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Descrição
O Filtro de Tambor Rotativo com Pré-capa, é usado para polir soluções que têm traços de contaminantes insolúveis. Para polir a solução, a superfície do tambor é previamente recoberta com um meio de permeabilidade e tamanho de partícula conhecidos, que retém os finos e produz um filtrado claro.
Os materiais mais usados para formar o leito de pré-cobertura, são:
Terra diatomácea (ou Diatomita) - É uma rocha de origem sedimentar, rica em sílica, constituída essencialmente por carapaças de diatomáceas ( algas microscópicas unicelulares de tamanho que varia entre 5 e 400 micra ).
Perlita que consiste de triturado vítreo de rocha termoexpandida de origem vulcânica.
Celulose - agregado de fibras leves e cinzas como meio.
Madeira especial - está se tornando popular recentemente, uma vez que é combustível e reduz o custo de remoção, geralmente alto. Há fabricantes hoje em dia, que moem, lavam e classificam essa madeira especial até permeabilidades que podem satisfazer uma larga faixa de aplicações.
Estes materiais, quando relacionados a pré-cobertura são chamados "auxiliares de filtração", indevidamente, já que eles não ajudam a filtração, mas servem como um meio filtrante, em analogia ao pano filtrante num filtro de tambor convencional.
O Filtro de Pré-capa é semelhante em aparência ao Filtro de Tambor convencional, mas sua construção é muito diferente:
A lâmina raspadora em filtros de tambor convencionais, é estacionária e serve principalmente para desviar o bolo enquanto ele é soprado no ponto de descarga.
No filtro de pré-capa, a lâmina raspadora move-se lentamente na direção do tambor e remove, por raspagem, a camada de contaminantes que "cegam" o tecido, arrastando junto uma fina camada do material de pré-revestimento. Este movimento expõe continuamente uma camada nova da superfície de pré-cobertura de forma que, quando o tambor submerge no tanque, já está pronto para polir a solução.
O mecanismo de movimento da lâmina é equipado com um acionamento de precisão que tem uma taxa de avanço ajustável de 1-10 mm/h.
A escolha da taxa é determinada pela penetração de finos no leito de pré-cobertura que, por sua vez, depende da permeabilidade do auxiliar de filtração. Quando toda a pré-cobertura é consumida, a lâmina retrai-se rapidamente, deixando o filtro pronto para um novo ciclo de pré-revestimento.
Nos filtros de tambor convencionais, a torta descarrega com auxílio de um sopro em sua face anterior, portanto, uma seção da válvula de comando principal é alocada para este propósito. Em filtros de pré-capa toda a cobertura do tambor está sob vácuo, então há duas opções de projeto:
Uma válvula convencional numa tubulação, incluindo sua seção de sopro invertido, fica aberta ao vácuo durante o polimento. Quando o pré-revestimento é consumido, a seção de sopro é virada para remover o pré-revestimento restante, inclinando-se a lâmina do raspador.
Um projeto sem válvula, no qual não há comando para fixar e lacrar a região entre o tambor giratório e a saída estacionária, o lacre é obtido por um anel circular em vez do selo de face usado em válvulas convencionais.
O espaço livre entre a cobertura do tambor e o agitador, em filtros de tambor convencionais, é suficiente para acomodar bolos de até aproximadamente 50 mm, enquanto nos filtros modernos de pré-capa espaços maiores são bastante comuns, permitindo a formação de pré-capas de 150 mm.
A tubulação interna do tambor, nos filtros de tambor convencionais, é dimensionada para cargas hidráulicas relativamente baixas. Em filtros de pré-capa, ao contrário dos filtros convencionais, a taxa de filtração durante a fase de pré-cobertura é alta, portanto, freqüentemente mais seção transversal de tubulação interna fica disponível, reduzindo a perda de carga.
O diagrama de fluxo de uma instalação de Filtro de Pré-capa, geralmente tem a aparência abaixo:
Critérios de Seleção
Filtros de Pré-cobertura geralmente são usados nos seguintes casos:
Soluções que requerem um grau de claridade muito alto.
O conteúdo de sólidos é muito baixo e menos que 2-3%.
Os sólidos são pegajosos e, sem o recobrimento prévio, entupiriam o pano filtrante.
Seqüência Operacional:
A operação de um filtro com pré-capa é feita em dois estágios:
Estágio de pré-cobertura
Estágio de polimento
As duas etapas estão estritamente relacionadas, já que o desempenho eficiente e econômico do filtro na fase de polimento, depende completamente da seleção de um auxiliar de filtração satisfatório e do cuidado levado durante a fase de pré-cobertura.
Pré-cobertura
Uns 8-10% de suspensão para pré-cobertura são preparados pela alimentação do auxiliar de filtração selecionado, num tanque cheio de água e equipado com um misturador de baixa velocidade, como um agitador de braço-curvo que gira a 30-50 rpm. Uma velocidade baixa é necessária para evitar a quebra da estrutura do auxiliar de filtração.
Um bolo do pré-revestimento, dependendo de sua permeabilidade, pode conter aproximadamente 50% de umidade; sendo assim, algumas vezes é aconselhável preparar a pasta com o filtrado polido, em vez de água. Existem dois argumentos em favor da opção pelo filtrado:
A quantidade de diatomita seca no bolo úmido é 310 Kg/m3 (para diatomita grossa) e 370 Kg/m3 (para diatomita fina) assim, se nós considerarmos uma pré-cobertura de 150 mm, então ela pode conter em torno de 50 Kg/m2 água. Então, em um filtro de tamanho mediano, de 20 m2, a quantidade de água para evaporação a jusante, será de 1 tonelada e isto deve ser levado em consideração.
