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Descrição
O Filtro Automático foi introduzido em meados dos anos 70, quando o preço do óleo subiu nitidamente e a exigência para obtenção de tortas extremamente secas tornou-se inevitável. Os primeiros filtros eram bastante pequenos e foram introduzidos principalmente na indústria de química fina, mas, em alguns anos eles ganharam popularidade no processamento mineral mais robusto e nas indústrias de beneficiamento de minérios, substituindo o filtro de discos a vácuo convencional. Como a demanda por processamentos maiores subiu, também as áreas filtrantes requeridas cresceram e, atualmente, são fabricadas grandes máquinas com até 150 m2, que tratam algo em torno de 120 - 150 t./h de concentrados e minerais.
Com tonelagens tão altas, o baixo conteúdo de umidade se tornou a condição principal para transportar economicamente através de centenas de milhas, por via rodoviária, ferroviária ou marítima, o minério beneficiado para fundir. Além disso, com tão vultosa carga qualquer excesso de umidade pode se alterar, quando transportado através do mar, e assim, nos EUA foram emitidos padrões de Limites Transportáveis de Umidade para os vários minerais secos, a fim de obedecer as exigências de segurança. Todos estes fatores são a principal razão porque os Filtros Automáticos de Pressão estão aumentando gradualmente a sua participação nas mega indústrias.
O filtro, também chamado Filtro Automático de Torre , é um máquina semi contínua, ao contrário do filtro de pressão convencional, ou qualquer outro filtro de pressão tal como o filtro de velas, filtro de placas horizontal ou o filtro folha vertical que são operados em bateladas. Eles podem operar em um tempo de ciclo tão baixo quanto 6 - 7 minutos, que é, com a exceção do Filtro de Tambor a pressão, o menor tempo para um ciclo contínuo de filtração
O Filtro de Pressão Automático se assemelha até certo ponto aos filtros prensas, mas com pratos que são empilhados horizontalmente para formar uma torre, mudando assim a direção da filtração, de horizontal para vertical. A configuração vertical economiza área de piso, possibilitando que filtros com até 150 m2 de área se ajustem em menos que 90 m2 de chão requerendo, entretanto, uma altura de pé direito de 6 metros.
A seqüência de operação detalhada é descrita brevemente abaixo. A montagem forma câmaras de pratos dentro das quais a suspensão é alimentada sob pressão, no espaço entre um diafragma de borracha e o cinto de pano do tecido filtrante. Quando a torta é formada, o diafragma aperta o bolo para remover a umidade residual antes da lavagem, se for preciso, ou da descarga da torta. Nesta fase, a pilha de pratos está firmemente fechada e o cinto de pano permanece estacionário. Quando o ciclo de filtração se completa, a pilha abre, o pano avança para adiante e a torta desaguada move-se sobre cilindros e descarrega em calhas para processamento posterior.
A pressão de operação durante a alimentação da suspensão (chamada "bombeamento" nos Filtros de pressão automáticos) é 8 bar e durante a compressão da torta, 16 bar.
Os materiais de construção são aço inoxidável e polipropileno, para todas as partes molhadas em contato com a suspensão, torta, ou filtrado e assim eles também são adequados para aplicações corrosivas. Os diafragmas nas câmaras são feitos em borracha natural, SBR ou butil.
Os filtros podem ser transportados completamente montados em tamanhos de até 80 m2, mas filtros maiores requerem a montagem no local.
O Filtro de Pressão Automático consiste dos seguintes componentes principais:
Estrutura
A unidade consiste em uma estrutura robusta, que apóia a pilha de pratos e os dois carneiros hidráulicos, que mantêm os pratos fechados durante todo o ciclo de filtração, e os abre para descarga da torta. Para segurança máxima, cunhas especiais asseguram que a pilha é fechada positivamente durante o ciclo de filtração e então é libertada automaticamente para permitir o movimento para baixo dos carneiros, para descarga da torta. A armação também apóia o tensionamento do pano e alinhamento do rolo, como também a tubulação de lavagem do pano que usa bocais de alto impacto para desalojar partículas arrastadas de ambos os lados do pano.
