فهرست مطالب
در سال‌های اخير به دليل توجه فزاينده به مسئله كمبود آب، محدودیت‌های زیست‌محیطی، مديريت سدهای باطله و موارد ديگر، سرعت پيشرفت فرايندهای آبگيری چشمگير بوده است. نمود اين امر را می‌توان در ساخت دستگاه‌های فيلتراسيون و پارچه‌های جديد و يا توليد مواد شيميايي مشاهده كرد كه امر آبگيری را بهبود می‌بخشند. عموماً بازيافت آب در صنايع معدني به سه روش زير صورت می‌پذیرد:
- ته‌نشین كردن
- فيلتر كردن
- خشک‌کردن حرارتي
که در حال حاضر در کشور ما عمدتاً واحد آبگیری از تیکنرها و فیلترها تشکیل‌شده است که حلقه آخر این سیستم یعنی فیلتر کردن اهمیت به سزایی دارد. در مرحله فیلتر کردن تجهیزات فیلتراسیون ازجمله فیلتر پرس‌ها، فیلترهای نواری، درام فیلترها، فیلترهای دیسکی و … از پارچه فیلترهای مختلفی استفاده می‌کنند که وظیفه آبگیری و بازیابی آب به چرخه تولید را فراهم می‌کنند. در این بخش به بررسی ساختار پارچه فیلترها پرداخته می‌شود و انواع آن‌ها معرفی می‌گردند. همچنین کاربردهای مختلف این پارچه برای مواد مختلف موردبررسی قرار می‌گیرند.
انتخاب پارچه فیلتر عمدتاً با توجه به کاربرد آن بر اساس پارامترهای زیر در نظر گرفته می‌شود:
- مواد (Materials)
- انواع نخ (Yarn types)
- الگوهای بافت (Weave Patterns)
انواع مواد مورد استفاده در پارچه فیلترها
1- پارچه فیلتر پلی‌استر (PE)
ویژگی برجسته پارچه پلی‌استر بیشترین مقاومت اسیدی را در بین پارچه‌های مصنوعی دارد. به دلیل دمای عملیاتی بالا تا 302 درجه فارنهایت، استحکام کششی بالا و کشیدگی خوب، به‌طور گسترده به‌عنوان یک پارچه فیلتر برجسته و محبوب شناخته می‌شود.
2- پارچه پلی‌پروپیلن
پارچه پلی‌پروپیلن با براق بودن، نفوذپذیری عالی و جذب رطوبت صفر مشخص می‌شود. کیک فیلتر تشکیل‌شده به‌آسانی از سطح آن جدا می شود و درنتیجه زمان تمیز کردن و همچنین چرخه فیلتر را به میزان قابل‌توجهی کوتاه می‌کند. همچنین در برابر اکثر اسیدها و قلیاها مقاومت بسیار خوبی دارد. دمای کار ثابت آن 280 درجه فارنهایت است.
3- پارچه فیلتر نایلونی
پارچه فیلتر نایلونی دارای مقاومت سایشی مطلوب و مقاومت قلیایی قوی است. این ماده اغلب در صنایع معدنی و زغال‌سنگ به دلیل خاصیت بالای ضد سایش مورداستفاده قرار می‌گیرد. تنها نقطه‌ضعف آن ناپایداری شیمیایی در دمای بالا است که باعث آزاد شدن مواد سمی و آلودگی محلول‌ها می‌شود. بنابراین استفاده از پارچه فیلتر نایلونی در صنایع مواد غذایی، آشامیدنی و دارویی مجاز نمی‌باشد.
4- پارچه فیلتر وینیلون
به دلیل مقاومت قلیایی بسیار خوبی که دارد، برای شرایط قلیایی مناسب است. دمای کاری آن کمتر از 140 درجه فارنهایت است.
جدول 1. مشخصات انواع پارچه فیلترها
انواع نخ
نخ چند رشته‌ای (Multifilament Yarn)
نخ‌های چند رشته‌ای توسط نخ‌های تک‌رشته‌ای به هم می‌پیچند. پارچه ساخته‌شده توسط نخ‌های چند رشته‌ای دارای سطح صاف، استحکام کششی بالا، راندمان متوسط جمع‌آوری ذرات و آزادسازی کیک است.
