2.5.8 Фильтровальные материалы

Оглавление

2.5.8 Фильтровальные материалы

 фильтровальным расходным материалам, применяемым в сахарной промышленности для очистки жидких продуктов от содержащихся в них твердых осадков, относятся фильтровальные ткани и фильтровальные порошки.

2.5.8.1. Фильтровальные ткани

Фильтровальные ткани должны удовлетворять следующим основным требованиям :
- иметь структуру, обеспечивающую высокую проницаемость жидкости и степень её очистки;
- оказывать минимальное гидравлическое сопротивление;
- отличаться значительной механической прочностью, тепловой, химической, антикоррозионной и биологической стойкостью;
- иметь гладкую поверхность, обеспечивающую её легкую, полную очистку и промывку;
- иметь высокую износоустойчивость

К ним также предъявляются такие требования в отношении характера пор и их распределения :
- возможно большее количество сквозных пор, обеспечивающих получение удовлетворительного по качеству фильтрата;
- прямолинейность капиллярных каналов одинакового сечения без местных сужений;
- по возможности одинаковый размер пор, способных улавливать частицы определенной величины, и их равномерное распределение;
- отсутствие "внутренних" несквозных пор, не принимающих участия в процессе фильтрования и снижающих прочность ткани.

Задерживающая способность ткани по отношению к твердым частицам характеризуется размером пор (отверстий). Но размер пор, как правило, в характеристике тканей не приводится. О размере пор можно судить на основании числа нитей на 100 мм ткани по основе и утку (основа - нити, идущие параллельно друг другу вдоль ткани ; уток - поперечные нити ткани, расположенные обычно перпендикулярно к продольным нитям основы и переплетающиеся с ними; переплетение нитей основы и утка может быть полотняным, саржевым, рогожным, сатиновым). Чем больше число таких нитей, тем плотнее ткань и тем меньше размер отверстий в ней.

В сахарной промышленности применяют фильтровальные ткани толщиной 0,5 - 1,8 мм, изготовленные из нитей, выработанных из растительных или синтетических волокон, а также из смешанных нитей.

К тканям, выработанным из растительных волокон, относятся хлопчатобумажный холст (число нитей 210х390 по основе и утку соответственно, масса ткани 360 г/м², саржевое переплетение), хлопчатобумажная диагональ (число нитей 220х110, масса ткани 590 г/м², переплетение саржевое), хлопчатобумажный бельтинг (число нитей 98х58, масса ткани 950 г/м², переплетение полотняное).

Фильтровальные полимерные ткани

Все более широкое распространение начинают получать фильтровальные ткани из синтетических полимерных волокон. Такие ткани намного прочнее хлопчатобумажных, менее подвержены воздействию слабых растворов щелочей и органических кислот, хорошо переносят высокую температуру, не набухают и не гниют и поэтому могут использоваться дольше, чем хлопчатобумажные.

В сахарной промышленности применяют, в основном, фильтровальные ткани, вырабатываемые из синтетических полипропиленовых, полиамидных (капроновых) и полиэфирных (лавсановых) нитей, а также аналогичные нетканые материалы.

Такие ткани вырабатываются толщиной 0,4 - 1,8 мм, массой 270 - 790 г/м², число нитей по основе и утку 70 - 350 .

2.5.8.2. Фильтровальные порошки

Одним из наиболее эффективных методов интенсификации процесса фильтрования является использование вспомогательных фильтровальных материалов (фильтропорошков), наносимых на основной фильтровальный материал (ткань, металлическая сетка). Применение фильтропорошков позволяет добиться увеличения скорости фильтрования за счет снижения удельного сопротивления осадка на фильтре, улучшает структуру образующегося осадка, предотвращает попадание мути в фильтрат.

Фильтропорошки должны быть инертны по отношению к фильтруемой среде, нерастворимы в воде, обладать малой насыпной массой, низкой влажностью и влагопоглощением, а также образовывать высокопористые слабо сжимаемые слои с низким удельным сопротивлением.

В мировой практике широкое распространение получили диатомит (отечественный - кизельгур), фильтроперлит, асбест, целлюлоза и др.

В российской сахарной промышленности кизельгур и фильтроперлит применяют, в основном, при фильтровании сиропа (клеровки) с целью практически полного удаления из него мелких частиц осадка (мути), ухудшающих качество сахара в процессе уваривания сиропа в вакуум-аппаратах. Это позволяет получать кристаллы с блеском и производить сахар без серого оттенка.

На российских сахарных заводах фильтропорошки применяют при фильтрации сиропа на дисковых и патронных фильтрах. При этом фильтрование с применением порошков обладает рядом преимуществ по сравнению с фильтрованием без их использования. Удельное сопротивление слоя смеси фильтропорошка с осадком значительно ниже удельного сопротивления осадка при фильтровании сиропа. Использование фильтроперлита при фильтровании сиропа позволяет увеличить скорость процесса с 2 л/м².мин до 8-9 при содержании примесей около 0,3 г/л.

