trübe wird auf eine Schichthöhe von 30 mm über dem Filtertuch 31 eingefüllt (Höhe des Siebkorbes 6). Das ergibt ein Volumen von 1.7 1. Dann wird der Filterdeckel 2, 3 aufgesetzt, abgedichtet und die Trübe mit einem Druck von 4 bar beaufschlagt. Das Ende des Filtrationsvorgangs ist durch Beobachtung des Druckabfalles auf Atmosphärendruck feststellbar. Auf den Filterkuchen wird abermals Trübe aufgegeben und der Filtrationsvorgang wiederholt. Es wurden bis zu 4 Filtrationen durchgeführt, bevor der Filterkuchen vom Filtertuch 31 entfernt wurde. Der Filtrationsvorgang ist erfolgreich, wenn der Filterkuchen trocken und das Filtrat klar werden.
Das Ergebnis von Versuchen zeigte, daß das Filter geeignet ist für die Abtrennung des Rückstandes und sich wiederholt verwenden läßt. Die Filtrationszeit für 1.7 1 Trübe (150 g/l Feststoff) beträgt ca. 10 min. Nach 59 Filtrationen stieg die Filtrierzeit für ein und dasselbe Filter von 5 auf 12 min., wenn jeweils nach einer Filtration der Filterkuchen entfernt wurde bzw von 12 auf 22 min. wenn nach jeweils 3 Filtrationen der Filterkuchen entfernt wurde.
Der Filterkuchen läßt sich restlos vom Filtertuch 31 abziehen bzw. entfernen.
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Claims

Patentansprüche: 1. Druckfilter für die Abscheidung von Rückständen aus der Naßveraschung Pu-haltiger Abfälle in einem Gehäuse mit Deckel und Zulauf für die Abfälle,in dem eine Trennung der Abfälle und des Filtrates erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (1) ein Filtertopf (5) angeordnet ist, in den ein Siebkorb (6) derart dicht einsetzbar ist, daß zwischen der siebförmigen Bodenplatte (27) des Siebkorbes (6) und dem Boden des Filtertopfes (5) ein Sammelraum (8) für das Filtrat entsteht, welches über einen Filtratablaufstutzen (21) dicht durch den Boden des Gehäuses (1) mittels Druckbeaufschlagung des Gehäuseinnenraumes (38) oder Unterdruckerzeugung am Filtratablaufstutzen (21) abführbar ist.
2. Druckfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Bodenplatte (27) und dem Boden (36) des Filtertopfes (5) eine weitere Lochplatte (23) mit beiderseitig angebrachten Stegen (24,25) als Filtereinsatz (4) im Sammelraum (8) angeordnet ist, der eine Abstandshalterung der Bodenplatte (27) des Siebkorbes (6) gegenüber dem Filtertopf (5) gewährleistet, und daß der Filtereinsatz (4) von einem Haltering (26) umgeben ist, der auf seinen beiden Stirnseiten jeweils einen umlaufenden Dichtring (9, 10) aufweist, die eine Abdichtung des eingesetzten Siebkorbes (6) gegenüber dem Filtertopf (5y bewirken.
3. Druckfilter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (27)einen verstärkten Außenrand (28) aufweist, der auf der Dichtung (9) des Halteringes (26) aufliegt.
4. Druckfilter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand (29) des Siebkorbes (6) eng an der Seitenwand des Filtertopfes (5) anliegt und Ösen (30) zum Anheben und Einsetzen des Siebkorbes (6) besitzt.
5. Druckfilter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Filtertopf (5) bzw. dem Siebkorb (6) und der Gehäuseinnenwandung eine Überlaufzone (7) mit einem Überlaufstutzen (20) am Boden (37) des Gehäuses (1) gebildet ist.
6. Druckfilter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtertuch (31) im Siebkorb (6, 27) aus Polypropylen besteht.
7. Druckfilter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (2, 3) des Gehäuses (1) aus einem inneren Deckel (3) und einer Haube (2) besteht, wobei der innere Deckel (3) als Dichtung und die Haube (2) in Zusammenwirkung mit einer beide Teile (2, 3) verbindenden Spindel (13) und Klauen (11, 12) an-Haube (2) und Gehäuse (1) als mechanische Verriegelung dienen.
8. Druckfilter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß am Deckel (3) zwei parallel zueinander umlaufende Dichtringe (14, 15) angeordnet sind, die das Gehäuse (1) abdichten und daß ein Kontrollring (16) in der Schulter (17) des Gehäuses (1) angeordnet ist, welche vom Deckel (3) überdeckbar ist.
9. Druckfilter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Wandung des Gehäuses (1) eine Bohrung (18) zu einem Stutzen (32) verläuft, über die Leckagen am Deckel (3) feststellbar sind.