필터 프레스

Filter press
M.W. Watermark 800mm Filter Press
M.W. 워터마크 800mm 필터 프레스

산업용 필터 프레스는 분리 공정, 특히 고체와 액체를 분리하는 데 사용되는 도구입니다.본 기계는 많은 필터 요소를 적층하여 필터를 쉽게 열 수 있도록 하고 필터 매체를 쉽게 청소하거나 교체할 수 있도록 합니다.

필터 프레스는 연속 공정으로 작동할 수 없지만, 특히 고체에 잔류하는 액체가 적은 경우 매우 높은 성능을 제공할 수 있습니다.다른 용도들 중에서 필터 프레스는 대리석 공장에서 대리석 절단 공정에서 물을 재사용하기 위해 물과 진흙을 분리하기 위해 사용됩니다.

필터 프레스 테크놀로지의 배후에 있는 개념

일반적으로 분리되는 슬러리는 프레스 중앙으로 주입되고 각 프레스 챔버가 [1]채워집니다.최적의 충전 시간은 첫 번째 챔버의 진흙이 구워지기 전에 프레스 마지막 챔버가 로딩되도록 보장합니다.챔버가 가득 차면 두꺼운 [2]슬러지가 형성되어 시스템 내부의 압력이 증가합니다.그 후 가압된 공기를 사용하여 여과포를 통해 액체를 거르지만, 이전 공정에서 물을 재사용한 경우 등 경우에 따라서는 물을 사용하는 것이 비용 효율이 더 높을 수 있습니다.

역사

필터 프레스의 첫 번째 형태는 1853년 영국에서 발명되었는데 압력 셀을 사용하여 종자 기름을 얻는 데 사용되었습니다.그러나 높은 노동력 요구와 중단 과정과 같은 그들과 관련된 많은 단점이 있었다.필터 프레스 기술의 주요 발전은 20세기 중반에 시작되었다.1958년 일본에서는 쿠리타 겐이치로와 스와 세이이치가 세계 최초로 케이크 제거 효율과 수분 흡수를 향상시키는 가로형 자동 필터 프레스를 개발하는 데 성공했다.9년 후, 쿠리타는 필터 케이크의 습기를 줄이기 위한 플렉시블 다이어프램 개발에 착수했다.이 장치는 자동 여과 주기, 케이크 압축, 케이크 배출 및 여과포 세탁의 최적화를 가능하게 하여 다양한 산업 [3]응용 분야의 기회를 증가시킵니다.기원전 1600년 상나라가 압착기를 이용해 동백나무 잎과 엉덩이 기름을 추출한 시기로 거슬러 올라가는 상세한 역사비평이 K에 의해 편찬되었다.맥그루.[4]

필터 프레스 유형

필터 프레스에는 플레이트 및 프레임 필터 프레스, 오목판 및 프레임 필터 프레스, 멤브레인 필터 프레스 및 (완전) 자동 필터 프레스라는 네 가지 기본 유형이 있습니다.

플레이트 및 프레임 필터 프레스

플레이트 및 프레임 필터 프레스는 가장 기본적인 설계이며 "막판 필터"라고 할 수 있습니다.이러한 유형의 필터 프레스는 여러 개의 교대 플레이트와 프레임으로 구성되어 있으며, 각 플레이트-프레임 [5][6]쌍 사이에 필터 막이 삽입되어 있습니다.

  • 플레이트는 압력에 의해 필터막을 지지하며, 여과물이 막을 통해 플레이트로 흘러들어온 후 수집 시스템으로 빠져나갈 수 있도록 좁은 슬롯을 가지고 있습니다.
  • 프레임은 슬러리가 펌프되어 필터 케이크가 축적되는 막과 플레이트 사이에 챔버를 제공한다.

스택은 각 플레이트와 프레임 사이에 액체를 밀폐할 수 있는 충분한 힘으로 압축됩니다. 필터 멤브레인이 가장자리 주위에 통합되어 있거나 필터 재료 자체가 압축될 때 개스킷 역할을 할 수 있습니다.

