DE4329719A1 - Trennverfahren - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen von Feststoffen aus einem Gemisch von Feststoff- und Flüssigkeitskomponenten.

Ein typisches Beispiel eines Verfahrens zum Trennen von Komponenten eines solchen Gemischs ist die Filtration. Das bedeutet die Verwendung eines Filters, das ein poröses Medium oder ein Sieb umfaßt, das, wenn ein solches Gemisch darauf aufgebracht wird, den Feststoff als einen feuchten Filterkuchen zurückbehält, während es dem flüssigen Filtrat erlaubt, das Filter zu passieren. Zweck solcher Trennverfahren kann es sein, Feststoffverseuchungsmittel aus der Flüssigkeit zu entfernen, um anschließend den Feststoff entsorgen zu können. Alternativ kann es wünschenswert sein, den im wesentlichen von flüssigem Verseuchungsstoff freien Feststoff zu gewinnen. Die vorliegende Erfindung läßt sich insbesondere bei der letzteren Art von Trennverfahren, bei dem der Feststoff einzuholen ist, anwenden.

Der Wirkungsgrad von Trennverfahren variiert je nach den Eigenschaften der Flüssigkeits- und Feststoffkomponenten und insbesondere entsprechend der Größe und Gestalt von Partikeln in der Feststoffkomponente. Solche Trennverfahren können gleichfalls in verschiedenartiger Weise unterstützt werden. Die Filtration kann z. B. unter positivem oder negativem Druck ausgeführt werden, um den Durchgang von Flüssigkeit durch das Filter zu unterstützen.

Filterhilfen sind auch verfügbar, hauptsächlich zur Verwendung bei sehr fein verteilte Feststoffe enthaltenden Schlämmen. Die Hilfen sind Feststoffe, die verwendet werden können, um das Filter vorzubeschichten und zu schützen und Vorkehrungen gegen das Entweichen von vereinzelten kleinen Partikeln durch das Filter in das Filtrat zu schützen. Es ist ein Erfordernis, daß solche Filterhilfen chemisch inert zur Flüssigkeitskomponente und porös sind, um den Durchgang von Flüssigkeit dadurch zuzulassen. Beispiele von im Handel erhältlichen Filterhilfen schließen Diatomeensilika und expandiertes Perlit ein.

Wenn das Feststoff-/Flüssigkeits-Gemisch dem Filter zugeführt worden ist und der Hauptanteil der Flüssigkeitskomponente durchgesickert ist, schließen Filtrationsver­ fahren typischerweise einen nachfolgenden Waschschritt ein, um restliche Flüssig­ keitskomponenten aus dem Filterkuchen zu entfernen. Das bedeutet üblicherweise das Zusetzen eines Waschmittels zum feuchten Filterkuchen, um restliche, in Zwischenräumen zwischen Feststoffpartikeln im Kuchen gefangene Flüssigkeits­ komponenten zu entfernen. Das Waschmittel ist üblicherweise eine Flüssigkeit, die einen niedrigeren Siedepunkt hat als die Flüssigkeitskomponente des Gemisches, so daß sie in einem nachfolgenden Trockenvorgang leichter (d. h. bei einer niedrige­ ren Temperatur) aus dem feuchten Filterkuchen verdampfen kann.

Vor jedem Trocknungsvorgang besteht eine Grenze für den Flüssigkeitskomponen­ tenbetrag, der aus dem feuchten Filterkuchen entfernt werden kann, wenn man sich allein auf mechanische Mittel verläßt. Diese Grenze ist erreicht, wenn dicht gepackte Feststoffpartikel eine Barriere bilden, um den weiteren Durchgang von Flüssigkeit zum und durch den Filterkuchen zu verhindern. Wie dicht die Partikel auch gepackt sein mögen, werden unweigerlich Zwischenräume dazwischen bestehen, die mit der Flüssigkeitskomponente gefüllt sind. Wenn alle verfügbaren Plätze auf der Oberfläche des Filters durch Feststoffpartikel besetzt sind, verhindert das den weiteren Durchgang von Flüssigkeit durch das Filter und es ist daher nicht möglich, diese restliche Flüssigkeit allein durch mechanische Mittel zu entfernen. Bei Versuchen, diese restliche Flüssigkeit zu entfernen, kann auch ein Thermo­ trocknen angewendet werden, was die Feststoffe konzentriert und als solches nicht wünschenswert ist.