Pano Filtrante
O pano filtrante serve tanto para a filtração como para o transporte do bolo escorrido até a calha de descarga, ao término do ciclo. Normalmente é confeccionado com poli- propileno de 1.5 - 2.0 mm de espessura densamente tecido e suficientemente forte para suportar as tensões longitudinais que o pano é submetido durante a descarga da torta. A densidade do pano não só assegura força mas também produz filtrados claros.
Há dois modelos de projeto:
Um cinto infinito longo que se enfia através de todos os cilindros e câmaras de modo que a torta descarrega em duas calhas posicionadas em ambos os extremos.
Um cinto infinito individual para cada câmara de maneira que a torta descarrega para uma uma calha posicionada no final.
As Câmaras
A câmara consiste de dois componentes:
Uma placa superior rebaixada, com um diafragma de borracha preso, e rolo de descarga num extremo
Uma placa inferior, com uma grade de polipropileno inserida que apóia o cinto filtrante e o bolo formado. Esta placa tem um rolo de descarga no final oposto ao rolo da placa superior.
A placa tem duas conexões separadas:
uma para alimentação da suspensão e a água de lavagem, que entra no intervalo da câmara debaixo do diafragma.
uma para comprimir a torta, injetando água sob pressão em cima do diafragma.
A injeção de água infla o diafragma dentro da câmara e o apertão muda o volume de empacotamento da torta para futura remoção da umidade aderida. O efeito do aperto é sempre mais notável com tortas compressíveis, uma vez que a deformação das partículas muda substancialmente a estrutura de tais tortas
Há projetos de câmara que prevêem área de filtração dos dois lados do cinto de pano e, neste caso, há dois diafragmas de polipropileno recobrindo integralmente o prato, de um modo semelhante às membranas das placas nos filtros prensa
Os filtros de 150 m2, têm 24 placas de 1.5m x 4.0m cada, com uma câmara de profundidade igual a 60 mm e volume total de mais de 8 m3.
Acessórios
O principal acessório requerido numa estação de Filtro de Pressão Automático, é uma bomba que inflará a parte traseira dos diafragmas das câmaras até uma pressão de compressão de 16 bar.
Critérios de Seleção
Vantagens
O Filtro Automático de pressão é melhor recomendado nas seguintes situações:
Quando são requeridas tortas extremamente secas, para:
economizar energia, em comparação a sistemas de filtração-secagem a vácuo.
reduzir os custos de transporte de concentrados por via rodoviária, ferroviária ou marítima.
atender os requisitos de segurança dos Limites de Umidade para Transporte.
Lavagem com um mínimo de líquido, para economizar água ou reduzir o fluxo de efluente a tratar.
Baixo conteúdo de sólidos no filtrado, para reduzir perdas do produto, ou para satisfazer exigências do efluente.
Para plantas com área de piso restrita.
A máquina permite um expansão futura da área de filtração, pela adição de câmaras.
As câmaras horizontais minimizam a segregação dos sólidos de sedimentação rápida, ao contrário dos filtros prensa, onde os sólidos pesados sedimentam no fundo dos pratos verticais e formam tortas desiguais.
A torta deposita-se no compartimento das câmaras e assim a lavagem é eficiente, uma vez que o líquido de lavagem espalha-se uniformemente sobre a superfície da torta.
Devido à mudança de direção dos rolos, a descarga dos Filtros de Pressão Automática desaglomera a torta, de modo que o impacto a jusante do transportador que conduz a torta é baixo. Os filtros prensa, por outro lado, descarregam a torta em um bloco denso que pode pesar até 200 kg, por isso precauções especiais devem ser tomadas para proteger a correia de borracha.
Como a operação dos Filtros Automáticos de Pressão é semi contínua a instalação para transporte da torta pode ser menor que aquela requerida.