슬러리가 막에 주입되면 필터 케이크가 축적되어 두꺼워집니다.필터 저항도 증가하며, 압력 차이가 플레이트가 충분히 채워진 것으로 간주되는 지점에 도달하면 프로세스가 중지됩니다.

필터 케이크를 제거하고 필터를 제거하기 위해, 플레이트와 프레임의 스택을 분리하여 케이크가 떨어지거나 막에서 긁혀져 [7]아래 트레이에 모입니다.그런 다음 세척액을 사용하여 필터막을 청소하고 다음 [8]사이클을 시작할 수 있도록 스택을 다시 압축합니다.

M.W. Watermark Plate and Frame Filter Press
M.W. 워터마크 플레이트 및 프레임 필터 프레스

독일 할레의 A L G Dehne(1832–1906)에 의해 개발된 Dehne 필터 프레스는 사탕무사탕수수에서 설탕을 추출하고 광석 슬러리를 건조하는 데 일반적으로 19세기 후반과 20세기 초에 사용되었다.그것의 큰 단점은 운영에 [9]수반되는 노동력의 양이었다.

(완전) 자동 필터 프레스

자동 필터 프레스는 전체 프로세스가 완전히 [10]자동화된다는 점을 제외하고 수동 필터 및 프레임 필터와 동일한 개념을 가집니다.대형 플레이트 및 기계식 "플레이트 시프터"[3]가 있는 프레임 필터 프레스로 구성됩니다.플레이트 시프터의 기능은 플레이트를 이동하여 플레이트 사이에 쌓인 필터 케이크를 신속하게 배출하는 것입니다.또한 필터 플레이트에 다이어프램 컴프레서가 포함되어 있어 필터 [3]케이크를 더욱 건조시켜 작동 조건을 최적화할 수 있습니다.

완전 자동 필터 프레스는 높은 수준의 자동화를 제공하는 동시에 중단 없는 작동을 제공합니다.예를 들어, 동시 필터 플레이트 개방 시스템의 옵션은 사이클 시간을 최소로 단축하는 특히 빠른 케이크 방출을 실현하는 데 도움이 됩니다.그 결과 필터의 단위 면적당 생산량을 늘릴 수 있는 고속 필터 프레스입니다.이러한 이유로 이러한 기계는 높은 여과 속도가 요구되는 필터링 능력이 뛰어난 제품을 사용하는 애플리케이션에서 사용됩니다.여기에는 예를 들어 광업 농축액 및 잔류물이 포함됩니다.완전 자동 운전에는 여러 가지 시스템이 있습니다.여기에는 진동/진동 장치, 스프레더 클램프/스프레더 천 버전 또는 스크래핑 장치 등이 포함됩니다.전자동 필터 프레스의 무인 작동 시간은 24시간 365일입니다.

오목판 필터 프레스

오목판 필터 프레스는 프레임을 사용하지 않고 필터 천이 놓인 경사 가장자리를 가진 각 판에 오목부를 가지며, 필터 케이크는 두 판 사이의 오목부에 직접 형성되며, 판이 분리되면 경사 가장자리를 최소의 힘으로 [11]분리할 수 있다.구조 및 사용을 간소화하기 위해 플레이트에는 일반적으로 중앙을 관통하는 구멍이 있으며, 필터 천을 통과하여 각 플레이트의 가장자리를 통해 내부가 아닌 스택을 따라 슬러리가 흐르도록 씰링됩니다.이 방법에는 청소가 용이하지만 천 교환 시간이 길어지고, 종이 등의 곡면 오목한 부분에 맞지 않는 필터 매체가 수용되지 않으며,[12] 케이크가 울퉁불퉁하게 형성될 수 있다는 단점이 있습니다.