Mit dem Einfangen von restlicher Flüssigkeit verbundene Probleme sind besonders akut bei der Trennung von Gemischen, die kristalline anorganische Feststoffe beinhalten, die relativ offene Gitterstrukturen im Filterkuchen bilden. Benachbarte größere Kristalle oder Partikel können Brücken bilden, die die Bewegung von kleineren Partikeln im Kuchen blockieren und auch restliche Flüssigkeit in Zwi­ schenräumen zwischen sich zurückhalten.

Es wurde nun herausgefunden, daß die Filtration zur Entfernung von Feststoff­ partikeln aus einem Gemisch aus dem Feststoff und einer ersten Flüssigkeit durch die Verwendung einer zweiten Flüssigkeit unterstützt werden kann, die von der ersten Flüssigkeit verschieden ist und einem feuchten Filterkuchen aus Feststoff­ partikeln zugeführt wird, um die dichtere Packung der Partikel im Kuchen zu fördern und die Entfernung von restlicher erster Flüssigkeit aus Zwischenräumen zwischen den Partikeln zu unterstützen.

Diese zweite Flüssigkeit unterscheidet sich von einem reinen Waschmittel, das einfach die erste Flüssigkeitskomponente in Zwischenräumen zwischen Partikeln verdrängt und ersetzt, dadurch daß die zweite Flüssigkeit tatsächlich die Ver­ schiebung der Feststoffpartikel fördert, um es ihnen zu erlauben, dichter gepackt zu werden. Daher kann die Verwendung der vorliegenden zweiten Flüssigkeit zu einer Änderung in der Art der Zwischenräume zwischen den Partikeln führen.

Allgemein betrachtet, schlägt die vorliegende Erfindung daher ein Verfahren zum Filtern von Feststoffpartikeln aus einer ersten Flüssigkeit vor, um einen Filterku­ chen auf einem Filter zu bilden, wobei eine von der ersten Flüssigkeit verschiedene flüssige Filterkuchenverdichtungshilfe dem Filterkuchen zugefügt wird, um seine Verdichtung zu bewerkstelligen.

Die Verwendung der Verdichtungshilfe bewirkt eine dichtere Packung von Partikeln im Filterkuchen. Das wird durch die Tatsache veranschaulicht, daß der verdichtete Filterkuchen einen erhöhten Widerstand gegen Luftstrom durch den Kuchen schaf­ fen kann. Während nicht gewünscht ist, durch Theorie gebunden zu sein, wird erwartet, daß in vielen Fällen die Verdichtungshilfe wirksam sein kann, um die Partikel im Kuchen zu schmieren und dadurch eine dichtere Packung der Partikel zu unterstützen.

In anderen Ausführungsbeispielen schlägt die Erfindung ein Verfahren zum Trennen anorganischer Feststoffpartikel von einem Gemisch von Feststoff und einer ersten Flüssigkeit vor, wobei das Verfahren das Filtern des Gemischs, um einen feuchten Filterkuchen aus Feststoffpartikeln auf einem Filter zu schaffen, und die Zufügung einer zweiten Flüssigkeit zum Filterkuchen beinhaltet, die bessere Schmiereigen­ schaften hat als die erste Flüssigkeit, um die Feststoffpartikel zu schmieren und dadurch das Verschieben und dichtere Packen von Feststoffpartikeln im Kuchen zu unterstützen.

In vielen Fällen kann es wünschenswert sein, den verdichteten Filterkuchen einem nachfolgenden Waschvorgang zu unterwerfen, so daß die Feststoffpartikel im wesentlichen frei von Verdichtungshilfe eingebracht werden können. Dazu schla­ gen Ausführungsbeispiele der Erfindung ein Verfahren zum Trennen von Feststoff­ partikeln aus einem Gemisch von Feststoff und einer ersten Flüssigkeit vor, wobei das Verfahren die Filtration des Gemischs, um einen feuchten Filterkuchen aus Feststoffpartikeln zu schaffen, die Zufügung einer zweiten Flüssigkeit zum Filterku­ chen, die als Verdichtungshilfe wirkt, um die dichtere Packung von Feststoff­ partikeln im Kuchen zu fördern, und das Waschen des Kuchens beinhaltet, um die zweite Flüssigkeit zu entfernen und die Entfernung von restlicher erster Flüssigkeit aus Zwischenräumen zwischen Feststoffpartikeln zu unterstützen.

