содержание   ..  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  ..

Обезвоживание суспензий для получения пластичной массы в производстве фарфоровых и фаянсовых изделий

 Для получения пластичной массы суспензия частично обезвоживается с 55—60 до 20—25%-ной влажности. Известно несколько способов обезвоживания материалов, которые можно разделить на три основные группы (рис. 20).

Расход энергии при обезвоживании суспензии механическими способами 0,001—0,002, электрическими 0,1 — 0,2, тепловыми 0,85—1,2 кВт-ч на 1 кг удаленной влаги.

В производстве фарфоровых и фаянсовых изделий бытового назначения основной способ обезвоживания масс — фильтр-прессный, на заводах централизованного приготовления массы, как и на заводах строительной керамики — сушка в распылительных сушилках.

По конструкции различают фильтр-прессы камерные и рамные. Для обезвоживания керамических суспензий наиболее распространены камерные фильтр-прессы.

Обезвоживание суспензии на фильтр-прессах основано на отделении твердых частиц пористыми матерчатыми перегородками, пропускающими воду и задерживающими твердые частицы.

Суспензия массы, подаваемая в фильтр-пресс по центральному каналу, заполняет замкнутые полости между рам, обтянутых тканью. Вода из суспензии проникает через полотно и стекает по радиальным каналам вниз к сквозному отверстию в ободе каждой рамы,, собираясь в водоотстойнике под фильтр-прессом. Твердые частицы оседают на поверхности ткани в виде пластов (коржей) и удаляются из пресса при раздвижке рам после окончания процесса обезвоживания.

Скорость фильтрации жидкого потока в пористом теле пропорциональна давлению и длине капилляров (закон Дарси). На скорость фильтрации оказывают влияние свойства суспензии, форма зерен, их величина и распределение. В начальной стадии образования коржа слой отложившейся на полотне массы весьма тонок и давление фильтрации, действуя на него, будет максимальным за весь период наполнения суспензией фильтрпресса. Давление распространяется ступенчато по толщине коржа и на участке выхода фильтрата (ретурной воды) приближается к нулю.

Полнота обезвоживания суспензии зависит от поверхностного натяжения фильтрационной жидкости, разности давлений, краевого угла смачивания между твердым веществом и жидкостью, среднего радиуса пор, плотности упаковки и расположения частиц в корже.

Чем больше в суспензии тонких частиц, тем медленнее фильтрация. Поэтому скорость фильтрации фаянсовых суспензий с большим содержанием глинистых материалов в 2—3 раза ниже, чем скорость фильтрации фарфоровых суспензий.

Давление фильтрации колеблется от 0,8 до 1,8 МПа. С повышением давления уменьшается влажность коржа, повышаются его плотность, однородность и прочность. Давление должно увеличиваться непрерывно, без толчков и перебоев. Продолжительность заполнения фильтр-прессов фарфоровой массой 1,5—2 ч, фаянсовой
2,5—4 ч. Добавление в суспензию 2—4% боя изделий (сверх 100%) увеличивает скорость фильтрации.

При повышении скорости фильтрации без увеличения давления возрастает влажность, снижается однородность и плотность массы. Производительность фильтр-пресса может быть повышена на 15—20% в результате подогрева суспензии до 35—45° С (вязкость воды при температуре 20° С равна 1 Па*с, при 55° С— 0,3 Па*с). Добавление 0,25%-ной уксусной или муравьиной кислоты в суспензию также способствует ускорению фильтрации. Ускоряют фильтрацию полиакрилаты и полиакриламиды, успешно используемые, например, при обезвоживании каолиновых суспензий при мокром обогащении каолина.

Продолжительность фильтрации возрастает пропорционально квадрату толщины коржа. Одновременно увеличивается его остаточная влажность. Величина pH суспензии также влияет на скорость фильтрации. При малых значениях pH возможна флокуляция суспензии, которая облегчает фильтрацию. С повышением плотности шликера и содержания глинистой составляющей скорость фильтрации заметно снижается.

Толщина отложившегося слоя массы возрастает пропорционально объему ретурных вод, так как скорость фильтрации обратно пропорциональна объему фильтрата или толщине осадка массы, осевшей на фильтр-прессной ткани, и составляет 0,02—0,035 м3/м2*ч, а съем массы с 1 м2 фильтрующей поверхности 10—12 кг/ч.

Толщина коржа, при которой прекращается процесс фильтрации, составляет для фарфоровых масс —около 25, фаянсовых—до 35, для каолина—до 50 мм. Масса коржа толщиной 30 мм из рамы размером 1000Х1000 мм равна 42 кг.

