빠른 답변: 카올린, 볼 클레이, 벤토나이트 및 기타 점토 슬러리는 입자가 평평하고 서브마이크론 크기이며 층 사이에 물을 보유하기 때문에 탈수하기 가장 어려운 물질 중 하나입니다. 멤브레인 필터 프레스는 카올린 생산업체의 표준 장비입니다. 농축기에서 나온 고형분 25–35% 슬러리를 60–120분 주기로 고형분 65–75% 케이크(대략 수분 25–35%)로 만드는데, 이는 벨트 프레스나 원심분리기로는 도달할 수 없습니다. 핵심은 촘촘한 모노필라멘트 여포, 완만한 공급 펌프, 12–16 bar에서의 멤브레인 압착, 그리고 무리하게 밀어붙이기보다 긴 주기를 받아들이는 것입니다.
점토가 다른 광물과 다르게 거동하는 이유
대부분의 광물 정광은 탈수가 쉽다. 입자가 단단하고 대략 둥글며 수십 마이크로미터 크기이므로, 케이크가 열린 구조를 형성하여 물이 빠져나간다. 점토 광물은 반대다. 카올리나이트 입자는 육각형 판상이며, 일반적으로 폭이 0.2–2 μm이고 두께는 그보다 훨씬 얇다. 이들은 카드 한 벌처럼 면과 면이 마주 보며 쌓이고, 그 쌓인 구조가 판 사이에 물을 가두며, 형성되는 케이크는 치밀하고 거의 불투과성이다. 벤토나이트와 같은 스멕타이트 점토는 더 심각한데, 물이 결정 격자 자체로 들어가 입자가 팽윤하기 때문이다.
두 가지 실질적인 결과가 따른다. 첫째, 여과가 느리다. 미세한 카올린의 비케이크저항은 모래나 금속 정광의 그것보다 천 배나 될 수 있다. 둘째, 케이크가 형성된 후 기계적으로 압착하는 것이 단순히 더 높은 압력으로 펌핑하는 것보다 훨씬 더 많은 물을 제거하는데, 이는 점점 두꺼워지는 장벽을 통해 물을 밀어내려고 하는 대신 케이크를 압축하기 때문이다. 이것이 멤브레인 필터 프레스가 업계를 지배하는 이유이다.
카올린 공장에서 필터 프레스가 위치한 곳
카올린 가공은 채굴 현장부터 시작되는 습식 공정이다. 원광 점토는 물과 분산제로 슬러리화되고, 스크린과 하이드로사이클론을 통해 조립질이 제거되며, 원심분리기나 수력분리기에서 입자 크기별로 분급되고, 백색도를 높이기 위해 종종 표백, 자력 분리 또는 부선 처리된다. 이 모든 과정은 20–40% 고형분 농도에서 이루어진다. 최종적으로 제품은 제지 코팅용 70% 고형분 슬러리로, 또는 세라믹, 페인트, 고무 및 유리섬유용 건조 덩어리, 누들 또는 분무 건조 분말로 공급되어야 한다. 두 경로 모두 탈수를 거친다.
고전적인 경로는 증점제 → 필터 프레스 → 재분산(슬러리 제품의 경우) 또는 건조기(건조 제품의 경우) 중 하나입니다. 필터 프레스가 중량을 담당합니다. 즉, 건조기에서 물을 증발시키는 데 드는 에너지의 일부만으로 대부분의 물을 기계적으로 제거합니다. 프레스에서 제거된 수분의 모든 퍼센트 포인트는 건조기가 끓여 증발시킬 필요가 없는 물이며, 열 건조는 공장에서 가장 큰 에너지 비용입니다. 동일한 논리가 세라믹 타일 공장점토가 풍부한 바디 슬립과 유약 폐수가 슬러지가 재활용되거나 건조되기 전에 탈수됩니다.
점토용 프레스 유형은 무엇인가요?
| 장비 | 카올린 위의 케이크 고형분(일반적) | 사이클 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 함몰 챔버 필터 프레스 (멤브레인 없음) | 55–65% | 2–4시간 | 작동은 하지만 느림; 케이크가 종종 중앙이 젖어 있음; 높은 압력에서의 긴 공급은 펌프와 플레이트를 마모시킴 |
| 멤브레인 필터 프레스 | 65–75% | 1–2시간 | 업계 표준; 스퀴즈는 케이크를 압축하고 수분을 균일하게 합니다; 주어진 수분에 대해 가장 짧은 사이클 |
| 벨트 필터 프레스 | 35–50% | 연속 | 덩어리 또는 건조 제품에는 너무 습함; 폐 점토 광미에만 사용됨 |
| 데칸터 원심분리기 | 40–55% | 연속 | 미세 혈소판은 원심분리액과 함께 통과하며, 고분자 요구량이 높습니다 |
| 튜브 프레스 (초고압) | 75–82% | 짧은 주기, 소량 배치 | 고형분 함량은 가장 높지만, 단위당 처리량이 적고 자본 비용과 유지보수 비용이 더 높다 |
대다수의 카올린, 볼 클레이, 차이나 클레이 및 벤토나이트 공장에서는 멤브레인 필터 프레스 이것이 정답입니다. 챔버 프레스는 자본이 부족하고 약간 더 젖은 케이크가 허용되는 모래 세척 또는 골재 공장의 폐점토에 합리적인 선택입니다; 우리의 모래 세척 가이드 해당 사례를 다룹니다. 또한 다음의 비교를 참조하세요: 필터 프레스 vs 원심분리기 vs 벨트 프레스.