In diesem Zusammenhang wird das Feststoff- und Flüssigkeitsgemisch gefiltert, um einen Hauptanteil der ersten Flüssigkeit zu entfernen, so daß der feuchte Filterku­ chen vorzugsweise einen ähnlichen Feuchtigkeitsgrad hat, wie er vor dem kon­ ventionellen Waschvorgang tolerierbar ist. Unter diesen Umständen ist der Fil­ trationsschritt typischerweise wirksam, um einen Filterkuchen zu schaffen, der nicht mehr als ca. 40 Vol.-% der ersten Flüssigkeit enthält. Vorzugsweise ist der Schritt wirksam, um ca. 75 bis ca. 80%, und höchst vorzugsweise, um zumindest ca. 85% der ersten Flüssigkeit aus dem Filterkuchen zu entfernen. Es wird ins­ besondere bevorzugt, daß dieser Schritt vakuumgestützt erfolgt.

Hinsichtlich der Wahl der zweiten Flüssigkeit, die als Verdichtungshilfe wirken soll, sind geeignete Hilfen Flüssigkeiten, die Schmierungseigenschaften haben, die ein dichteres Packen von Feststoffpartikeln zu fördern scheinen, indem sie es den Partikeln erlauben, sich leichter übereinander zu schieben und sich daher enger auf einer zuzubewegen. In dieser Hinsicht wird vorgezogen, daß die Verdichtungs­ hilfe ein viskoses flüssiges Schmiermittel ist, das eine höhere Viskosität hat als die der ersten Flüssigkeit.

Es ist ganz erstaunlich anzunehmen, daß die Zufügung eines Materials, das die Viskosität der restlichen (ersten) Flüssigkeit im Filterkuchen erhöhen kann, ein solches Trennungs- oder Filtrationsverfahren unterstützen könnte. Tatsächlich ist es die allgemeine Ansicht in dem Fachgebiet, daß die Erhöhung der Viskosität einer Flüssigkeitskomponente in einem solchen Gemisch nicht von Nutzen sein würde und eigentlich nicht wünschenswert sein würde, da sie den Widerstand der Flüssigkeit gegen den Durchgang durch den Filter erhöhen sollte. Dies würde dann die Filtration behindern und die Trennung von Feststoff und Flüssigkeit erschweren.

Es ist tatsächlich bisher Praxis gewesen, Suspensionen vor der Filtration zu ver­ dünnen, um die Viskosität der Flüssigkeitskomponente herabzusetzen, um ihren Durchgang durch das Filter zu unterstützen und dadurch die Filtrationszeit zu verringern.

Geeigneterweise hat die zweite Flüssigkeit, die als Verdichtungshilfe verwendet wird, eine bis zu ca. 20% höhere, zweckmäßigerweise bis zu ca. 15% höhere Viskosität als die der ersten Flüssigkeit, gemessen bei der Temperatur, bei der die zweite Flüssigkeit dem Filterkuchen zugefügt wird. Es wird am stärksten vor­ gezogen, daß die zweite Flüssigkeit eine nicht mehr als 10% höhere Viskosität als die erste Flüssigkeit hat. Demzufolge wird in bevorzugten Ausführungsbeispielen die zweite Flüssigkeit dem feuchten Filterkuchen in einer Menge zugefügt, die wirksam ist, die Viskosität der ersten Flüssigkeit im Kuchen um bis zu ca. 20%, vorzugsweise nicht mehr als ca. 10% und am besten bis zu ca. 5% zu erhöhen.

Das vorliegende Verfahren ist besonders geeignet für die Filtration von Gemischen auf Wasserbasis, wobei die erste Flüssigkeit Wasser oder eine wäßrige Lösung ist. So hat im Falle, wo die erste Flüssigkeit Wasser oder eine wäßrige Lösung oder irgendeine andere Lösung von vergleichbarer Viskosität ist, die zweite Flüssigkeit vorzugsweise eine Viskosität von ca. 0,8 bis 1,2 cPS, gemessen bei 20°C, am besten von ca. 1,0 bis ca. 1,1 cPS.