Обезвоживание суспензий на фильтр-прессах связано с образованием дефектов структуры в плотных коржах, так как во время фильтрации вода быстрее отделяется от отощающих материалов, с которыми она слабо связана, чем от глинистых материалов. 3 результате масса частично расслаивается, особенно в фильтр-прессах с диаметром рам более1 800 мм. Снизу и в середине коржа оседает больше отощающих материалов, а ближе к поверхности больше глинистых. В результате содержание фракций с величиной частиц меньше 10 мкм в отдельных точках коржа колеблется от 31 до 80%. Обогащенные глинистой фракцией участки массы, по-, ступающей в дальнейшем на вакуумирование, способствуют неравномерной усадке при сушке, достигающей в различных направлениях 30—60%, снижают прочность при изломе полуфабриката на 15—20%, что в свою очередь снижает качество изделий.

Расход фильтр-прессного полотна 1,25—1,5 м2/т сухой фарфоровой массы и примерно 1,7 м2 фаянсовой, медного купороса — 0,2 кг и аммиака для промывки и обработки фильтр-прессных полотен 0,04 кг. Расход электроэнергии 23—30 кВт-ч/т сухой массы. Срок службы фильтр-прессного полотна бельтинга около 3 мес. 'работы или от 60—80 до 200—270 циклов, капронового или нейлонового — 900 и более циклов. Для улучшения фильтрации полотна через 50—60 циклов промывают. Стоимость 1 т массы, полученной из фильтр-преоса с капроновым фильтрующим полотном, на 30—50% ниже стоимости массы, полученной на прессе с фильтрующим полотном бельтинг.

Срок службы фильтровальных тканей удлиняют противогнилостной пропиткой: сначала полотно выдерживают в горячем 60—70°С содовом растворе в течение 3 ч и в аммиачном растворе медного купороса, после чего промывают холодной водой и высушивают. Хорошо пропитанное полотно имеет равномерную синевато-зеленоватую окраску. Наличие желтых и белых пятен свидетельствует о неравномерной пропитке. Состав содового раствора для пропитки полотна: горячая вода — 200,

кальцинированная сода 8,5 кг. Аммиачный раствор медного купороса имеет следующий состав: горячая вода — 170 л, кальцинированная сода — 2 кг, медный купорос— 3,9 кг, 25%-ный раствор аммиака — 13 л. Расход каждого раствора 190—200 л на 100 м2 обрабатываемого полотна. Для удлинения срока службы фильтровальной ткани под верхнее полотно, покрывающее щиты фильтр-пресса, подкладывают второе полотно из ткани более грубой фактуры или отремонтированные старые полотна.

Основные недостатки фильтр-прессов: периодичность работы, низкая производительность (до 0,14 кг/с),

большая масса (около 20 т) и большие габариты (около 9 м2).

Вис. 21. Схема фильтр-пресса ФПАКМ

За последние годы конструкция фильтр-прессов была улучшена. В Укрниихиммаше, например, создан автоматический камерный фильтр-пресс ФПАКМ непрерывного действия (рис. 21).

Основными рабочими элементами фильтр-пресса являются фильтрующие плиты 5 (количество плит может быть 6 и 12 в зависимости от типа пресса), расположенные между опорными плитами 12 — верхней и

16 — нижней. Механизм зажима плит 17 располагается под нижней плитой. Он обеспечивает зажим плит в течение 30—60 с. Фильтровальная ткань 7 общей длиной 17—50 и шириной 0,7—1,2 м зигзагообразно проходит между фильтрующими плитами, огибая ролики 6. Общая поверхность фильтрации 2,5—2,6 м2. Натяжение ленты осуществляется натяжным приспособлением 10, установленным на верхней плите, а ее направление — роликами 9. Фильтровальная ткань, пройдя привод передвижки ткани, приводимый в действие электродвигателем, поступает на очистку и мойку (регенерацию) в камеру 2, оборудованную скребками и форсунками. Фиксированное положение ткани по отношению к плитам обеспечивается направляющим устройством 3. Продолжительность замены ткани 15—30 мин.

При сжатых плитах суспензия поступает по трубопроводу под давлением до 1,5 МПа в коллекторы подачи 11 и 13, на выходе которых установлен автоматически открывающийся клапан. Привод передвижки ткани, камера регенерации и опорная плита 18 установлены на общей раме 19. После заполнения пресса суспензией твердая часть массы остается в виде тонкого слоя (продолжительность образования слоя 1,5 мин) на фильтровальной ткани, а фильтрат, пройдя через ткань и перфорированное сито, поступает в коллектор 15. Давление отжима диафрагмы до 1,2 МПа. Разгрузка осадка производится после прекращения подачи суспензии и раскрытия фильтр-пресса. Фильтровальная ткань, приведенная в движение приводом передвижки ткани, выносит слой массы толщиной до 35 мм на обе стороны фильтр-пресса, где он снимается скребками 8 и поступает на ленточные конвейеры 1, расположенные по сторонам фильтр-пресса. Схема работы фильтрующих плит приведена на рис. 22. Плита состоит из корпуса 2 и