Desvantagens
Tortas que não separam facilmente do pano filtrante, podem ser difíceis de manusear nos Filtros de Pressão Automáticos.
Tem muitas partes móveis, embora talvez não mais que em um filtro-prensa completamente automático com deslocadores de trem e chuveiros de lavagem do pano.
Requer pé direito alto, que nas máquinas muito grandes pode alcançar 6 metros.
Seu custo é relativamente caro mas deve ser comparado, tanto em investimento de capital, como em custo operacional, a uma instalação de filtro a vácuo seguida por instalações térmicas para secagem.
Sequência Operacional
Bombeamento
A pilha de prato fecha-se e a polpa é bombeada por tubos flexíveis cada um conectado a uma câmara. Conforme a pressão aumenta para 8 bar um bolo é formado e retido pelo pano filtrante, enquanto o filtrado flui por conexões para uma tubulação para processamento posterior. Esta fase, dependendo do tempo de formação do bolo, pode levar 2 minutos.
Pré-compressão
Uma vez que as câmaras estão cheias, injeta-se água a uma pressão de 16 bar na parte de trás dos diafragmas; o bolo é comprimido e seu volume diminui. O filtrado deslocado flui através do pano para a tubulação de coleta. A pré-compressão aplaina a superfície da torta e sela rachaduras para assegurar uma lavagem eficiente. Esta fase pode levar 1.5 minutos.
Lavagem da Torta
Neste momento os diafragmas são esvaziados e o líquido de lavagem é introduzido pelas conexões de alimentação da polpa para o espaço sobre a superfície do bolo. O líquido desloca o filtrado residual do bolo e a lavagem filtrada escoa pelo tubulação para utilização ou para posterior processamento. Conforme seja de interesse do processo os filtrados principal e de lavagem podem ser combinados ou podem ser entregues em tanques separados. Esta fase pode levar 1 minuto.
Compressão
Quando a lavagem da torta termina, ela é novamente comprimida a 16 bar para remover e deslocar o filtrado de lavagem restante da câmara. Esta fase pode levar 1.5 minutos.
Secagem da Torta
Os diafragmas são esvaziados, agora pela introdução de ar na câmara, que atravessa a torta comprimida para promover a máxima remoção de umidade aderida. Esta fase pode levar 1 minuto.
Descarga da Torta
A pilha de placas abre-se, e o cinto anexo descarrega o bolo seco de ambos os lados do filtro, ou de um lado, dependendo do modelo de projeto. Conforme o bolo descarrega, o pano movimenta-se entre tubulações com bocais de alto impacto que desalojam qualquer partícula arrastada pelo líquido e que possa entupir o pano. Esta fase, com a abertura e o fechamento da pilha, pode levar 3 minutos.
O tempo total de ciclo para esta seqüência é de 10 minutos, porém, dependendo das características do bolo e das exigências de lavagem, a faixa pode ser de 6 a 20 minutos.
Manutenção
O Filtro de Pressão Automático requer atenção regular para os dispositivos de segurança e características de automatização, que acompanham os filtros modernos.
Os principais componentes que necessitam de atenção, são:
O dispositivo de tensionamento do cinto, que controla automaticamente a tensão e o alinhamento.
As instalações elevatórias usadas para substituir pratos e outros acessórios.
A condição da gaxeta de vedação, que lacra os pratos contra vazamentos durante o ciclo de filtração.
As cunhas que fecham e mantêm a pilha de placas unida, quando submetida às forças a que é sujeita durante o bombeamento e a compressão.
O cinto de pano deve ser conferido periodicamente para verificação da condição geral de uso e também para a prevenção de buracos, que permitirão os sólidos entrar no filtrado.
A limpeza dos bocais de alto impacto, na tubulação de lavagem do pano, é crucial para o desempenho do filtro.
Acumulação de torta nos rolos debaixo do cinto móvel.