Es wird auch bevorzugt, daß die zweite Flüssigkeit im wesentlichen löslich oder mischbar in der ersten Flüssigkeit ist, so daß die Trennung der ersten und zweiten Flüssigkeit in unterschiedliche Phasen entweder im Kuchen oder im Filtrat ver­ mieden wird. Vorzugsweise ist die zweite Flüssigkeit zu ca. 85% mischbar oder löslich in der ersten Flüssigkeit (oder umgekehrt) bei der Temperatur, bei welcher die Filtration durchgeführt werden soll. Besser ist die zweite Flüssigkeit in der ersten Flüssigkeit bei Filtrationstemperatur zumindest zu ca. 90%, zweckmäßiger­ weise zu 95% löslich.

Geeignete zweite Flüssigkeiten oder Verdichtungshilfen sind Flockungsmittel. Besonders geeignete zweite Flüssigkeiten mit geeigneter Viskosität und geeigneten Löslichkeitskenndaten enthalten Salze organischer Verbindungen mit einem hohen Molekulargewicht. Beispiele bevorzugter zweiter Flüssigkeiten sind jene, die Salze von Polysacchariden enthalten, geeigneterweise Alkalimetall, Erdalkalimetall und Ammoniumsalze von organischen Verbindungen mit durchschnittlichen Molekular­ gewichten von zumindest ca. 30 000, vorzugsweise zumindest ca. 100 000, am besten ab ca. 200 000. Besonders bevorzugte zweite Flüssigkeiten zur Verwen­ dung bei Gemischen, die eine Feststoff- und eine auf Wasser basierende Flüssig­ keitskomponente enthalten, sind Alkalimetallalginate, insbesondere Natriumalginat. (Alginatsäure hat ein Molekulargewicht von ca. 240 000). Es wird besonders bevorzugt, daß die zweite Lösung ein Salz eines Polysaccharids (z. B.) in einer Lösung der ersten Flüssigkeit enthält.

Zusätzlich bevorzugte zweite Flüssigkeiten oder Verdichtungshilfen schließen Lösungen von Proteinen hohen Molekulargewichts oder Gemische davon ein, vorzugsweise wasserlösliche Proteine, zweckmäßigerweise solche mit Molekularge­ wichten von zumindest ca. 10 000 bis ca. 100 000. Eine solche besonders bevor­ zugte Hilfe ist eine Gelatinelösung, die ein Gemisch aus wasserlöslichen Proteinen hohen durchschnittlichen Molekulargewichts, abgeleitet von Collagen, ist.

Alternative Ausführungsbeispiele der Erfindung beinhalten vorzugsweise die Verwendung eines grenzflächenaktiven Mittels als zweite Flüssigkeit. Dies wird wiederum besonders in den Fällen bevorzugt, wo die erste Flüssigkeit z. B. eine solche auf Wasserbasis ist. In dieser Hinsicht können Netzmittel einen hydrophy­ len Teil einschließen, um der Hilfe einen (bestimmten) Grad von Wasserlöslichkeit zu verleihen, und eine hydrophobe Hälfte, die Schmiereigenschaften haben kann, um ein dichteres Packen von Feststoffpartikeln zu unterstützen. Beispiele geeigne­ ter grenzflächenaktiver Stoffe schließen Seifen, nämlich wasserlösliches Alkali oder Erdalkalimetall oder Ammoniumsalze, vorzugsweise Natriumsalze, von gesättigten oder ungesättigten Fettsäuren mit zumindest 8 Kohlenstoffatomen, typischerweise mit ca. 10 bis ca. 24, üblicherweise bis zu ca. 18 Kohlenstoffatome, ein.

Zusätzliche Beispiele geeigneter Verdichtungshilfen schließen Flüssigdetergenzien, zweckmäßigerweise anionische, nichtionische oder zwitterionische Detergenzien, ein. Besonders bevorzugte Hilfen sind anionische Detergenzien.

Bevorzugte Beispiele solcher Detergenzien schließen Alkylsulfate, Alkyläthersulfate, Alkarylsulfonate, Alkylphosphate, Alkylätherphosphate und Alkyläthercarboxylate ein. Besonders bevorzugt ist ein Gemisch aus Natriumsalzen von Sekundäralkylhy­ drogensulfaten mit ca. 8 bis 18 Kohlenstoffatomen, das unter dem Handelsnamen Teepol erhältlich ist.

