Qu'est-ce qu'un filtre-presse à plaques et à cadres ?

Les filtres-presses à plateaux et à cadres sont utilisés depuis des décennies dans diverses industries pour séparer efficacement les composants solides et liquides. Comprendre le fonctionnement de ces machines polyvalentes permet de mieux appréhender leurs nombreuses applications.

Dans ce guide complet, en tant que professionnel filtre-presse à plaques et à cadres nous examinerons ce que sont exactement les filtres-presses à plateaux et à cadres, quels sont leurs composants et leurs types, ainsi que le large éventail de processus dans lesquels ils apportent une valeur ajoutée considérable.

Qu'est-ce qu'un filtre-presse à plaques et à cadres ?

Un filtre-presse à plaques et à cadres est une machine industrielle utilisée pour séparer les liquides et les solides par filtration sous pression. Il se compose d'une série de plaques et de cadres rectangulaires qui s'alternent et se serrent pour former des chambres creuses.

Les plaques sont généralement recouvertes de toiles filtrantes, avec une surface de drainage perforée fixe. L'alimentation liquide contenant des solides en suspension est pompée dans les chambres sous pression. Il traverse les toiles filtrantes, tandis que les particules solides s'accumulent à la surface de la toile.

Le liquide clarifié, appelé filtrat, s'écoule à travers les perforations des plaques et est collecté dans un système de tuyaux ou de canaux. Les gâteaux de filtration se forment sur les plaques et continuent à s'épaissir jusqu'à ce qu'ils remplissent complètement les chambres.

Ce processus de séparation efficace est réalisé sans courroies, vis ou dispositifs d'agitation. Il repose uniquement sur la pression hydraulique exercée sur un milieu filtrant.

Composants d'un filtre-presse à plaques et à cadres

Bien qu'il existe des différences entre les modèles et les marques, la plupart des filtres-presses traditionnels à plateaux et à cadres partagent plusieurs composants communs :

• Plaques filtrantes: Il s'agit de plaques rectangulaires généralement fabriquées en polypropylène ou en acier inoxydable. Elles alternent avec des cadres creux pour former les chambres de filtration et soutenir les toiles filtrantes.
• Cadres de filtrage: Les cadres séparent les plaques et créent des chambres creuses où se produit la filtration. Leur profondeur détermine l'épaisseur du gâteau de filtration.
• Tissus filtrants: Des tissus spéciaux (souvent en polypropylène ou en coton) recouvrent les plaques de la chambre pour recueillir les particules solides et laisser passer les liquides.
• Cadre de base: Un cadre rigide en acier abrite les plaques filtrantes et assure l'intégrité structurelle.
• Barres latérales: Des barres de guidage sur les côtés du filtre-presse permettent l'ouverture et la fermeture de l'unité.
• Pièce de tête: Cet embout comporte des entrées et des sorties permettant d'acheminer la boue et d'évacuer le filtrat.
• Dispositif de pression: Un vérin ou un cylindre hydraulique exerce une pression sur les plaques pour la filtration.
• Décharge du gâteau: Les tuyaux équipés de vannes à la base permettent une évacuation rapide des gâteaux de filtration lors de l'ouverture de la presse.

Comment fonctionne un filtre-presse à plaques et à cadres ?

Le principe de fonctionnement d'un filtre-presse à plaques et à cadres est le suivant :

1. Remplissage: Les chambres de filtrage se remplissent lorsque la boue est pompée sous pression par un tuyau d'entrée dans la pièce de tête. Les particules en suspension sont piégées sur les toiles filtrantes qui tapissent les plaques de la chambre.
2. Séparation: Le liquide est pressé à travers les minuscules pores du tissu filtrant. Le filtrat propre passe dans l'espace du cadre de la chambre et sort par les orifices d'angle dans un réseau de tuyaux de collecte.
3. Formation des gâteaux: Les gâteaux de filtration continuent à s'accumuler sur les toiles jusqu'à ce que les limites de pression prédéfinies soient atteintes. La pompe d'alimentation s'arrête une fois que les chambres sont remplies de solides comprimés.
4. Libération du gâteau: Après l'évacuation du liquide résiduel, les barres latérales s'abaissent pour ouvrir l'unité. Les plaques filtrantes s'écartent et les gâteaux de filtration glissent, tombant dans les bacs de collecte situés en dessous.
5. Nettoyage des tissus: Une fois toutes les particules solides évacuées, les toiles filtrantes sont lavées pour préparer le cycle de filtration suivant.

