본질적으로 필터 프레스는 압력을 사용하여 고체와 액체를 분리합니다. 이 장치는 슬러리(반유체 혼합물)를 밀봉된 챔버 시리즈로 펌핑하여 작동하며, 특수 필터 천이 고체 입자를 포집합니다. 엄청난 압력은 액체, 즉 "여과액"을 천을 통과하여 시스템 밖으로 배출하도록 강제하고, 압축되고 탈수된 고체 덩어리인 "필터 케이크"를 남깁니다.
필터 프레스는 단순한 거름망이 아닙니다. 이는 집중적인 탈수를 위해 설계된 고압 배치(batch) 처리 시스템입니다. 그 효율성은 초기 여과가 완료된 후 기계적 힘을 가하여 슬러리를 조밀하게 압축된 건조 케이크로 변환하는 데 달려 있습니다.
필터 프레스의 구조
작동 방식을 이해하려면 먼저 주요 구성 요소를 이해해야 합니다. 이 기계는 구조 프레임, 여과 장치 및 유압 시스템의 조합입니다.
프레임 및 유압 시스템
강철 프레임은 장치의 뼈대 역할을 하며 필터 플레이트를 제자리에 고정합니다. 한쪽 끝에는 강력한 유압 램이 챔버를 밀봉하고 여과 사이클의 고압을 견디는 데 필요한 엄청난 밀봉력을 제공합니다.
필터 플레이트 및 챔버
필터 플레이트가 프레스의 핵심입니다. 이들은 오목한 플레이트로, 함께 압착되면 일련의 속이 빈 챔버를 형성합니다. 각 플레이트는 여과액이 배수될 수 있도록 채널이 설계되어 있습니다.
필터 천
각 필터 플레이트 위에는 필터 천 시트가 덮여 있습니다. 이것이 실제 여과 매체이며, 처리되는 슬러리의 입자 크기와 화학적 특성에 맞게 특별히 선택됩니다. 이것이 고체와 액체를 분리하는 것입니다.
매니폴드 및 포트
매니폴드는 배관 시스템 역할을 합니다. 이는 유입되는 슬러리를 모든 챔버로 고르게 분배하고, 일반적으로 필터 플레이트 모서리에 위치한 포트를 통해 배출되는 맑은 여과액을 수집합니다.
작동 사이클의 네 단계
필터 프레스의 작동은 주기적인 4단계 배치 공정입니다.
1단계: 플레이트 클램핑 (닫기)
사이클은 비어 있는 프레스에서 시작됩니다. 유압 시스템이 작동하여 프레스의 이동 단을 밀어 필터 플레이트 스택을 단단히 고정합니다. 이렇게 하면 물이 새지 않는 밀봉이 형성되어 채울 준비가 된 빈 챔버가 만들어집니다.
2단계: 슬러리 채우기
피드 펌프가 매니폴드를 통해 모든 챔버에 동시에 슬러리를 펌핑하기 시작합니다. 이 채움 사이클은 사전 설정된 압력에 도달할 때까지 계속되어 고체가 필터 천에 고르게 분포되도록 합니다.
3단계: 여과 및 케이크 형성
펌프가 압력을 계속 가하면 슬러리의 액체 부분이 필터 천을 통해 강제로 통과합니다. 고체는 너무 커서 통과할 수 없으므로 천 표면에 쌓여 층을 형성합니다. 이 초기 고체 층을 필터 케이크라고 하며 주 필터 역할을 합니다.
더 많은 슬러리가 펌핑됨에 따라 케이크는 두꺼워지고 압축되어 추가 액체가 짜내집니다. 이 사이클은 챔버가 고체 케이크로 완전히 채워지고 여과액 흐름이 거의 멈출 때까지 계속됩니다.
4단계: 케이크 배출 (열기)
사이클이 완료되면 피드 펌프가 꺼집니다. 유압 램이 후퇴하여 프레스를 열고 필터 플레이트를 분리합니다. 건조되고 압축된 필터 케이크가 플레이트 사이에서 떨어져 수거 및 폐기 준비가 됩니다. 그런 다음 프레스는 다음 사이클을 위해 준비됩니다.
상충 관계 및 주요 변수 이해
필터 프레스의 효율성은 자동으로 이루어지지 않습니다. 이는 몇 가지 중요한 요소의 균형에 달려 있습니다.
압력 대 사이클 시간
더 높은 공급 압력은 일반적으로 더 빠른 사이클과 더 건조한 케이크로 이어지지만, 이는 특정 지점까지만 해당됩니다. 과도한 압력은 필터 천을 막히게 하거나 장비를 손상시킬 수 있는 반면, 불충분한 압력은 젖고 질척한 케이크와 긴 사이클 시간을 초래합니다.
배치 공정
필터 프레스의 주요 한계는 배치 공정이라는 특성입니다. 다음 배치를 처리하기 전에 시스템이 멈추고, 케이크를 배출하고, 재설정해야 합니다. 이는 연속 분리 기술과 비교할 때 중요한 고려 사항입니다.
슬러리 특성
슬러리 내 고체의 특성이 가장 중요합니다. 미세하거나 끈적거리거나 젤라틴 같은 고체는 크고 결정질인 입자보다 탈수하기가 훨씬 더 어렵습니다. 이는 필터 천 선택과 예상 사이클 시간에 직접적인 영향을 미칩니다.
필터 천 선택
올바른 필터 천을 선택하는 것이 가장 중요한 결정입니다. 잘못된 직조나 재질은 "블라인딩"(입자가 천에 영구적으로 박히는 현상), 여과액의 불분명한 투명도 또는 조기 파손을 초래할 수 있습니다.
목표에 맞는 올바른 선택
필터 프레스 작동을 최적화한다는 것은 특정 목표를 충족하도록 매개변수를 조정하는 것을 의미합니다.
- 최대 고체 건조가 주요 초점인 경우: 최대량의 액체를 짜내기 위해 긴 사이클 시간과 높은 최종 압력을 우선시해야 합니다.
- 높은 처리량이 주요 초점인 경우: 목표는 사이클을 단축하는 것입니다. 여기에는 공급 압력을 최적화하고 케이크 품질을 크게 저하시키지 않으면서 높은 유속을 허용하는 천을 선택하는 것이 포함됩니다.
- 여과액 투명도가 주요 초점인 경우: 결정적인 요소는 필터 천입니다. 슬러리 내의 가장 작은 입자를 포착하도록 설계된 기공 크기와 재질의 천을 선택해야 합니다.
이러한 기본 단계를 이해하면 필터 프레스가 단순한 기계에서 정밀한 고액 분리 도구로 변모합니다.
요약표:
| 단계 | 주요 작업 | 결과 |
|---|---|---|
| 1. 클램핑 | 유압 램이 플레이트를 닫음 | 밀봉된 빈 챔버 생성 |
| 2. 채우기 | 슬러리가 모든 챔버에 펌핑됨 | 챔버가 혼합물로 채워짐 |
| 3. 여과 | 압력이 액체를 천을 통해 강제함 | 고체가 건조한 '필터 케이크'를 형성함 |
| 4. 배출 | 플레이트가 열리고 케이크가 떨어짐 | 건조한 고체 수거 및 폐기 |
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