Die vorliegende Erfindung ist besonders wirksam bei der Filtration von anorgani­ schen Feststoffen, die diskrete Partikel, vorzugsweise kristalline Partikel, enthalten. Beispiele geeigneter anorganischer Feststoffe sind Gips, Flugasche, Kugeln aus Kieselerde und Xenosphären. Auch werden besonders wirksame Ergebnisse erzielt, wenn Feststoffe mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von einigen Millimetern, typischerweise zumindest ca. 1 mm bis ca. 5 mm, am besten bis zu ca. 3 mm, verwendet werden.

Zweckmäßigerweise wird das Verfahren nicht bei der Filtration von faserigen oder fadenförmigen Feststoffen angewendet, da diese dazu neigen, einen beträchtlichen Anteil Flüssigkeit durch Absorption und Aufquellen zurückzuhalten, und nicht einfach Flüssigkeit in Zwischenräumen fangen.

Das vorliegende Verfahren kann auch bei der Filtration von Gemischen angewendet werden, bei denen die Feststoffkomponente des Gemischs und die zweite Flüssig­ keit im wesentlichen chemisch inert zueinander sind, so daß die zweite Flüssigkeit einfach das Verschieben der Feststoffpartikel unterstützt und den Austritt der restlichen ersten Flüssigkeit fördert, und nicht irgendeine chemische Reaktion mit dem Feststoff eingeht.

Es ist klar, daß sich die geeignete wirksame Menge der zweiten Flüssigkeit zur Anwendung bei dem vorliegenden Verfahren entsprechend den Kenndaten der zweiten Flüssigkeit und der Feststoff- und Flüssigkeitskomponenten des Gemischs ändern kann. Die wirksame Menge der zweiten Flüssigkeit kann insbesondere von der Viskosität der zweiten Flüssigkeit und ihrer Löslichkeit in der ersten Flüssigkeit abhängen.

Der feuchte Filterkuchen wird, wie vorerwähnt, typischerweise mit einer dritten Flüssigkeit gewaschen, um die zweite Flüssigkeit aus dem Kuchen zu spülen und auch um die Entfernung von jeder restlichen ersten Flüssigkeit zu unterstützen, die in Zwischenräumen zwischen Feststoffpartikeln eingeschlossen ist. Unter der Voraussetzung, daß die Feststoffpartikel nicht kompressibel sind, kehrt der Filter­ kuchen nicht zu seiner Struktur vor der Behandlung mit der Verdichtungshilfe zurück. Die dritte Flüssigkeit sollte vorzugsweise mit der zweiten Flüssigkeit mischbar sein, so daß sie wirksam ist, um die zweite Flüssigkeit wegzuspülen und die Trennung der zweiten und dritten Flüssigkeit in unterschiedliche Phasen ver­ mieden wird. Vorzugsweise ist die dritte Flüssigkeit dieselbe wie die erste Flüssig­ keit. In besonders bevorzugten Ausführungsbeispielen wird die erste Flüssigkeit enthaltendes Filtrat zurückgeführt und als dritte Flüssigkeit benutzt, um den Filterkuchen zu waschen.

Der verdichtete Filterkuchen wird typischerweise einem Trocknungsvorgang unterworfen, üblicherweise nach der Wäsche mit der dritten Flüssigkeit. In diesem Stadium können sich beträchtliche Energieeinsparungen durch die Anwendung der vorliegenden Erfindung ergeben, da die Verwendung einer Verdichtungshilfe in vielen Ausführungsbeispielen einen Filterkuchen ergeben kann, der einen Rest­ feuchtigkeitsgehalt hat, der ca. 20 bis 30% niedriger ist als bei der Anwendung von bisherigen Verfahren.

Erfindungsbeispiele werden nun unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung ausführlicher beschrieben, die eine schematische Darstellung einer zur Durch­ führung des vorliegenden Verfahrens geeigneten Horizontalbandfiltervorrichtung ist.

Das vorliegende Beispiel bezieht sich auf die Entfernung von Schwefel aus einem Verbrennungsgas. Umweltschutzvorschriften werden zunehmend strenger, und es ist folglich wünschenswert, ein geeignetes Mittel zu schaffen, um Schwefel aus solchen Abgasen zu entfernen und auch um den Schwefel in ein nützliches wieder­ verwendbares Produkt umzuwandeln.

