Kakun rakenteen vaikutus pesutulokseen

Tässä työssä tutkittiin suodatukseen vaikuttavien tekijöiden vaikutusta suodatuksessa syntyvän kakun ominaisuuksiin sekä kakun ominaisuuksien vaikutusta syrjäytyspesun tehokkuuteen. Lisäksi määritettiin tärkeimmät suodatusparametrit sekä niiden riippuvuudet suodatusolosuhteista. Toissijaisena tavoitteena oli lisäksi tutkia, miten suodatusolosuhteita ja suodatettavan lietteen ominaisuuksia muuttamalla voidaan vaikuttaa suodatusjakson kestoon. Työn kirjallisuusosassa käsiteltiin aluksi yleisesti kiintoaineen erotusta nesteestä. Tämän jälkeen käsiteltiin yleisimmät suodatustekniikat ja tarkasteltiin yksityiskohtaisemmin painesuodatusta ja varsinkin syntyvän kakun rakenteeseen vaikuttavia tekijöitä. Lopuksi käytiin läpi kakulle suodatuksen jälkeen suoritettavat jälkikäsittelymenetelmät ja selvitettiin varsinkin syrjäytyspesun tehokkuuteen vaikuttavia tekijöitä tarkemmin. Kokeellisessa osassa tehtiin koesuodatuksia lietteellä joka sisälsi hienojakoista pigmenttiä. Koesuodatukset tehtiin kahdella eri kankaalla panostoimisella piston press- laboratoriopainesuodattimella johon oli liitetty tiedonkeruuohjelmisto, joka keräsi tiedostoon paineet suodatuskammiossa, kankaan alapuolella ja työsylinterin syöttölinjassa sekä lisäksi männän korkeuden, lietteen lämpötilan ja suodosvaakalukeman. Lietteiden ominaisuuksia seurattiin analysoimalla niiden kiintoainepitoisuuksia, kloridipitoisuuksia, z-potentiaaleja ja partikkelikokojakau-mia siten että jokaisessa suodatuksessa käytetyn lietteen ominaisuudet olivat tiedossa. Suodatusten jälkeen syntyneistä kakuista määritettiin kiintoaine- sekä joissain tapauksissa myös kloridipitoisuudet. Suodatus- ja puristuspaineiden havaittiin vaikuttavan kakkujen huokoisuuksiin ja ominaisvastuksiin selvästi, joskin muutokset olivat melko pieniä. Vaikutus näkyi selvästi myös suodatusten kestoissa ja muutosten havaittiin olevan merkittävän suuruisia. Myös lietteen pH:n havaittiin vaikuttavan merkitsevästi suodatusten kestoihin ja kakkujen ominaisuuksiin. Pesutuloksen ja kakun ominaisuuksien välille löydettiin riippuvuus heikoksi jääneestä pesutuloksesta huolimatta. Myös koesuodatuksissa käytettyjen kankaiden välillä havaittiin selviä eroavaisuuksia.

This thesis is a study on the effect of different process parameters on the structure of the filter cake and on the effect of filter cake structure on the washing efficiency. In addition, the most important filtration parameters and their relationship with the filtration conditions were determined. Also the effect of process parameters and properties of the slurry on the duration of the filtration stage was examined. The literature part of this thesis first presents the general theory of solid-liquid separation. After this, the most common filtration techniques are described and attention is especially paid to the details of pressure filtration and to the factors effecting on the structure of the cake. Finally, different post-treatment processes are introduced and the factors that effect in the efficiency of displacement washing are reviewed in greater detail. In the experimental part, test filtrations are made with a suspension that contained fine pigment. Tests were performed with a batch type piston press filter and using two different filter clothes in the tests. The filter was coupled up with data acquisition software used for the measuring of pressures in the filtration chamber, under the filter cloth and at the feed line of the work cylinder as well as the height of the piston, temperature of the slurry and the amount of filtrate produced. The properties of the slurry were monitored by analysing solid and chloride contents, particle size distributions and z- potentials so that the properties of the slurry could be determined for every filtration test. Solid contents and sometimes also the chloride contents were analysed from the filter cakes. The effects of filtration and compression pressures on the porosities and average specific resistances of the cakes were found to be obvious even if the changes were rather small. An impact was also seen on the durations of filtration stages and in this case, the changes were found to be significant. Also the effect of pH was found to be obvious. A dependency between the washing result and the cake structure was found and significant differences were also noticed between the two different clothes.