점토용 프레스를 설계할 때: 무엇이 달라지는가
공급 고형물 및 컨디셔닝
농축기에서 고형분 25–35%로 프레스를 공급하십시오. 묽은 슬러리를 공급하면 챔버를 물로 채우는 데 사이클 시간이 낭비되고 부드럽고 고르지 않은 케이크가 생성됩니다. 카올린은 일반적으로 가공을 위해 분산되며(규산나트륨 또는 폴리아크릴레이트 사용), 분산된 슬러리는 응집된 슬러리보다 훨씬 느리게 여과됩니다. 많은 공장에서는 프레스 직전에 소량의 산 또는 양이온성 응집제를 첨가하여 분산을 붕괴시킵니다. 자체 슬러리에서의 시험으로 이것이 신속히 판명됩니다: 컨디셔닝으로 인한 사이클 시간 10–20% 단축은 흔합니다.
급송 펌프
점토는 연마성이 없으므로 우려되는 것은 마모가 아니라 제어입니다. 여과 압력은 케이크가 형성됨에 따라 1–2 bar에서 최종 6–8 bar까지 천천히 상승해야 합니다. 처음 몇 분 안에 최대 압력에 도달하는 펌프는 미립자를 여포 속으로 밀어 넣어 막히게 합니다. 가변 속도 원심 펌프, 프로그레시브 캐비티 펌프 또는 대형 에어 작동식 다이어프램 펌프 압력 램프를 사용하면 모두 작동합니다. 낮은 압력에서 긴 공급 시간은 점토의 경우 정상입니다. 이를 결함으로 간주하지 마십시오.
천
미세한 점토 판상 입자가 몇 번의 사이클 내에 개방된 여포를 관통하여 막아버립니다. 폴리프로필렌 재질의 치밀한 모노필라멘트 또는 모노필라멘트/멀티필라멘트 조합 여포를 사용하고, 캘린더링된 표면과 범위의 하한에 해당하는 통기성을 갖추어야 합니다. 케이크 이탈은 일반적으로 캘린더링된 여포에서 양호한데, 압축된 점토 케이크가 응집력이 있기 때문입니다. 우리의 원단 선택 가이드 매개변수를 설명하며, 그리고 우리의 기사에서는 클로스 블라인딩 경고 신호를 설명합니다.
멤브레인 스퀴즈
12–16 bar에서 물 또는 공기로 15–30분간 압착한다. 압착의 마지막 몇 분 동안에는 물이 거의 제거되지 않는다. 플랜트는 사이클 시간을 낭비하지 않도록 고정 타이머가 아니라 여액 유량계를 기준으로 압착 시간을 설정해야 한다. 카올린 케이크는 매우 균일한 수분 함량으로 압착되는데, 이는 케이크가 일정한 공급을 필요로 하는 건조기나 압출기로 바로 투입되는 경우에 유용하다.
챔버 깊이 및 케이크 두께
케이크 두께가 증가함에 따라 여과 저항이 급격히 상승하기 때문에 점토 프레스는 광물 프레스보다 더 얇은 케이크를 사용합니다. 즉, 40–50mm 챔버 대신 25–32mm 챔버를 사용합니다. 동일한 일일 톤수를 기준으로 할 때, 더 얇은 챔버의 플레이트를 더 많이 사용하면 더 깊은 챔버를 적게 사용하는 것보다 사이클 시간이 더 짧아집니다.
사이징 예시
30% 고형분의 농축조 하부 배출물로부터 70% 고형분의 필터 케이크를 하루 100건조톤 생산하는 플랜트는 하루에 약 190m³의 물을 제거해야 합니다. 90분 주기와 20시간 운전으로 프레스는 하루에 약 13주기를 완료하므로, 각 주기는 7.7건조톤, 즉 약 11톤의 습윤 케이크를 생산해야 합니다. 케이크 밀도가 약 1.75t/m³일 때 이는 주기당 6.3m³의 케이크이며, 이는 약 30mm의 챔버 100개를 갖춘 1500mm × 1500mm 멤브레인 프레스가 담을 수 있는 양입니다. 실제 사이징은 자체 여과 테스트 데이터를 사용합니다. 이 예시는 규모만 보여줍니다. 우리의 접시 크기별 가격 가이드는 관련된 프레스 크기의 범위를 제시합니다.