Das Schwefel enthaltende Verbrennungsgas wird typischerweise gewaschen und mit einem Kalziumpräparat behandelt, um eine Abfallflüssigkeit zu erhalten, die ein Gemisch aus Feststoffpartikeln aus Kalziumsulfat (Gips) und Wasser enthält. Die Trennung dieses Gemischs kann durch die vorliegende Erfindung unterstützt werden, um das nützliche Gipsprodukt zu erhalten. In dieser Hinsicht ist die Hori­ zontalbandfiltration eine beispielhafte Trennungstechnik.

Die Horizontalbandfiltrationstechnik ist wohlbekannt. Diese schließt allgemein die Verwendung eines endlosen durchlässigen Bandes ein, das um ein Walzen- oder Rollensystem umläuft. Im allgemeinen wird das zu filternde Flüssigkeits-Feststoff- Gemisch auf die Oberseite des Bandes an einem Ende aufgebracht und Vakuum an die Unterseite des Bandes angelegt, um Filtrat durch das Band abzuziehen, wäh­ rend der Filterkuchen aus Feststoffen auf der oberen Seite des Bandes zurückgehal­ ten wird. Der Kuchen wird vom Band abgenommen, das dann eine nachfolgende Ladung von Flüssigkeits-Feststoff-Gemisch erhält, um den Filtrationszyklus fort­ zusetzen.

In der beigefügten Zeichnung ist das Filterband im allgemeinen mit 1 bezeichnet, das über Walzen 3 und 4 und oberhalb von Vakuumkästen 8, 9 und 10 vorläuft, die mit Vakuumempfängern 18, 19 bzw. 20 verbunden sind. Die Vakuumempfän­ ger 18, 19 und 20 haben in ihren unteren Bereichen Auslässe 38, 39 und 40, die jeweils mit Pumpen 48, 49 und 50 für daraus aus der Vorrichtung abzuführende Flüssigkeit, z. B. für die Nachbehandlung oder Abführung, verbunden sind, wie nachstehend ausführlicher erläutert. Düsen 29 und 30 zur Zuführung der zweiten bzw. dritten Flüssigkeit sind oberhalb des Bandes 1 angeordnet.

Das zu trennende Gemisch, in diesem Falle ein Gipsschlamm, wird dem Band 1 an seinem Ende in der Nähe der Walze 3 zugeführt. Das Band wird in Richtung des Pfeils 32 zuerst über den Vakuumkasten 8 vorgetrieben. Hier wird Vakuum an das Filterband 1 angelegt, um einen Hauptanteil der ersten Flüssigkeit, Wasser, durch das Band in den Empfänger 18 abzuziehen. Das läßt einen feuchten Filterkuchen aus festen Gipspartikeln auf dem Band 1 zurück, der ca. 85% Feststoff und 15% Flüssigkeit enthält.

Das Band 1 wird dann vorgetrieben, um den feuchten Filterkuchen über den Vakuumkasten 9 und unter der Düse 29 für die Zuführung von zweiter Flüssigkeit darzubieten. Eine beispielhafte zweite Flüssigkeit ist eine wäßrige Lösung eines grenzflächenaktiven Mittels, Teepol. Diese Lösung ist sehr dünn und enthält üblicherweise bis zu ca. 2 bis 5 Vol.-% Teepol (und folglich ca. 0,2 bis 0,5% aktives Detergens). Konzentriertere Lösungen können verwendet werden; dies ist aber nicht immer vorteilhaft, weil sich z. B. ein übermäßiges Schäumen ergeben kann. Das Teepol und Wasser werden dem Bottich 51 zugeführt, um eine Lösung der vorgenannten Konzentration als zweite Flüssigkeit zu bereiten. Die zweite Flüssigkeit wird dann dem feuchten Filterkuchen aus der Düse 29 in einer Menge zugeführt, die wirksam ist, um die Viskosität des Wassers im Kuchen um nicht mehr als 10% zu erhöhen. Auch wird an die Unterseite des Bandes 1 über den Kasten 9 Vakuum angelegt.

