DE4422503A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Abtrennung von Feststoffen aus einer Suspension - Google Patents

Description

Die Erfindung ist auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung zur Abtrennung von Feststoffen aus einer Suspension gerichtet, bei dem bzw. mit der mit Hilfe eines Drehfilters, das teilweise in die Suspension eintaucht, sich im eingetauchten Be­ reich des Drehfilters (Saugzone) durch angelegtes Vakuum und/oder Überdruck auf der Drehfilteroberfläche ein Feststoffkuchen aufbaut, der durch die Drehung des Drehfilters aus der Suspension herausgehoben wird und durch das Durchsau­ gen der umgebenden Gasatmosphäre, vorzugsweise Luft, weiter entwässert wird (Trockenzone) und der dann im weiteren Verlauf der Drehung des Drehfilters von der Oberfläche des Drehfilters abgenommen wird (Abnahmezone).

Bei der Abtrennung von Feststoffen nach diesem bekannten Verfahren besteht aus Gründen der leichteren Filterkuchenabnahme vom Drehfilter sowie aus wirt­ schaftlichen Gründen, wenn der Filterkuchen nachfolgend thermisch getrocknet werden soll, das Ziel, den Filterkuchen möglichst trocken zur Abnahmezone zu bringen. Um dieses Ziel zu erreichen, gibt es eine Vielzahl von Varianten. So wird beispielsweise in der DE-Z "Der Deutsche Steinkohlenbergbau, Aufberei­ tung der Steinkohle, Zweiter Teil", Verlag Glückauf GmbH, Essen, 1966 auf Seite 86 und 87 eine Möglichkeit beschrieben, bei der die Suspension, in die das Drehfilter eintaucht, erwärmt wird, um durch eine Herabsetzung der Viskosität und der Oberflächenspannung des Wassers eine Leistungssteigerung des Filters und eine Feuchtigkeitssenkung des Filterkuchens zu bewirken. Allerdings ist diese Verfahrensweise sehr teuer und die erreichten Vorteile nur gering.

Eine andere Möglichkeit der Herabsetzung der Feuchtigkeit des Filterkuchens wird auf den Seiten 90 und 91 der gleichen Veröffentlichung beschrieben, und zwar wird hier nur der Filterkuchen auf dem Drehfilter durch Infrarotstrahlung oder durch Dampf erwärmt. Nachteilig bei diesem bekannten Verfahren ist insbe­ sondere bei der Verwendung von Dampf die Notwendigkeit, das Drehfilter mit einem geschlossenen Gehäuse zu umgeben.

Da die Entfeuchtung des Filterkuchens auf dem Drehfilter in besonderem Maße von seiner Kapillarität (abhängig von der Filterkuchenstruktur und der Feinheit des Feststoffs) abhängig ist, wird in der DE-B-41 23 144 vorgeschlagen, den Fil­ terkuchen nach der Filterkuchenbildungsphase mit einer Deckschicht aus arteige­ nem Material zu überschichten und dann den beschichteten Filterkuchen mit einem Preßdruck, der höher ist als der kapillare Eintrittsdruck der Deckschicht zur wei­ teren Entfeuchtung zu beaufschlagen.

Ein anderer Weg zur Einflußnahme auf die Kapillarität des Filterkuchens wird in der DE-A-29 16 860 beschrieben, und zwar wird hier bei einem Bandfilter vorge­ schlagen, den Aufbau des Filterkuchens so zu gestalten, daß zunächst der in der Suspension enthaltene Feststoff mittels einer Klassiervorrichtung in unterschiedli­ che Kornklassen aufgetrennt und dann die unterschiedlichen Kornklassen nachein­ ander von grob nach fein auf das Filter aufgelegt werden. Auf diese Weise wird eine Filterkuchenstruktur erreicht mit einer Porosität, die sich in Strömungsrich­ tung der abgetrennten Flüssigkeit vergrößert und für die Feuchtigkeit auch der feinen Kornklasse leicht durchlässig bleibt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit dem bzw. mit der in konstruktiv einfacher und kostengünstiger Weise auf einem Drehfilter die Struktur des Filterkuchens im Sinne einer besseren Entfeuchtung verändert werden kann.

Die gestellte Aufgabe wird verfahrensmäßig gelöst mit den Maßnahmen des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1 und vorrichtungsmäßig mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Er­ findung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Beim Betrieb des Drehfilters wird der in der Saugzone auf der Oberfläche des Drehfilters aufgebaute Filterkuchen nach dem Herausheben aus der Suspension in der darauffolgenden Trockenzone durch das Durchsaugen der umgebenden Gas­ atmosphäre, im Normalfall ist dies Luft, weiter getrocknet. Hierbei wird zunächst teilweise die noch vorhandene Kapillarflüssigkeit und dann, wenn die Trocken­ zone entsprechend lang gewählt ist, ein Teil der Oberflächenfeuchte entfernt.