نخ چند رشته پارچه فیلتر
نخ تک‌رشته‌ای (Monofilament Yarn)
نخ رشته‌ای منفرد است و به‌طور پیوسته از رزین مصنوعی اکسترود می‌شود. آزادسازی کیک عالی، ولی مقاومت در برابر کور شدن و راندمان جمع‌آوری ذرات کمی دارد.
نخ تک رشته پارچه فیلتر
نخ منگنه یا ریسیده شده (Staple (spun) yarn)
نخ‌های اصلی از رشته‌های خردشده ساخته می‌شوند. این الیاف کوتاه دارای استحکام کششی کم و سطح بزرگی هستند. پارچه منگنه آزادسازی کیک ضعیفی دارد اما ذرات را حفظ می‌کند.
نخ منگنه ریسیده شده پارچه فیلتر
فیلتر پرس‌ها از متداول‌ترین تجهیزات آبگیری در صنایع معدنی هستند که با توجه به کاربرد و ظرفیت دارای جنس‌های مختلف و ابعاد گوناگونی می‌باشند. در جدول زیر ابعاد متداول پارچه‌های فیلتر پرس آورده شده است.
پارچه فیلتر پرس، پارچه‌های نساجی هستند و در فیلتراسیون کیک سازی وظیفه جدا کردن مواد جامد را از یک سوسپانسیون دارند، درحالی‌که مایع، بدون مواد جامد می‌تواند از پارچه خارج شود. پارچه‌های فیلتر، در حین کارکرد، درحالی‌که ویژگی‌های فرآیند را در نظر می‌گیرند، جامدات را در لایه‌ها حفظ می‌کنند. لایه‌ای از مواد جامد که باید جدا شود به‌مرورزمان جمع می‌شوند و درنتیجه کیک فیلتر را تشکیل می‌دهند.
اندازه منافذ یا مش یکی از پارامترهای درجه کارایی فیلتر است. استحکام پارچه فیلتر پرس باید نیروی حاصل از فشار فیلتراسیون را به تکیه‌گاه فیلتر منتقل کند. بااین‌حال، هر چه این پارچه‌ها بیشتر استفاده شوند، مواد جامد بیشتری نیز در ساختار پارچه رسوب می‌کنند و این ساختار را مسدود می‌کنند. درنتیجه نفوذپذیری مایعات کاهش می‌یابد.
پارچه‌های فیلتر بسیار کثیف، نیاز به تمیز کردن دارند زیرا زمان فیلتر طولانی شده، عمر مفید پارچه فیلتر کوتاه شده و رفتار آزادسازی کیک بدتر می‌شود.
ابعاد متاول پارچه فیلتر پرس
در صنایع معدنی و سنگ‌دانه‌ها، رایج‌ترین پارچه‌های فیلتر پرس صفحه‌ای، مواد مصنوعی بافته‌شده مانند پلی‌پروپیلن‌ها، پلی‌آمیدها (نایلون‌ها) و پلی‌استرها هستند. پارچه‌های بافته‌شده مانند سایر پارچه‌های پارچهای متداول، روی دستگاه‌های بافندگی بزرگ تولید می‌شوند که از رشته‌های جداگانه نخ‌های مصنوعی شروع می‌شود.
رزوه‌های تک‌رشته‌ای (تک نخ) یا چند رشته‌ای (بسیاری از نخ‌های منفرد که باهم چرخیده شده‌اند) برای تولید طیف گسترده‌ای از پارچه فیلترها طراحی‌شده که برای کاربردهای خاص آبگیری استفاده می‌شوند.
دوغاب‌هایی با توزیع اندازه ذرات بسیار ریز نیاز به پارچه‌های فیلتری دارند که بسیار محکم بافته‌شده‌اند تا کوچک‌ترین ذرات را جذب کنند و درعین‌حال به مایع دوغاب اجازه عبور داده شود. وقتی‌که توزیع اندازه ذرات دوغاب بزرگ‌تر باشد، پارچه‌های صافی با بافت باز بیشتر مؤثر هستند.