벤토나이트 및 기타 팽윤성 점토
벤토나이트는 카올린처럼 여과되지 않습니다. 벤토나이트의 팽윤성은 묽은 슬러리조차 점성을 띠게 만들고, 형성되는 케이크는 거의 불투과성입니다. 따라서 벤토나이트 공장에서는 필터 프레스로 제품을 탈수하는 경우가 드물며, 구덩이 수분 상태에서 건조시킵니다. 필터 프레스가 벤토나이트와 만나는 지점은 폐수 흐름, 즉 터널 굴착기 슬러리, 시추 이수, 다이아프램 월 슬러리이며, 여기서 벤토나이트는 대부분 모래와 실트로 이루어진 슬러리의 부성분입니다. 이는 다른 규칙이 적용되는 다른 업무로, 다음에서 다룹니다 드릴링 및 TBM 슬러리 기사.
관련 산업
위의 모든 내용은 위생도자기용 볼 클레이, 도자기용 차이나 클레이, 동일 광상에서 나온 장석 및 석영 미분, 이산화티타늄 안료 슬러리, 제지 충전재용 탄산칼슘 슬러리, 침전 실리카에 약간의 변경을 가하여 적용됩니다. 이들은 모두 미세하고 마모가 적으며 여과가 느린 광물 제품으로, 멤브레인 스퀴즈가 건조기 에너지 측면에서 비용을 상쇄합니다. 우리의 광업 및 광물 처리 허브는 관련 가이드를 연결합니다.
자주 묻는 질문
카올린에서 필터 프레스가 도달할 수 있는 케이크 수분은 얼마인가요?
멤브레인 필터 프레스는 일반적으로 카올린과 볼 클레이에서 65–75% 고형분(25–35% 수분)에 도달합니다. 일반 챔버 프레스는 더 긴 사이클로 55–65% 고형분에 도달합니다. 초고압 튜브 프레스는 소량 배치에서 약 80% 고형분에 도달할 수 있습니다.
카올린은 왜 여과가 이렇게 느린가요?
카올리나이트 입자는 2미크론 미만의 평평한 판상 입자로, 쌓이면 치밀하고 거의 불투과성인 케이크를 형성하며 층 사이에 물을 보유합니다. 비케이크 저항은 모래나 금속 정광의 1000배에 달할 수 있으므로, 케이크는 단순히 펌프로 밀어내는 것이 아니라 멤브레인으로 압축해야 합니다.
점토에 멤브레인 필터 프레스가 필요한가요?
판매 가능한 카올린, 볼 클레이 또는 차이나 클레이 제품의 경우, 예: 압착 단계는 합리적인 주기 내에서 케이크의 수분 함량을 35% 미만으로 낮추고 건조기 에너지를 절약하는 역할을 합니다. 모래 세척이나 골재 플랜트에서 나오는 폐점토의 경우, 더 습한 케이크를 배출하는 챔버 프레스가 종종 허용됩니다.
카올린에는 어떤 여과포가 사용됩니까?
낮은 통기성을 가진, 팽팽하게 캘린더링된 폴리프로필렌 모노필라멘트 또는 모노/멀티필라멘트 조합 직물. 개방 직물은 혈소판이 직조를 관통하기 때문에 몇 번의 주기 내에 막힌다.
카올린에 대해 원심분리기나 벨트 프레스가 필터 프레스를 대체할 수 있습니까?
제품 케이크용이 아닙니다. 벨트 프레스는 35–50% 고형분에 도달하고 원심분리기는 40–55%에 도달하며, 미세 판상 입자는 원심분리액과 함께 빠져나갑니다. 둘 다 습하고 저가치 케이크가 허용되는 폐 점토 스트림에만 사용됩니다.
벤토나이트는 어떻게 다른가요?
벤토나이트는 물과 만나 팽윤하여 거의 불투과성 케이크를 형성하므로, 벤토나이트 제품은 여과가 아닌 건조 방식으로 처리된다. 필터 프레스는 벤토나이트를 시추, 터널링 및 다이어프램 월 슬러리의 소량 성분으로서만 처리한다.
샘플 또는 여과 테스트 보고서와 톤수를 보내주시면, 그에 맞춰 프레스, 챔버 깊이 및 여포의 크기를 산정해 드리겠습니다: 클레이 탈수 제안서를 요청합니다.
참고 문헌: USGS 광물 원자재 요약 2024 — 점토 (카올린, 볼 클레이, 벤토나이트의 생산, 용도 및 가공), US EPA — 광물 채굴 및 가공 폐수 지침, 40 CFR Part 436 (카올린 및 볼 클레이 하위 범주 포함).
이 글은 우리의 가이드의 일부입니다 산업용 필터 프레스 응용 분야.