Die zweite Flüssigkeit wird durch das Vakuum in den feuchten Kuchen gezogen, um eine dichtere Packung der festen Gipspartikel im Kuchen zu fördern und die Verschiebung von in Zwischenräumen zwischen Feststoffpartikeln eingeschlosse­ ner restlicher erster Flüssigkeit (Wasser) zu fördern. Die restliche erste Flüssigkeit wird im Vakuumempfänger 19 zurückgehalten und kann anschließend zurückgeführt werden.

Es wurde herausgefunden, daß der verdichtete Gipsfilterkuchen einen erhöhten Widerstand gegen Luftstrom durch den Kuchen zeigt, weil die Gipspartikel dichter zusammengepackt sind. Das wird durch die folgenden Ergebnisse veranschaulicht, die beim Filtern eines Gipsschlamms bei 40°C und einem Vakuum von -0,75 Bar unter Verwendung eines Polypropylen-Monofilament-Filtertuches erzielt worden sind.

Unter diesen Bedingungen wurde die konventionelle Bandfiltration, zuerst in Ab­ wesenheit der Verdichtungshilfe, durchgeführt. Ein feuchter Filterkuchen wurde gebildet, der einen Feuchtigkeitsgehalt von 11,2 Gew.-% hatte und einen Luft­ strom bei einer Geschwindigkeit von 2000-2600 l/h/dm² erlaubte.

Das Verfahren wurde unter gleichwertigen Bedingungen unter Verwendung einer vorbeschriebenen Teepol-Lösung als Verdichtungshilfe wiederholt. Das ergab einen Filterkuchen mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 7,1 Gew.-%, der einen Luftstrom durch den Kuchen nur mit einer Geschwindigkeit von weniger als 500 l/h/dm² erlaubte. Dieser erhöhte Luftströmungswiderstand veranschaulicht, daß die Ver­ dichtungshilfe das dichtere Packen von Feststoffpartikeln im Kuchen fördert, wodurch ein dichterer Kuchen mit weniger oder kleineren Zwischenräumen erzielt wird (die Durchgänge für die Durchströmung mit Luft durch den Kuchen schaffen).

Zurückkehrend zur beigefügten Zeichnung, wird es in einigen Fällen wünschens­ wert sein, die Verdichtungshilfe aus dem Filterkuchen zu waschen, so daß der Feststoff im wesentlichen frei von der Hilfe anfällt.

In solchen Fällen wird das Band 1 zum Vakuumkasten 10 vorgetrieben, wo eine dritte Flüssigkeit, wie Wasser, über die Düse 30 zugeführt und Vakuum angelegt wird, um die dritte Flüssigkeit und die restliche zweite Flüssigkeit durch den Filterkuchen in den Vakuumempfänger 20 zu saugen. Das Gemisch aus zweiter und dritter Flüssigkeit, das eine dünne Teepol-Lösung ist, kann in zweckmäßiger Weise wiederverwendet werden. Das Gemisch aus zweiter und dritter Flüssigkeit kann z. B. zurückgeführt und dem Bottich 51 zugeführt und zur Herstellung einer frischen Lösung von zweiter Flüssigkeit verwendet und der Düse 29 zur Behand­ lung eines nachfolgenden Filterkuchens zugeführt werden.

Es ist einleuchtend, daß die vorliegende Erfindung auf verschiedene Filtration­ stechniken anwendbar und nicht auf das Horizontalbandverfahren beschränkt ist.

Verbesserte Ergebnisse sind bei Verwendung einer Verdichtungshilfe zum Trennen von Gips aus einer wäßrigen ersten Flüssigkeit, wie vorstehend beschrieben, und auch zum Einbringen anderer kristalliner anorganischer Feststoffe, wie Flugasche, Xenosphären und grobe Diatomeenerde, erzielt worden. Es ist einleuchtend, daß die Technik die Filtration einer Vielzahl anderer anorganischer Feststoffe unter­ stützen kann.

Zusätzlich zur vorbeschriebenen Teepol-Lösung sind günstige Ergebnisse unter Verwendung von zweiten Flüssigkeiten, die dünne wäßrige Lösungen anderer Detergenzien, Seifen und Flockungsmittel, wie Alginate und Gelatine, enthalten, erzielt worden. Die optimale Menge jeder zweiten Flüssigkeit, die für eine vor­ bestimmte Reihe von Reaktionsbedingungen geeignet ist, können schnell durch Versuche bestimmt werden, die hier nicht ausführlich erklärt werden müssen.