Com filtrado, a transição de pré-cobertura para polimento não requer o esvaziamento do tanque ainda com água; o tanque deve ser escoado para não diluir a solução.
Quando a água é a alternativa preferida, deve-se prestar atenção à massa específica do filtrado, pois pode se tornar difícil a tentativa de molhar e misturar um auxiliar de filtração leve em uma solução do tipo, por exemplo, 52% de CaBr2, que tem uma massa específica de 1.7. Em tal caso, a opção de usar um misturador de velocidade alta não é desejável, desde que, como mencionado acima, pode acontecer quebra de partículas e, portanto, usar um reagente para aumentar a molhabilidade é um método melhor.
Há algumas regras básicas a serem observadas durante a pré-cobertura do tambor, para assegurar que o auxiliar de filtração seja distribuído uniformemente e o leito formado esteja compactado e livre de rachaduras:
Quando a pré-cobertura começa a resistência da torta é baixa, então a bomba de vácuo deveria ser capaz de operar com um fluxo de ar muito alto e, em algumas instalações, uma bomba de vácuo separada é dedicada só para a fase de pré-cobertura.
A bomba do filtrado da pré-cobertura deveria ser capaz de bombear a suspensão a uma velocidade de tubo de 1.5-2.0 m/s para evitar a segregação e a sedimentação das partículas mais pesadas do auxiliar de filtração.
Pela mesma razão o tambor deveria girar a uma velocidade alta.
A represa, na caixa de transbordamento, deveria ser abaixada de forma que o tambor seja pouco submergido e o leito não se forme muito rapidamente. Uma pré-capa de formação rápida geralmente é desigual em espessura e requer significativa "raspagem", antes da alimentação da solução contaminada na fase de polimento. Além disso, uma pré-cobertura que se forma muito rapidamente tende a rachar e assim a claridade do filtrado pode ser comprometida e o pano sob tais fendas pode cegar.
A lâmina de doutor deve ser retraída para a liberação (desimpedimento) máxima entre a coberta do tambor e o agitador e então deve ser avançada lentamente para suavizar a superfície do leito em preparação para a fase de polimento.
O vácuo nunca deveria ser cortado durante a pré-cobertura (ou polindo) pois a torta pesada certamente cairá do tambor para o tanque, com todas as conseqüências. Uma regra sugere que para segurar uns 100 mm de pré-cobertura molhada no tambor, é requerido um vácuo de 180-200 mmHg.
O pano filtrante age somente como um suporte para a pré-capa, que forma-se tão logo a pré-cobertura começa e então já recebe as finas capas já formadas. Assim, o pano deverá ser suficientemente denso para reter o leito formando, o que depende em grande extensão da distribuição de tamanhos da partícula do auxiliar de filtração selecionado
Polimento
Os contaminantes insolúveis, que freqüentemente são enlodados e gelatinosos por natureza, provocam uma rápida saturação do meio filtrante (entupimento) e logo reduzem a taxa de filtração a uma gota. Conseqüentemente, o princípio operacional de polir é evitar a formação de uma capa espessa, devendo, ao contrário, formar uma capa muito delgada que é removida continuamente por raspagem.
Isto requer uma cuidadosa otimização, visto que polir é uma operação cara. As condições ótimas são:
Selecionar um material de pré-cobertura que seja bastante permeável para produzir uma taxa de filtrado alta, mas densa o bastante, para evitar a penetração dos contaminantes no leito de pré-cobertura.
Fixar, de antemão, a lâmina para a mais baixa velocidade, de forma que ela apenas corte o leito de pré-cobertura, pois uma penetração funda na matéria insolúvel aumenta o consumo de diatomita e encurta o ciclo de polimento.
Manutenção
Todos os pontos mencionados na seção relacionada a Filtros de Tambor convencionais também se aplicam a Filtros de Pré-cobertura, mas algumas exigências adicionais deveriam ser observadas::
Terra diatomácea ou Perlita são materiais abrasivos e a extremidade da lâmina raspadora deve ser mantida afiada, caso contrário o corte não é liso e podem ser experimentadas vibrações no fino mecanismo de descarga. Freqüentemente solda-se uma camada de estelita triturada e polida, ao longo da extremidade, para prolongar a vida da lâmina.
Uma boa opção é fabricar a lâmina com segmentos pequenos, visto que a prática mostra que o seu uso não é igual através da face do tambor. Preferencialmente, estes segmentos deveriam ser fabricados com duas extremidades afiadas de forma que, quando uma extremidade gasta-se, pode ser virada 180 graus dobrando, assim, o tempo requerido para sua substituição.
As partes móveis de um ancinho do tipo agitador recíproco têm muitos mancais que, uma vez gastos, sujeitam o filtro inteiro a choques e tremores. Esta situação é perigosa pois durante a fase de pré-cobertura o vácuo é relativamente baixo e o leito em formação pode se soltar. Então, precauções especiais deveria ser tomadas na inspeção dos mancais como parte do plano de manutenção preventiva.
