Application d'un équipement trois-en-un entièrement fermé de filtration, de lavage et de séchage dans la ligne de production automatisée de poudre d'or et de poudre d'argent

Afin de répondre aux exigences environnementales de plus en plus strictes liées au post-traitement de la poudre d'or, Wuxi ZhangHua Machinery a développé et conçu un nouvel équipement trois-en-un entièrement clos, intégrant filtration, lavage et séchage. Cet équipement remplace les filtres-presses à plaques et cadres utilisés pour la filtration, le lavage et le séchage de la poudre d'argent grossière. Après une phase d'essais, son application en production a démontré sa capacité à réduire significativement la concentration d'ammoniac sur site, avec d'excellents résultats.

Principe de structure d'un équipement trois-en-un entièrement fermé pour le lavage et le séchage des filtres

Wuxi ZhangHua Machinery a conçu une machine de filtration, de lavage et de séchage, composée principalement d'un dispositif de transmission, d'un dispositif de levage, d'une garniture mécanique, d'un trou d'homme, d'un corps de réservoir, d'un système de mélange, d'un dispositif de vanne de décharge, de stabilisateurs, etc.

Son principe de fonctionnement repose sur l'utilisation d'azote à haute pression pour générer une surpression dans la cuve et ainsi réaliser la séparation solide-liquide. L'ensemble du processus, de l'alimentation à la filtration, en passant par le lavage, le séchage et enfin l'évacuation, peut être effectué en continu dans le même conteneur.

L'utilisation de ce nouvel équipement trois-en-un entièrement clos de filtration, lavage et séchage ayant été initialement mise en œuvre pour la production de poudre d'argent grossière métallurgique, aucune expérience préalable n'était disponible pour sa conception, et son utilisation dans l'industrie métallurgique est restée extrêmement rare. Les acquisitions et installations ultérieures ont présenté certains défauts de conception, liés notamment aux contraintes d'espace. Par ailleurs, une période d'essais a révélé des problèmes existants. Le déroulement pratique de ces essais est brièvement décrit ci-dessous :

Première étape : Après avoir introduit et filtré les matières premières dans la première cuve de réaction, on observe que la poudre d'argent représente environ un tiers du volume. On ajoute ensuite les matières premières dans la cuve et on poursuit les étapes suivantes. Lors du soutirage, on constate une résistance importante de l'agitateur et une forte odeur d'ammoniaque, indiquant un lavage insuffisant. On transfère ensuite la solution d'argent dans une cuve de réaction après chaque étape de soutirage, puis dans une seconde cuve après traitement.

Deuxième étape : Après plusieurs essais, il a été constaté que la vitesse d'alimentation diminuait progressivement. Après vérification du réacteur, il s'est avéré que de la poudre d'argent se déposait au fond du réacteur d'immersion, obstruant l'orifice de sortie et entraînant une accumulation importante de poudre. Un système intégré, comprenant une conduite d'air comprimé, a été ajouté au réacteur afin d'élever la pression interne à 0,2 MPa, puis d'ouvrir la vanne d'alimentation pour introduire le matériau. Cette méthode permet d'éviter le dépôt de poudre d'argent et, simultanément, de permettre la filtration permanente du liquide en une seule étape. Le nombre de cycles d'alimentation-filtration est ainsi considérablement réduit, de même que la durée et la complexité des opérations, avec un gain moyen de 20 minutes par réacteur.

Trois étapes : L’appareil tout-en-un étant principalement utilisé dans l’industrie pharmaceutique, la fonction principale du circuit d’eau est de réduire la poussière et de nettoyer le palier de l’agitateur. Le débit d’eau de la buse ne répondant pas aux besoins de production de notre usine, et le temps de remplissage d’eau étant trop long, le temps de traitement du réacteur individuel est rallongé. Le circuit d’alimentation en eau d’origine du réacteur est donc réutilisé pour l’alimentation en eau de l’appareil tout-en-un. Outre la réduction du temps de fonctionnement, l’alimentation en eau propre via le réacteur permet également d’éliminer les faibles quantités de poudre d’argent résiduelle au fond du réacteur et dans le tuyau d’alimentation métallique de l’appareil.