멤브레인 필터 프레스

막필터프레스는 여과판 내의 팽창막을 이용하여 여과케이크에서 남은 액체를 압축하여 고체의 건조도에 큰 영향을 준다.기존 여과 공정에 비해 필터 케이크의 잔류 수분 값이 가장 낮습니다.따라서 멤브레인 필터 프레스는 강력하고 널리 사용되는 시스템이 됩니다.탈수 정도에 따라 필터 케이크의 건조 물질 함량(건조 물질 함량 - 필터 케이크의 건조 물질 무게에 따른 비율)을 멤브레인 플레이트로 짜서 달성할 수 있습니다.달성 가능한 건조 물질 함량의 범위는 30에서 80% 이상이다.멤브레인 필터 프레스는 매우 높은 수준의 탈수 효과를 제공할 뿐만 아니라 서스펜션에 따라 여과 사이클 시간을 평균 50% 이상 단축합니다.그 결과, 사이클과 턴어라운드 시간이 단축되어 생산성이 향상됩니다.막 팽창 매체는 압축 공기 또는 액체 매체(예: 물)로 구성됩니다.

적용들

필터 프레스는 광물 채굴 슬러리의 탈수에서 혈장 [8]정화까지 매우 다양한 용도로 사용됩니다.또한 초미세 석탄 탈수 및 석탄 제조 공장의 여과물 회수에도 필터 프레스 기술이 널리 확립되어 있습니다.G에 따르면.Prat, "필터 프레스는 오늘날의 요구 사항을 충족하는 가장 효과적이고 신뢰할 수 있는 기술임이 입증되었습니다."[13]그 예 중 하나는 석탄 슬러리의 탈수를 전문으로 하는 파일럿 스케일 플레이트 필터 프레스입니다.2013년, Society for Mining, Metallurgy and Explorer는 이 특정 애플리케이션을 [14]강조하는 기사를 발표했습니다.필터 프레스를 사용하면 초산탄 탈수를 제품으로 제공할 수 있을 뿐만 아니라 제거된 수질을 개선하여 장비 [15]청소에 사용할 수 있기 때문에 플랜트 운영에 매우 유익하다고 언급되었습니다.

자동 막 필터 프레스의 다른 산업적 용도에는 도시 폐기물 슬러지 탈수,[16] 레디 믹스 콘크리트 물 회수,[17] 금속 농축물 회수, 대규모 플라이 애쉬 연못 [18]탈수 등이 있습니다.

현재 다양한 산업에서 사용되는 다양한 유형의 필터 프레스에는 많은 전문 애플리케이션이 관련되어 있습니다.플레이트 필터 프레스는 매우 높은 효율성과 신뢰성을 제공하기 때문에 캐나다메이플 시럽 생산과 같은 설탕 제조 작업에 널리 사용되고 있습니다.M에 의하면.Iselhardt, "외관은 메이플 시럽의 가치와 품질에 대한 고객의 인식에 영향을 미칠 수 있습니다."[19]이는 생시럽 여과 공정을 고품질 및 매력적인 형태로 원하는 제품을 만드는 데 매우 중요한 과정으로 만들며, 이는 업계에서 필터 프레스 방법이 얼마나 높이 평가되고 있는지를 다시 한번 시사합니다.

중요 특성 평가

다음은 폐수 처리에 적용되는 작업을 처리하는 데 사용되는 일반적인 필터 프레스 계산입니다.

고체적재율

S=(B x 8.34파운드/gal x s)★A.
어디에,

S는 솔리드 로드 레이트(lb+hft2)입니다.<r /> B는 바이오솔리드(galhh)입니다.
s는 % solid/100 입니다.
A는 플레이트 면적(피트2)입니다.

순필터 수율

장소:

  • NFY는 순 필터 수율(kg/h/m2)입니다.
  • S는 고체 적재율(kg2/h/m)이다.
  • P는 h 단위의 주기입니다.
  • TCT는 h 단위의 총 사이클 시간입니다.

