Pressfilter för gruvindustrin

• 1. Inledning
• 2. Mekanisk torkning med filterpressar
• 3. Användning av filterpressen inom gruvindustrin
• 4. Kombinerad användning av DAF-system och filterpressar
• 5. Sammanfattning

1. Inledning

Pressfilter är en teknik för separation av fasta ämnen och vätskor som används för mekanisk torkning av slam och som tillämpas inom en rad olika branscher, däribland gruvindustrin.

Inom gruvindustrin används pressfilter ofta för hantering av gruvavfall, avvattning av slam, metallåtervinning och vattenåtervinning.

Tack vare sin förmåga att avvattna slam, återvinna värdefulla vätskor och fasta ämnen samt minska avfallsvolymen förbättrar filterpressarna inte bara processeffektiviteten, utan hjälper även företag inom gruvsektorn att sänka driftskostnaderna och uppfylla miljökraven.

Denna teknik används även vid återvinning och deponering av farligt avfall. Ett exempel är filtrerad aska som innehåller tungmetaller från förbränningsanläggningar, vilken löses upp i saltsyra. Det resulterande hydroxidslammet neutraliseras och återvinns i form av en fast kaka genom mekanisk torkning i filterpressar. Detsamma gäller gruvindustrin, vars avloppsvatten innehåller höga halter av tungmetaller med olika grader av toxicitet.

Inom gruvindustrin används filterpressen för att avvattna slam från kol och andra mineraler, vilket resulterar i torra fasta ämnen med hög renhet. Den används även som en del av processen för utvinning av metaller, såsom järn, bly, koppar, zink, guld osv.

2. Mekanisk torkning med filterpressar

En filterpress är en maskin som är monterad på ett stödstativ och som består av en rad kamrar med filterdukar inuti. Slammet tillförs med hjälp av en pneumatisk pump för att undvika driftsproblem som kan orsakas av den stora mängden fasta ämnen i vätskan som ska filtreras.

En samlingsränna leder den flytande slamströmmen till filterpressens olika kamrar. Dessa kamrar är vanligtvis tillverkade av plast och inuti dem är filterdukarna placerade på ett sådant sätt att det bildas en kaka av avvattnat slam i varje kammare.

Det avrinnande vattnet samlas upp på motsatt sida efter att det har filtrerats. På detta sätt bidrar filterdukarna och det slam som ansamlas till att trycket ökar, koncentrationen stiger och slamkakor bildas. 

Pressfilter brukar arbeta vid tryck som varierar mellan 6 och 16 bar, och ibland ännu högre. Slamkoncentrationen ökar med stigande tryck, och målet är att uppnå största möjliga avvattning. Filterets tryckgräns fastställs genom analys och testning av ett prov i laboratoriet.

Det är mycket enkelt att tömma kakorna. Man behöver bara släppa trycket i den elektrohydrauliska enheten som håller plattorna stängda, och sedan öppna dem och dra isär dem så att kakorna faller ner i den anslutna behållaren av egen tyngd.

För att optimera insamlingen av torrslam installeras system för sönderdelning av slamkakor i syfte att minska volymen i uppsamlingstankarna.

Pressfilter placeras vanligtvis utomhus och är försedda med ett tak för att förhindra att regnvatten tränger in i slambehållaren.

Underhållet av denna typ av filter är mycket enkelt, eftersom det endast kräver en ordentlig rengöring av filterdukarna som sitter på plattorna. Därför bör de rengöras med jämna mellanrum, antingen genom tvätt i ett slutet kretslopp eller genom att man tar bort dem och rengör dem separat.

3. En pressfilters komponenter

De grundläggande komponenterna i en filterpress är följande:

• Ram: den konstruktion som bildar och stöder hela filterpressen.
• Filterkammare: dessa utgörs av utrymmena mellan filterplattorna. De fungerar som en form för det slam som bildas inuti dem. 
• Filterdukar: Dessa är vävnader tillverkade av plastmaterial (PP, polyester, polyamid m.fl.) som är genomträngliga för vätska. De fungerar som filter genom att kvarhålla suspenderade fasta partiklar.
• Elektrohydraulisk enhet: Plattkonstruktionen hålls stängd vid höga tryck tack vare en elektrohydraulisk enhet som använder en central kolv för att trycka ihop kammarpaketet.
• Uppsamlingsrör: Dessa rör, som vanligtvis är tillverkade av plast, har till uppgift att samla upp det vatten som rinner ut ur filtret efter att slammet som ska avvattnas har filtrerats.