Wie vorstehend besprochen, ist es ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfin­ dung, daß sie die wirksame Trennung von Feststoff und Flüssigkeiten aus Gemi­ schen unterstützt und Energieeinsparungen für Filtrationstechniken, insbesondere im letzten Schritt zum Trocknen des abgetrennten Feststoffs, ergeben kann.

Claims (22)

1. Verfahren zum Filtern von Feststoffpartikeln aus einer ersten Flüssigkeit, um einen Filterkuchen auf einem Filter zu bilden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Filterkuchenverdichtungshilfe, umfassend eine zweite, von der ersten Flüssigkeit verschiedene Flüssigkeit, dem Filterkuchen zugefügt wird, um seine Verdichtung zu bewirken.

2. Verfahren zur Bildung eines Filterkuchens aus Feststoffpartikeln aus einem Gemisch von Feststoffpartikeln und einer ersten Flüssigkeit gekennzeichnet durch:

• (i) das Filtern des Gemisches, um einen feuchten Filterkuchen aus Fest­ stoffpartikeln auf einem Filter zu schaffen,
• (ii) das Zufügen einer zweiten, von der ersten Flüssigkeit verschiedenen Flüssigkeit zum Kuchen, die als Verdichtungshilfe wirkt, um das dichtere Packen von Partikeln im Kuchen zu fördern, und
• (iii) das Auswaschen der Hilfe aus dem Kuchen mit einer dritten Flüssig­ keit, die mit der ersten und der zweiten Flüssigkeit mischbar ist.

3. Verfahren zum Trennen von Feststoffpartikeln aus einem Gemisch von Feststoffpartikeln und einer ersten Flüssigkeit, gekennzeichnet durch:

• (i) das Filtern des Gemischs, um einen feuchten Filterkuchen aus Fest­ stoffpartikeln auf einem Filter zu schaffen;
• (ii) die Zufügung einer zweiten, von der ersten Flüssigkeit unterschiedli­ chen Flüssigkeit mit besseren Schmierungseigenschaften als die erste Flüssigkeit, um die Partikel zu schmieren und dadurch eine dichtere Partikelpackung im Kuchen zu unterstützen, und
• (iii) das Auswaschen der zweiten Flüssigkeit aus dem Kuchen mit einer dritten, mit der ersten und zweiten Flüssigkeit mischbaren Flüssigkeit.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Stufe (i) das Filtern des Gemischs umfaßt, um einen Kuchen zu schaffen, der nicht mehr als 40 Vol.-% der ersten Flüssigkeit enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Stufe (i) das Filtern des Gemischs umfaßt, um einen Kuchen zu schaffen, der nicht mehr als 25 Vol.-% der ersten Flüssigkeit enthält.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweite Flüssigkeit eine höhere Viskosität als die der ersten Flüssigkeit hat.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Flüs­ sigkeit bei der Temperatur, bei der die zweite Flüssigkeit dem Filterkuchen zugefügt wird, eine bis zu 20% höhere Viskosität als die erste Flüssigkeit hat.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Flüs­ sigkeit eine bis zu 10% höhere Viskosität als die erste Flüssigkeit hat.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweite Flüssigkeit mit der ersten Flüssigkeit mischbar ist.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweite Flüssigkeit ein grenzflächenaktives Mittel ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Flüssigkeit ein Salz eines Polysaccharids enthält.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Flüssigkeit ein Alkalimetall, Erdalkalimetall oder Ammoniumsalz eines Algi­ nats enthält.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Flüssigkeit ein wasserlösliches Protein enthält, das ein Mole­ kulargewicht von zumindest 10 000 hat.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Flüssigkeit eine wäßrige Gelatinelösung enthält.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die erste Flüssigkeit Wasser oder eine Lösung auf Wasserbasis ist.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweite Flüssigkeit und der Feststoff zueinander chemisch inert sind.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die dritte Flüssigkeit dieselbe ist wie die erste Flüssigkeit.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die abgetrennte erste Flüssigkeit zurückgeführt und als die dritte Flüssigkeit zum Waschen des Kuchens verwendet wird.

18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Feststoff ein kristalliner Stoff ist.

20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Feststoff ein anorganischer Stoff ist.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoff Kalziumsulfat ist.

22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der verdichtete Filterkuchen einem Trocknungsvorgang unter­ worfen wird.