Quatre étapes : L'épaisseur de la poudre d'argent au-dessus de la plaque frittée de la machine intégrée augmente continuellement au cours de l'essai, entraînant une augmentation de la charge sur la palette d'agitation. Cette charge dépasse la plage normale et compromet la sécurité de la production, nécessitant un nettoyage fréquent de la couche dense de poudre d'argent, une opération fastidieuse et complexe. Après observation, il a été constaté que la fonction d'inversion et de nivellement du matériau par l'agitateur de la machine intégrée permettait de densifier progressivement la poudre d'argent au-dessus de la plaque frittée, entraînant ainsi une augmentation graduelle de l'épaisseur de la couche. Après avoir retiré la couche dense de poudre d'argent de la machine intégrée, un nouvel essai est relancé sans utiliser la fonction de nivellement. Au fil de l'essai, la couche de poudre d'argent reste toujours au point le plus bas de la palette d'agitation, sans augmentation, et demeure stable. Dans le même temps, la couche de poudre d'argent et la plaque frittée forment un préfiltre → filtre secondaire. La structure de filtre avancée assure non seulement l'efficacité du filtrage, mais protège également la plaque frittée.

Prolongeant ainsi la période de nettoyage de la plaque frittée, ce qui est propice à une production normale.

Après une période de production à titre d'essai, la poudre d'argent filtrée par la machine intégrée présente une meilleure stabilité que celle filtrée par le filtre-presse traditionnel. Son taux d'humidité est généralement réduit de 7 à 8 %, l'environnement de production s'en trouve considérablement amélioré et la concentration d'ammoniac dans l'atelier a fortement diminué. On ne détecte plus d'ammoniac, ce qui réduit la pénibilité du travail. En revanche, les exigences en matière de précision d'exécution sont plus élevées et la durée des opérations est plus longue qu'auparavant.

Problèmes existants et idées d'amélioration d'un nouveau type d'équipement trois-en-un entièrement fermé de lavage et de séchage de filtres pour poudre d'or et poudre d'argent

Outre les problèmes qui ont été découverts et résolus au fil de la pratique, il reste certains problèmes non résolus, que l'on peut brièvement décrire comme suit :

Problème 1 : Le joint d’arbre du réacteur n’est pas étanche. L’acquisition et l’installation de la machine intégrée ayant été réalisées ultérieurement, la conception de la pression du réacteur n’a pas été effectuée lors de la phase de conception initiale. Suite à cette modification, le joint dynamique du réacteur n’est plus étanche, ce qui affecte la pression du procédé et influe sur le bon fonctionnement de l’agitateur.

Problème 2 : Le tuyau d’évacuation de la machine tout-en-un est long, la dénivellation verticale entre l’entrée et la sortie est importante et la sortie de liquide est située en position basse. Sous l’effet du filtrat dans la canalisation, la résistance à la sortie de liquide augmente, ce qui nuit à la filtration. Un allongement du temps de filtration perturbe le bon déroulement de la production et favorise le dépôt de particules extrêmement fines à la sortie de liquide, risquant ainsi d’obstruer la canalisation.

Question 3 : La vanne de vidange manuelle de la machine tout-en-un doit être ouverte et nettoyée après chaque cycle. Dans le cas contraire, la poudre d’argent adhérera à la paroi interne et la vanne ne sera plus étanche, ce qui risque d’entraîner des fuites de liquide. Cette étape, qui nécessite de nombreuses manipulations, génère une faible quantité d’ammoniac. La concentration locale d’ammoniac étant élevée, cela peut engendrer une pollution environnementale et avoir un impact sur la santé des opérateurs.

Orientation future des améliorations apportées au nouvel équipement trois-en-un de filtration, lavage et séchage entièrement étanche

Après avoir résolu les problèmes d'émission de gaz ammoniac et de teneur en eau de la poudre d'argent, les axes d'amélioration se concentrent principalement sur les deux points suivants.

(1) Réduire au maximum le temps de traitement. Actuellement, selon les matériaux, la machine tout-en-un met entre 1,2 et 1,6 heure pour traiter le matériau d'un réacteur, tandis que le filtre-presse à plaques existant met environ 1,5 à 2 heures pour traiter le matériau de deux réacteurs. Compte tenu des temps de fonctionnement et de repos actuels de notre usine, la capacité de traitement de la machine intégrée est légèrement insuffisante. Il est donc primordial de réduire le temps de traitement du matériau d'un réacteur à 0,6 à 0,8 heure afin de mieux répondre aux besoins de production réels.

(2) L'ensemble du processus de fonctionnement est contrôlé automatiquement. La machine tout-en-un peut être pilotée automatiquement par paramétrage, mais afin de résoudre les problèmes pratiques rencontrés en production, les étapes de contrôle des vannes du réacteur sont ajoutées au processus de fonctionnement, car la plupart de ces vannes sont à commande manuelle et ne peuvent donc pas être directement reliées à la machine intégrée pour obtenir un contrôle automatique.

Parallèlement, le fonctionnement de la machine tout-en-un est plus complexe que celui d'une presse à filtre traditionnelle à plaques et cadres, et exige une plus grande précision. L'automatisation complète du processus permettrait de réduire les erreurs humaines et les coûts de production. Un fonctionnement optimal serait extrêmement bénéfique.