4. Tillämpningar inom gruvindustrin

Inom gruvindustrin används pressfilter främst för att:

• Återvinning av ädelmetaller.
• Uttorkning av slam.
• System för återvinning och återcirkulation av avloppsvatten.

Efter pressningen kan man gå vidare med metallåtervinningen, eftersom filterkakan har en låg vattenhalt.

Pressfilter används i stor utsträckning i olika steg av mineralbearbetningen, bland annat:

• Hantering av farligt avfall: Vid rening av förorenat avloppsvatten bidrar filterpressar till att avlägsna fasta ämnen och tungmetaller innan vattnet släpps ut eller återanvänds.
• Behandling av gruvavfall: Gruvavfall är ett samlingsbegrepp för avfall från gruvdrift som uppstår vid mineralanrikning. Det består vanligtvis av en blandning av krossat berg, vatten och gråberg.
• Mineralkoncentrat: Vid utvinning av ädelmetaller och andra mineraler bidrar filterpressar till att återvinna vatten och få fram torrare koncentrat.
• Vattenåtervinning: Effektiv vattenåtervinning är avgörande för att minska vattenförbrukningen och minimera gruvdriftens miljöpåverkan.

De vanligaste typerna av pressfilter inom gruvindustrin

Det finns olika typer av pressfilter som används inom gruvdrift, varav de vanligaste är:

• Platt- och rampressfilter: Används i processer där effektiv och snabb separering krävs.
• Membranpressfilter: De är utrustade med flexibla pneumatiska membran som förbättrar avvattningen och minskar fuktinnehållet i kakan.
• Bandpressfilter: Används för kontinuerlig filtrering av stora volymer slam med hög vattenhalt.
• Högtryckspressfilter: Lämpliga för att uppnå en presskaka med minimalt vatteninnehåll, vilket optimerar transporten och hanteringen av restprodukter.

I samtliga fall kan driften av denna utrustning ske manuellt, automatiskt eller halvautomatiskt, beroende på faktorer som:

• Filtreringscykler
• Filstorlekar
• Flöde och belastning från utsläppen
• Operativa komplikationer såsom toxicitet och hög temperatur hos restprodukterna.

5. Fördelarna med pressfilter inom gruvindustrin

Återvinning av metaller med hjälp av filterpressar erbjuder betydande fördelar jämfört med andra metoder, såsom termisk torkning, bandfilter eller centrifuger, bland vilka följande kan nämnas:

Effektivare separering av fasta ämnen och vätskor

Pressfilter ger en optimal vattenavskiljning jämfört med bandfilter eller centrifuger, vilket resulterar i torrare presskakor (högre torrsubstanshalt). Detta minskar mängden kvarvarande vatten i restprodukterna och förbättrar återvinningen av värdefulla metaller.

Lägre energiförbrukning

• Jämfört med termisk torkning kräver filterpressar inte stora mängder energi för att separera vattnet, vilket gör dem mer effektiva och kostnadseffektiva.
• Centrifuger kräver högvarviga motorer, vilket innebär att filterpressar har lägre energiförbrukning och uppnår högre avvattningskapacitet.

Effektivare återvinning av metaller

• De möjliggör en effektivare återvinning av fina metallpartiklar jämfört med bandfilter och centrifuger.
• De är idealiska för hydrometallurgiska processer där man vill maximera utvinningen av metaller ur vattenlösningar.
• Volymen av farligt material, såsom giftiga metaller, minimeras, vilket underlättar hanteringen och minskar miljöpåverkan.

Bättre anpassningsförmåga till olika typer av slam

• Pressfilter kan hantera slam med hög fastämneshalt.

Lägre drifts- och underhållskostnader

• De kräver lite underhåll och är enkla att använda.