(S × P)는 필터 실행 [20]시간을 제공합니다.

여과액 유량

장소:

  • u는 천과 케이크를 통한 여과액 유량(m/s),
  • dV/dt는 체적 여과율(m3/s),
  • R은c 필터 케이크의 저항(m-1),
  • R은f 필터의 초기 저항(케이크, 필터 천, 플레이트 및 채널의 초기 층의 저항)이다(m-1).
  • μ는 여과액의 점도(N·s/m2),
  • δP는 필터 매체의 한쪽에 가해지는 압력차(N2/m)이다.
  • A는 여과면적(m2)이다.

그것들은 여과율에 영향을 미치는 가장 중요한 요소들이다.여과수가 여과판을 통과하면 고형물의 퇴적물이 형성되어 케이크 두께가 증가하므로 Rc도 증가하지만 Rf는 [21]일정하다고 가정한다.케이크 및 여과재로부터의 흐름 저항은 그것들을 통과하는 여과 유량을 계산함으로써 연구할 수 있다.

유량이 일정하면 압력과 시간의 관계를 얻을 수 있다.여과는 [21]모공 막힘으로 인한 흐름 저항의 증가에 대처하기 위해 압력 차이를 증가시켜 작동해야 합니다.여과율은 여과액의 점도와 여과판 및 케이크의 저항에 의해 주로 영향을 받습니다.

최적의 타임 사이클

얇은 케이크를 제조함으로써 높은 여과율을 얻을 수 있다.그러나 기존의 필터 프레스는 배치 방식이기 때문에 필터 케이크를 배출하고 프레스를 재조립하기 위해서는 공정을 중지해야 하며, 시간이 많이 소요됩니다.실질적으로 여과시간이 케이크의 배출시간보다 클 때 최대 여과율을 얻을 수 있으며 천의 [21]저항을 고려하여 프레스를 재조립할 수 있다.필터 케이크의 성질은 여과율에 영향을 미치므로 응고제를 사용하여 모공의 막힘을 방지하기 위해 입자의 크기를 가능한 크게 하는 것이 바람직하다.실험 작업에서 여과재를 통과하는 액체의 유속은 압력차에 [22]비례한다.케이크 층이 형성됨에 따라 시스템에 압력이 가해지고 여과액의 유량이 [12]감소합니다.고형물을 원하는 경우 케이크 세척 및 공기 [23]건조로 고형물의 순도를 높일 수 있다.필터 케이크의 샘플은 다양한 위치에서 채취하여 전체적인 재료 [14]밸런스를 사용하여 수분 함량을 측정할 수 있습니다.

공정 설계 시 사용할 수 있는 휴리스틱스

필터 프레스 유형의 선택은 액상 값 또는 고체상에 따라 달라집니다.액상을 추출하려면 필터 프레스를 사용하는 [24]것이 가장 적절한 방법 중 하나입니다.

자재

오늘날 필터 플레이트는 폴리머 또는 폴리머로 코팅된 강철로 만들어집니다.필터 천에 적합한 배수면을 제공합니다.판의 크기는 10 x 10 cm ~ 2.4 x 2.4 m, 프레임 [23]두께는 0.3 ~ 20 cm입니다.

필터 매체

일반적인 천 영역은 실험실 규모에서 1m2 이하에서 생산 환경에서 1000m까지2 다양하지만 플레이트는 최대 2000m까지2 필터 영역을 제공할 수 있습니다.일반적으로 플레이트 및 프레임 필터 프레스는 최대 50mm 두께의 케이크를 형성할 수 있지만, 극단적인 경우에는 최대 200mm까지 밀어낼 수 있습니다.오목판 프레스는 최대 [12]32mm의 케이크 두께를 형성할 수 있습니다.