تک رشته‌های با قطر بزرگ‌تر برای تولید پارچه‌های فیلتری استفاده می‌شوند که قوی‌تر، مقاوم‌تر به سایش و ماندگاری بیشتر هستند، اما ذاتاً نمی‌توانند ذرات بسیار ریز دوغاب را جذب کنند.
از تک رشته‌های با قطر کوچک‌تر برای تولید پارچه‌های صافی با بافت محکم استفاده می‌شود که می‌توانند ذرات ریز را جذب کنند، اما این پارچه‌ها استحکام و مقاومت کمتری در برابر سایش دارند. برای غلبه بر این عیب، از پارچه‌های فیلتر چند رشته‌ای ریز برای گرفتن ذرات بسیار ریز و همچنین برای ایجاد استحکام، مقاومت در برابر سایش و طول عمر استفاده می‌شود.
وظیفه پارچه‌های فیلترپرس
پارچه‌های فیلتر برای جداسازی بخش‌های جامد و مایع دوغاب پس از پمپاژ آن به فضاهای خالی بین صفحات فیلتر استفاده می‌شود.
در ابتدا، برخی از کوچک‌ترین ذرات دوغاب از توری پارچه فیلتر عبور می‌کنند تا زمانی که لایه‌ای از مواد جامد آبگیری شده روی سطح پارچه جمع شود. سپس جامدات انباشته‌شده شروع به فیلتر کردن مواد دوغاب اضافی می‌کنند و عملاً تمام ذرات جامد، گرفته شده وتنها به مایع شفاف (فیلتریت) اجازه‌ی عبور از پارچه‌های فیلتر را می‌دهند.
تعویض پارچه‌های فیلتر آسیب‌دیده یا فرسوده
با فرسوده‌شدن پارچه‌ها، خطر ایجاد سوراخ‌های کوچک به دلیل سایش موضعی پارچه افزایش می‌یابد. اغلب، هنگامی‌که یک سوراخ کوچک در پارچه ایجاد می‌شود، آب فیلتریت که از فیلتر پرس نزدیک پارچه آسیب‌دیده خارج می‌شود، کدر باقی می‌ماند، بنابراین فیلتریت باید به‌طور منظم برای بررسی آسیب احتمالی پارچه بررسی شود.
هنگامی‌که یک سوراخ کوچک روی سطح پارچه ایجاد می‌شود، دوغاب به‌سرعت در آن ناحیه از پارچه عبور می‌کند و باعث آسیب بیشتر به پارچه فیلتر پرس و آسیب بالقوه شدید به سطح صفحه فیلتر می‌شود.
پارچه‌های فیلتر باید هفته‌ای یک‌بار ازنظر پارگی یا چین‌خوردگی بررسی شوند. هر زمان که سوراخی در پارچهای پیدا شد، باید فوراً آن را تعمیر یا تعویض کرد تا از آسیب بیشتر جلوگیری شود.
پارچه فیلتر در یک‌کلام
همان‌طور که در متن ذکر گردید با توجه به بحران آب در کشور و در دنیا، فیلتراسیون در صنایع معدنی روزبه‌روز در حال افزایش می‌باشد. همچنین عملیات فیلتراسیون کاملاً وابسته به جنس پارچه فیلتر استفاده‌شده در تجهیزات فیلتراسیون می‌باشد. لذا استفاده از پارچه فیلتر مناسب علاوه بر کاهش هزینه‌های عملیاتی و طول عمر مناسب، موجب بهبود فرایند آبگیری شده و خروجی فیلتریت شفاف‌تر است. با توجه به استفاده گسترده از فیلترها در این صنایع، شرکت‌های مختلفی اقدام به تولید پارچه‌های گوناگون کرده‌اند که می‌توان بر اساس نیاز از این شرکت‌ها پارچه فیلترهای مناسب را تهیه نمود. در این بازار خوشبختانه شرکت‌های داخلی نیز اقدام به داخلی سازی این پارچه‌ها نموده‌اند و کیفیت مناسبی را برای پارچه فیلترها ایجاد کرده‌اند.