Högre kvalitet på det återvunna vattnet

Det avloppsvatten som uppstår vid filtreringsprocessen har lägre grumlighet och innehåller färre suspenderade partiklar, vilket underlättar återanvändning i gruvkretsloppet eller utsläpp utan behov av ytterligare rening.

6. Kombination av DAF-system med filterpress

I många fall har det slam som separeras i en sedimenteringsbehållare en koncentration som sällan överstiger 2 % torrsubstans (TS). Denna slamkoncentration är för låg för att slammet ska kunna torkas i en filterpress, varför det är nödvändigt att installera en mellanförtjockare.

En förtjockningsanläggning är en anläggning av betydande storlek och kostnad, som kräver en behållare, mekaniska system och lämpliga överföringspumpar. Det förtjockade slammet i dessa anläggningar uppnår vanligtvis koncentrationer på 4–6 % torrsubstans, vilket redan anses lämpligt för behandling i en mekanisk torkanläggning.

Detta slam lagras i en uppsamlingstank och matas in i filterpressen med hjälp av en tryckluftsdriven pump. Vid behov tillsätts koaguleringsmedel och koaguleringshjälpmedel.

Även om gruvslam vanligtvis har hög densitet kan flotationsprocessen med upplöst luft tillämpas inom denna sektor, framför allt för lättare slam, eftersom den gör det möjligt att öka koncentrationen innan slammet torkas mekaniskt och man uppnår en högre effektivitet vid separeringen av de suspenderade fasta ämnena från avfallet.

Om man istället för en sedimenteringsanläggning väljer att installera ett DAF-system, kan man undvika mellanförtjockningen, eftersom det slam som erhålls från DAF-systemet har en högre torrsubstanshalt. Ett DAF-system erbjuder följande fördelar:

• Utrymmesbesparing.
• Det behövs ingen förtjockare.
• Effektivare avskiljning av suspenderade fasta ämnen.
• Man får ett renare vatten av bättre kvalitet.

Om man ser till de ekonomiska aspekterna är det ingen större skillnad i investeringskostnader och driftskostnader mellan de båda systemen, eftersom DAF-systemet kräver extra utrustning för trycksättning och tryckavlastning av den tillförda luften.

7. Sammanfattning

Separationen av fasta ämnen och vätskor är avgörande för att säkerställa återvinningen av värdefulla mineraler inom gruvindustrin. En stor utmaning inom denna sektor är att på ett effektivt sätt hantera det slam som uppstår vid mineralbearbetningen. Användningen av filterpressar har gjort det möjligt för många gruvföretag att optimera sina processer för metallåtervinning och minska mängden avfall som uppstår.

Pressfiltret är en anordning för separation av fasta ämnen och vätska som använder en serie plattor och filterdukar för att avlägsna vattnet från det slam som uppstår vid gruvdrift. Det fungerar genom att tryck utövas på en serie kamrar som fylls med slam, vilket möjliggör filtrering av vätskan och ger en fast, mycket torr kaka.

Med hjälp av denna teknik bearbetas och återvinns bland annat:

• Avloppsvatten från gruvavfall
• Koncentrat
• Kopparmalm
• Guldmalm järnmalm
• Bly-zinkmalm
• Avloppsvatten från sten
• Kol
• Titanmalm
• Gruvavfall
• Slaggr
• Kaolin
• Keramik
• Övriga icke-järnmetaller och icke-metalliska mineraler.

Genomförandet förbättrar gruvdriften och bidrar till en mer hållbar och miljöansvarig gruvdrift.

Pressfilter är det mest populära valet inom gruvindustrin tack vare sin effektivitet när det gäller:

• Återvinning av metaller.
• Lägre energiförbrukning.
• Bättre anpassning till olika typer av slam.
• Lägre driftskostnader.

Även om andra tekniker som termisk torkning, bandfilter och centrifuger har sina specifika tillämpningar, erbjuder filterpressar ett bättre kostnads-nyttoförhållande vid avvattning och metallåtervinning inom gruvindustrin.

Källor och litteratur

Pressfilter för torkning av slam från avloppsvatten

Hur pressfilter har förbättrat produktiviteten inom olika branscher | Ferotex