Je nach Struktur des Filterkuchens und seiner Porosität (Kapillarität) stellt sich, bedingt durch die zeitlich begrenzte Trockenzeit, ein Gleichgewicht zwischen der verbleibenden Kapillarfeuchte und der verbleibenden Oberflächenfeuchte ein, d. h. es verbleibt eine von der Trockenzeit und von der Filterkuchenstruktur ab­ hängige, aus Kapillar- und Oberflächenfeuchte zusammengesetzte Endfeuchtigkeit des Filterkuchens, mit der der Filterkuchen von der Oberfläche des Drehfilters abgenommen wird.

Da mit der fortschreitenden Austrocknung des Filterkuchens bei der Entwässerung in der Trockenzone auch in vielen Fällen eine Volumenschwindung des Filterku­ chens verbunden ist, können sich durchgehende Risse im Filterkuchen ausbilden, durch die dann bevorzugt die Gasatmosphäre strömt und das Durchsaugen der Gasatmosphäre durch den übrigen Filterkuchen unterbleibt.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme, im Bereich der Trockenzone und bevor­ zugt hier an einer Stelle, in der die Porenräume (Kapillaren) noch weitgehend mit Flüssigkeit gefüllt sind, den Filterkuchen in mechanische Schwingungen zu ver­ setzen, läßt sich die Struktur des Filterkuchens gezielt so verändern, daß eine weitergehende Entwässerung des Filterkuchens durch eine verstärkte Freisetzung der Kapillarflüssigkeit erreicht wird und weiterhin, daß das Auftreten von Rissen unterbleibt, wobei, je nach Beschaffenheit der Kuchenstruktur, der Korngröße und der Porosität, durch geeignete Wahl der Schwingungen, z. B. Kreisschwingungen, Linearschwingungen senkrecht zur Filterkuchenoberfläche oder Tangential­ schwingungen oder durch Kombination dieser verschiedenen Schwingungsarten durch Hintereinanderschalten unterschiedlicher Schwingungserreger diese gezielte Änderung der Filterkuchenstruktur optimiert werden kann.

Die Erzeugung der Schwingungen im Filterkuchen kann durch einen Teil des Drehfilters erfolgen, das seinerseits in Schwingungen versetzt wird, beispielsweise durch Elektromagnete, die berührungslos in unmittelbarer Nähe des Drehfilters ortsfest angeordnet sind. In einfacher Weise lassen sich so z. B. einzelne Segmen­ te eines aus Kreissegmenten aufgebauten Scheibenfilters in Schwingungen verset­ zen, wenn jeweils zwei Elektromagnete so einander gegenüberliegend angeordnet sind, daß die Scheibe des Scheibenfilters genau zwischen diese beiden Elektro­ magnete geführt ist.

Eine weitere Möglichkeit, den Filterkuchen zum Schwingen anzuregen, besteht darin, eine schwingende Gassäule (Luftsäule) von innen (durch das Filtertuch hin­ durch) und/oder von außen mit dem Filterkuchen in Kontakt zu bringen. Dies kann beispielsweise durch Düsen erfolgen, deren Austrittsöffnung unmittelbar in die Nähe des Filterkuchens geführt sind und durch die schwingend (pulsierend) das Gas (Luft) austritt und den Filterkuchen in Schwingungen versetzt.

Neben diesen berührungslos wirkenden Schwingungserregern ist es gemäß der Erfindung auch möglich, einen schwingenden (vibrierenden) Kontaktkörper mit dem Filterkuchen in Kontakt zu bringen. An ortsfest angeordnete Kontaktkörper wird der Filterkuchen bei der Drehung des Drehfilters dann so vorbeigeführt, daß infolge des Kontakts mit dem vibrierenden Kontaktkörper dessen Schwingungen in den Filterkuchen übergehen. Je nach Ausbildung des Kontaktkörpers rollt sich dieser dabei über die Oberfläche des Filterkuchens ab - der Kontaktkörper ist als Rolle ausgebildet - oder er gleitet mit leichtem Anpreßdruck über die Filterku­ chenoberfläche.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Erläuterungen zu einem in einer Zeichnungsfigur schematisch dar­ gestellten Ausführungsbeispiel eines Drehfilters mit einem schwingenden Kontakt­ körper.

Die Figur zeigt ein aus Filtersegmenten zusammengesetztes Trommelfilter (10) senkrecht zu seiner Drehachse geschnitten, das mit seinem unteren Teil in einem aus einer Leitung (17) mit Suspension (12) gefüllten Filtertrog (11) eintaucht.