도시 폐기물 바이오솔리드 처리 산업에서의 프레스 사용 초기에는 케이크가 천에 달라붙는 문제가 있었고, 많은 처리 공장들이 덜 효과적인 원심 분리기 또는 벨트 필터 프레스 기술을 채택했습니다.그 후 패브릭 품질과 제조 기술이 크게 향상되어 이 문제가 [25]폐지되었습니다.미국과 달리 자동막 필터 기술은 아시아에서 가장 일반적인 도시 폐기물 바이오솔리드 탈수 방법이다.일반적으로 수분은 10~15% 더 낮고 필요한 폴리머도 적기 때문에 트럭 운송 및 전체 폐기 비용을 절감할 수 있습니다.

동작 조건

작동 압력은 일반적으로 [23]금속의 경우 최대 7바입니다.이 기술의 향상으로 16bar의 압력에서 많은 양의 습기를 제거하고 [8]30bar에서 작동할 수 있게 되었습니다.단, 목재 또는 플라스틱 [23]프레임의 경우 압력은 4-5바입니다.고형 입자가 서로 붙을 때까지 공급탱크 내 고형물 농도가 높아지면,필터 프레스에 이동 블레이드를 설치하여 슬러리를 [26]통한 액체 흐름 저항을 줄일 수 있습니다.케이크 배출 전 공정은 투과율이 10−11~[14]10m인−152 케이크에 공기 송풍 방식을 사용한다.

전처리

고체 현탁액이 가라앉은 경우 여과 전에 슬러리를 전처리해야 합니다.전처리로 응고하면 필터 케이크의 다공성이 증가하여 여과 속도가 빨라지기 때문에 필터 프레스의 성능을 향상시킬 수 있습니다.온도, 농도 및 pH를 변화시키면 플록의 크기를 조절할 수 있습니다.또한 여과액 흐름이 불투과하고 어려운 경우에는 전처리공정에 여과보조제를 첨가하여 케이크의 다공성을 높이고 케이크 저항을 저감하여 두꺼운 케이크를 얻을 수 있다.그러나 필터 보조 장치는 물리적 또는 화학적 처리를 통해 필터 케이크에서 제거할 수 있어야 합니다.일반적인 필터 보조 장치는 Kieselguhr로 0.85의 보이드를 [26]제공합니다.

케이크 취급에 있어서, 배치 필터 프레스는 많은 양의 케이크를 넣기 위해서 큰 배지 트레이 사이즈가 필요하며, [8]같은 출력의 연속 필터 프레스에 비해 시스템이 더 비싸다.

세탁

"간단한 세탁"과 "철저한 세탁"의 두 가지 가능한 세탁 방법이 있습니다.간단한 세척을 위해 세척액은 슬러리와 같은 수로를 빠른 속도로 흘러 들어가 입점 부근에서 케이크가 침식되는 원인이 됩니다.따라서 형성된 채널은 지속적으로 확대되므로 일반적으로 균일한 클리닝을 얻을 수 있습니다.더 좋은 기술은 세척용 액체를 세척판이라고 불리는 여과포 뒤에 다른 통로를 통해 도입하는 철저한 세척이다.그것은 케이크의 전체 두께를 먼저 반대 방향으로 흐른 다음 여과액과 같은 방향으로 흐릅니다.세척액은 보통 여과액과 동일한 경로를 통해 배출됩니다.세척 후 압축공기를 공급하여 잉여액을 [23]제거함으로써 케이크를 쉽게 제거할 수 있다.