рамки 4. В корпусе собирается фильтрат. Корпус имеет днище и дренажное основание 9 в виде вкладышей из перфорированного листа. В рамке формируется осадок. Между корпусом и рамкой находится выпуклая резиновая диафрагма 5, предназначенная для отжима осадка. В рабочем состоянии пресса плиты сжаты между верхней упорной плитой 6 и нижней нажимной плитой 11. При подаче суспензии фильтрат проходит через ткань 1 и перфорированное сито в камеры фильтрата и далее в коллектор отвода 3. Осадок массы отжимается резиновыми диафрагмами, на которые подается вода насосной станцией через коллектор подачи 8, а слив воды из диафрагмированных камер производится обратным путем через коллектор давления 10. Регулируется гидравлика фильтр-пресса блоком клапанов 7, клапаном сброса 12 и клапаном коллектора давления 13. Общая мощность установленных электродвигателей 63— 126 кВт.

Рис. 22. Схема фильтрующих плит и распределительных устройств ФПАКМ

Управление прессом ФПАК.М автоматизировано. Пресс ФПАК.М целесообразно располагать в линии попарно с двумя конвейерами по сторонам. Производительность такой линии 1,5 т/ч (по сухой массе). При использовании пресса ФПАК.М можно изменять толщину слоя массы и снижать ее влажность до 19—20%.

Из пяти имеющихся типоразмеров фильтр-прессов наиболее применим фильтр-пресс с поверхностью фильтрования 25 м2, 16 фильтрующими плитами, электродвигателем мощностью 35 кВт, массой 14,28 т. Давление фильтрования 1,5 МПа, давление отжима диафрагмы 1,2 МПа. Расход электроэнергии на 1 т сухой массы составляет примерно 70 кВт-ч, фильтровальной ткани— 0,6—0,72 ма. Съем массы с 1 м2 фильтровальной ткани за 1 ч 40—70 кг (по сухой массе). Однородность массы выше, чем при обезвоживании на обычных фильтрпрессах.

Для обезвоживания суспензий на заводах широко используют фильтр-прессы народного предприятия «Тюрингия» (ГДР) типа K/VP500 (с диаметром рам 500 мм) и K/FPRV 800 (с диаметром рам 800 мм), полуавтоматический пресс LFAK (ЧССР), фильтр-прессы фирм «Нетчш» и «Дорст» (ФРГ). Фирмой «Боултон» (Англия) разработан фильтр-пресс, рассчитанный на рабочее давление 7 МПа. Его производительность больше, чем применяемых в настоящее время фильтр-прес-сов с рабочим давлением до 2,4 МПа. В США предложена конструкция электрического фильтр-пресса, в котором процесс обезвоживания шликера сокращен с 2—

3 ч до 10—13 мин, а влажность гомогенной фарфоровой массы 12—18%. Фильтр-пресс состоит из комплекта щитов, сдвигаемых стопорным устройством. В стенках щитов имеются вертикальные канавки, оканчивающиеся у дна камер водосливными отверстиями. Внутри каждой камеры вдоль противоположных щитов непосредственно к канавкам примыкают два электрода. К электродам прилегает пористое полотно, образующее внутри камеры мешок для шликера. Электроды оканчиваются плоскими лепестками для присоединения к клеммам сети постоянного тока. Для электроизоляции щиты покрывают слоем эпоксидной смолы либо устанавливают между щитами изоляционную корзинку. Фильтр-прессное полотно изготовлено из нейлона или стекловолокна. Щиты выполнены из железа, электроды

в виде пластин или сетки из алюминия, меди, а также из нержавеющей стали, что наиболее предпочтительно. Керамический шликер нагнетается в камеры фильтрпресса до тех пор, пока рабочее давление в камерах не достигнет 12,6—17,5 МПа, а затем включается ток с таким расчетом, чтобы электрический потенциал составлял 0,62—2,33 В на 1 см2 коржа в зависимости от размера, числа щитов и электропроводности керамического материала. Процесс продолжается до получения массы требуемой влажности.

Рис. 23. Вакуумная массомялка СМ-241А
1 — электродвигатель; 2 — муфта фрикционная; 3 — редуктор; 4 — муфта зубчатая; 5 — приводной вал; 6, 7, 8, 9, 10, 16, 18, 23, 24, 25 — шестерни;
11 — вал промежуточный; 12 — вал питающего валка; 13 — вал подавателя: 14 — рычаг включения фрикционной муфты; 15 — фрикционная муфта подавателя; 17 — нагнетательный валок; 19 — рычаг включения фрикционной 1гуфты приводного вала; 20 — вал шнековый; 21 — зубчатая муфта; 22 —вал промежуточный

содержание   ..  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  ..