Фильтровальные порошки можно использовать тремя способами :
- намывкой фильтровального слоя;
- непрерывной подачей суспензии порошка в фильтруемый сироп;
- комбинированно

Кизельгур представляет собой белый или розоватый пористый (75 %) порошок (частицы размером 5-50 мкм), плотностью до 2300 кг/м³, малой объемной массы (400-570 кг/м³), влажностью до 1 %, получаемый в результате обработки сырых диатомита и трепела.

Диатомит (от позднелатинского diatomeae - диатомовые водоросли) - легкая рыхлая, землистая или слабосцементированная пористая и легкая осадочная горная порода белого или желтоватого цвета. Микроскопические диатомовые водоросли обладают уникальной способностью экстрагировать двуокись кремния из воды для создания своей скелетной структуры. Когда диатомы умирают, их скелеты осаждаются и образуют залежи диатомитов. Диатомит состоит, в основном, из аморфного кремнезема с примесями кальцита, окислов алюминия, железа и др.

Основные месторождения диатомита в СНГ - Первозвановское (Кировоградская обл. Украины) и Забалуйское (близ г. Инза Ульяновской обл. России).

Трепел (нем. tripel - от г. Триполи в Ливане) - тонкопористая осадочная горная порода, состоящая из микроскопических зерен опалового кремнезема, аналогичная диатомиту, но почти лишенная органических остатков.

Сырые диатомит и трепел непригодны в качестве фильтрующего материала и подвергаются механической и термохимической обработке, в процессе которой из них удаляются избыток влаги, органические вещества, песок, глина и некоторые другие примеси.

Микрофотография частиц диатомита (х500)

Получение кизельгура из диатомита и трепела включает в себя следующие основные процессы: дробление сырого диатомита, размешивание водой, отделение диатомитовой суспензии от песка и глины, фильтрация суспензии, смешение с флюсовыми добавками, высушивание осадка в сушилках, прокаливание высушенного осадка в прокалочной печи, охлаждение, измельчение в мельнице, классификация по размерам частиц и упаковка в мешки.

Удельный расход кизельгура - 0,05 % к массе свеклы и 0,5 % к массе сырца.

Фильтроперлит представляет собой пористый (90 % и выше) порошок (5-30 мкм) белого цвета малой объемной массы (120-180 кг/м³) влажностью 0,4 - 2 %, состоящий из небольших гранул неправильной (осколочной) формы с множеством пустых ячеек. Пористость у фильтроперлита больше, а объемная масса в 4-5 раз меньше, чем у кизельгура. Поэтому расход на единицу поверхности фильтрации при одинаковой толщине фильтрующего осадка меньше, чем у кизельгура.

Сырьем для получения фильтроперлита служат перлиты. Перлит (франц. рerlite, от perle - жемчуг) - изверженная горная порода, кислое водосодержащее (не менее 1 % воды) вулканическое стекло (по химическому составу близкое к граниту); раскалывается на мелкие шарики с жемчужным блеском. Раздробленный перлит при нагревании до 900-1100 оС вспучивается, увеличиваясь в объеме до 10-20 раз, образуя легкий пористый материал, применяемый в строительстве в качестве заполнителя бетонов и теплоизоляционных материалов, а также в промышленности в качестве вспомогательного фильтрационного материала.

Процесс производства фильтроперлита близок с процессом производства кизельгура (дробление, вспучивание при высокой температуре, охлаждение, помол, классификация, упаковка).

Удельный расход перлита составляет 0,03 % к массе свеклы и 0,3 % к массе сахара-сырца.

Расход фильтроперлита на 1 м² при намыве слоя толщиной 1 мм составляет примерно 300 г. Рабочая толщина слоя - 1,5-2 мм.

2.5.8.3. Флокулянты

Скорость отстаивания сока I сатурации в отстойниках может быть в 2-3 раза повышена за счет применения так называемых флокулянтов, в качестве которых используются высокомолекулярные соединения - полиэлектролиты (полиакриламид, полиметакрилат натрия и др.). Действие их заключается в том, что эти вещества способствуют укрупнению частиц сатурационного сока, в результате чего они оседают намного быстрее. Наилучшим флокулянтом является полиакриламид, который совершенно безвреден для здоровья, хорошо растворяется в воде, не оказывает корродирующего действия на оборудование, не вызывает увеличения цветности сока, полностью осаждается на частицах сатурационного осадка и не переходит в отстоявшийся сок. Он применяется в виде 0,1 %-ного водного раствора и добавляется в нефильтрованный сок после его нагрева перед отстойником.