낭비하다

오늘날 필터 프레스는 많은 산업에서 널리 사용되고 있으며 다양한 유형의 폐기물을 생산하기도 합니다.폐케이크에는 염료업계의 독성 화학물질이나 폐기물 흐름의 병원체 등의 유해 폐기물이 축적될 수 있으므로 처리 요건이 다르다.따라서 폐기물을 환경으로 배출하기 전에 사후 처리를 적용하는 것이 중요한 소독 단계가 될 것입니다.지역 주민과 폐기물(필터케이크)을 처리하는 노동자의 건강상의 위험을 방지하고 생태계에 악영향을 미치지 않기 위해서다.여과기는 대량의 폐기물을 발생시키므로 매립을 통해 처분할 경우 식생 개발 및 정착이 불가능한 광구처럼 대폭 변경된 지역에 처분하는 것이 좋다.또 다른 방법은 유기 오염 물질을 파괴하고 폐기물의 질량을 줄이는 소각이다.이것은 보통 제어된 [7]불꽃을 사용하여 폐쇄된 장치에서 수행됩니다.

다른 경쟁 방법과 비교하여 장점과 단점

필터 프레스는 가장 오래된 기계 구동식 탈수 장치 중 하나였기 때문에 필터 프레스가 현재뿐만 아니라 미래에도 최신 장비와 경쟁하기에 충분한지 여부에 대한 많은 논쟁이 있었다.현대 필터 프레스가 작업에 가장 적합한 특성을 가지고 있는 많은 애플리케이션에서 효율 개선이 가능하지만, 많은 기계적 개선이 이루어졌음에도 불구하고 필터 프레스는 처음 발명되었을 때와 동일한 개념으로 여전히 작동합니다.필터 프레스를 둘러싼 관련 문제를 해결하기 위한 연구가 부족할 뿐만 아니라 효율성 개선의 진전이 없는 것은 성능 저하 가능성을 시사하고 있습니다.동시에, 다른 많은 유형의 필터도 프레스 필터와 같거나 더 나은 작업을 수행할 수 있습니다.경우에 따라서는 특성과 [27]성능을 비교하는 것이 중요합니다.

배치 필터 프레스 대 연속 진공 벨트 필터

필터 프레스는 광범위한 응용 프로그램을 제공하며, 주요 제안 중 하나는 비교적 작은 풋프린트로 넓은 필터 영역을 제공하는 기능입니다.사용 가능한 표면적은 필터 유량과 용량을 최대화하기 때문에 필터링 프로세스에서 가장 중요한 치수 중 하나입니다.표준 크기 필터 프레스는 216m의2 필터 면적을 제공하는 반면, 표준 벨트 필터는 [27]약 15m만2 제공합니다.

하이솔리드 슬러리: 연속 압력 작동

필터 프레스는 금속 가공 공장에서 고용질 슬러리에 물을 빼는 데 일반적으로 사용되며, 이 작업을 수행할 수 있는 프레스 필터 기술 중 하나는 로터리 압력 필터 방식으로, 압력을 통해 여과 작업을 통해 단일 유닛에서 연속적으로 생산됩니다.단, 고용질 슬러리의 고형분 농도가 너무 높은 경우(50% 이상)에는 슬러리의 고형분 농도가 높으면 압력이 높아지고 압력이 너무 높으면 장비가 손상되거나 효율이 떨어질 수 있으므로 연속 Indexing Vacuum Belt Filter 등 진공여과로 처리하는 것이 좋다.ent [27]조작

현재의 개발

미래에는, 특히 재료 재활용, 에너지 절약, 그린 테크놀로지의 목적에 있어서, 현대 여과 산업에 대한 시장의 수요는 점점 더 세밀해질 것입니다.여과하기 어려운 재료에서 높은 수준의 탈수에 대한 증가하는 수요를 충족하기 위해 초고압 필터가 필요합니다.따라서 자동 필터 프레스의 압력 상승 추세는 앞으로도 계속될 것입니다.

기존의 필터 프레스 메커니즘은 일반적으로 액체 제거를 위해 기계적 압축과 공기를 사용합니다. 그러나 저습도 케이크의 생산 효율은 제한적입니다.케이크 탈수를 위해 공기 대신 증기를 사용하는 대체 방법이 도입되었습니다.증기 탈수 기술은 저습성 [28]케이크 제품을 제공하므로 경쟁력 있는 방법이 될 수 있습니다.

레퍼런스

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