Durch ein erzeugtes Druckgefälle im Trommelfilter von außen nach innen findet im unteren Bereich des Trommelfilters, der Saugzone (13), der Aufbau des Filter­ kuchens (16) auf der Oberfläche des Trommelfilters (10) statt, wobei vom Fest­ stoff befreite Flüssigkeit (18) in das Innere des Trommelfilters gesaugt bzw. ge­ drückt und von dort über die Filterrohre (26) abgeführt wird. Infolge der Drehung des Trommelfilters (10) entsprechend der Pfeilrichtung (22) wird nun der auf der Oberfläche des Trommelfilters (10) anhaftende Filterkuchen (16) aus der Suspen­ sion (12) herausgehoben und zur Abwurfzone (15) geführt, wo er durch einen von innen nach außen gerichteten Gasstrom (23) von der Filteroberfläche gelöst und durch einen Schaber (19) vom Trommelfilter (10) entfernt wird. Zwischen der Abwurfzone (15) und der Saugzone (13) befindet sich die Trockenzone (14), in der unter der Einwirkung des vorhandenen Druckgefälles das den Trommelfilter (10) umgebende Gas durch den Filterkuchen (16) gesaugt bzw. gedrückt wird.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel mittig über dem Trommelfilter (10) befindet sich ein ortsfest mit einem Fundament (24) über Federelemente (25) verbundener Kontaktkörper (21) mit einem eine Kreisschwingung erzeugenden Schwingungser­ reger (20), der den Filterkuchen über die gesamte Trommellänge mit einer Breite, die etwa der Breite von zwei Filtersegmenten entspricht, in Schwingungen versetzt und die Filterkuchenstruktur in gewünschter Weise verändert.

Die erfindungsgemäße Maßnahme, den Filterkuchen auf dem Drehfilter im Be­ reich der Trockenzone in Schwingungen zu versetzen, ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel eines Trommelfilters beschränkt, sondern bei allen sonst bekannten Drehfiltern, wie beispielsweise Innenfilter, Scheibenfil­ ter, zellenlose Trommelfilter, anwendbar, wobei die Schwingungen nicht nur, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, von außen in den Filterkuchen eingebracht werden, sondern es ist auch möglich, vom Innern des Filters oder aber gleichzei­ tig von außen und von innen Schwingungen in den Filterkuchen einzubringen.

Claims (9)

1. Verfahren zur Abtrennung von Feststoffen aus einer Suspension mit Hilfe eines Drehfilters, das teilweise in die Suspension eintaucht, sich im einge­ tauchten Bereich des Drehfilters (Saugzone) durch angelegtes Vakuum und/oder Überdruck auf der Drehfilteroberfläche ein Feststoffkuchen auf­ baut, der durch die Drehung des Drehfilters aus der Suspension herausgeho­ ben wird und durch das Durchsaugen der umgebenden Gasatmosphäre, vor­ zugsweise Luft, weiter entwässert wird (Trockenzone) und der dann im weiteren Verlauf der Drehung des Drehfilters von der Oberfläche des Drehfilters abgenommen wird (Abnahmezone), dadurch gekennzeichnet, daß ein örtlich begrenzter Teil des Filterkuchens im Bereich der Trockenzone in mechanische Schwingungen versetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in Schwin­ gungen wie z. B. Kreisschwingungen und/oder Linearschwingungen versetz­ te Filterkuchen in seinem Porenraum zumindest teilweise noch mit Flüssig­ keit gefüllt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der örtlich begrenzte Teil des Drehfilters in seiner Trockenzone in Schwingungen ver­ setzt wird, so daß in diesem Bereich auch im Filterkuchen Schwingungen er­ zeugt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen im Drehfilter durch unmittelbar am Drehfilter berührungslos ortsfest ange­ ordnete Elektromagnete erzeugt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen im Filterkuchen durch einen Teil der mit dem Filterkuchen in Kontakt stehenden Gassäule, vorzugsweise Luftsäule, die durch einen Schwingungserreger in Schwingungen versetzt wird, erzeugt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein ortsfest angeordneter schwingender Kontaktkörper, an dem der Filterkuchen infolge der Drehung des Drehfilters vorbei geführt wird, im Filterkuchen Schwin­ gungen erzeugt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktkörper eine um eine parallel zur Drehachse des Druckfilters ortsfest angeordnete Drehachse rotierende Rolle ist, die mit einem Schwingungserreger in Ver­ bindung steht.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktkörper ein Gleitschuh ist, der mit einem Schwingungserreger in Verbindung steht.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Drehfilter, auf dessen Abscheidefläche sich im Betrieb des Drehfilters ein Filterkuchen auf­ baut, und mit in unmittelbarer Nähe innerhalb und/oder außerhalb des Drehfilters angeordneten Mitteln zur Erzeugung von mechanischen Schwin­ gungen, die geeignet sind, im Bereich der Trockenzone des Drehfilters im dort anhaftenden Filterkuchen Schwingungen zu erzeugen.