Cette séquence permet de séparer efficacement un liquide cristallin d'un mélange de boues sans lavage à contre-courant ou sans l'aide d'un papier filtre.

Types de filtres-presses à plaques et à cadres

Tout en partageant un concept de filtration similaire, les filtres-presses à plateaux et à cadres sont disponibles dans différentes configurations pour répondre à des applications spécifiques :

Filtre-presse à plaques encastrées

Comme son nom l'indique, ce type de presse comporte des plaques avec des chambres encastrées au lieu de cadres creux. Les toiles filtrantes se glissent dans les cavités pour collecter les particules. Les modèles utilisent des joints ou des toiles "auto-jointes" pour minimiser les fuites. Ces joints permettent de contrôler l'épaisseur du gâteau, mais ne facilitent pas le remplacement des toiles.

Filtre-presse à chambre

Les filtres-presses à chambre ont des évidements plus profonds, ce qui permet d'obtenir des gâteaux de filtration beaucoup plus épais. Ils supportent des solides d'alimentation plus élevés et des pressions hydrauliques plus importantes que les types de filtres à plaques et à cadres conventionnels. Le remplacement des toiles filtrantes est toutefois relativement difficile.

Filtre-presse à membrane

Les filtres-presses à membrane utilisent des plaques de membrane spécialisées au lieu de toiles filtrantes. Les membranes permettent une filtration précise jusqu'à 0,1 micron. Ces performances exceptionnelles se traduisent par un coût plus élevé des plaques à membrane.

Filtre-presse entièrement automatique

Ils utilisent des commandes électrohydrauliques ou électromécaniques pour le contrôle à distance de toutes les étapes de la filtration. L'automatisation programmable permet l'alimentation, l'essorage, le séchage et l'évacuation du gâteau avec une intervention minimale de l'opérateur. Les économies d'énergie réalisées grâce à des temps de cycle plus courts compensent les coûts d'équipement plus élevés des presses entièrement automatisées.

Principaux avantages des filtres-presses à plaques et à cadres

• Séparation efficace des solides et des liquides sans centrifugeuse ni filtre à vide
• Fonctionnement flexible dans une vaste gamme de viscosités - de l'eau cristalline aux pâtes pâteuses jusqu'à 600 g/l de matières sèches.
• Traiter des boues légères ou fortement acides/alcalines de 3 pH à 13 pH
• Compact et peu encombrant, avec des rendements élevés jusqu'à 40 kg/m2/h de filtration
• Utilisation d'un système automatique de maintien de la pression pour maximiser la siccité du gâteau
• Intégration en option d'une optimisation propriétaire pour les séparations exigeantes
• Interface et commande simples par rapport au filtre-presse traditionnel à tambour rotatif sous vide ou à bande horizontale.
• Facilité d'inspection et d'entretien des pièces en contact avec le fluide
• Zones de filtration variées - de 0,25m2 à 300m2 de modèles de filtres-presses
• Prix économique pour les petites entreprises

Par essence, la technologie traditionnelle des filtres-presses à plaques et à cadres continue de faire ses preuves en tant que méthode efficace et polyvalente de séparation des liquides et des solides dans d'innombrables industries. Des lignes de finition des métaux aux usines chimiques, ces machines discrètes permettent d'obtenir des rendements maximums et de réduire au minimum la production de déchets.

Grâce à une automatisation accrue et à des avancées dans le domaine de la durabilité des plaques et des toiles filtrantes, le filtre-presse à plaques et à cadres conserve son avantage concurrentiel par rapport à des solutions plus sophistiquées (et bien plus onéreuses).

La production de boues de silice à partir de semi-conducteur ou l'extraction d'un précieux catalyseur de biodiesel à partir de flux d'effluents, la presse à plateaux et à cadres apparaît souvent comme le premier choix lors des étapes initiales de sélection.

L'optimisation progressive des paramètres de fonctionnement et l'adaptation aux caractéristiques spécifiques des processus renforcent encore sa prééminence en tant qu'outil de séparation de choix.

Applications typiques des filtres-presses à plaques et à cadres

Maintenant que nous avons abordé le mécanisme de base et ses avantages, vous êtes probablement curieux de savoir quels types de procédés utilisent généralement ces filtres-presses :

• Traitement des minéraux: Extraction de métaux précieux, clarification de boues minières
• Produits pharmaceutiques: Récolte d'enzymes, d'antibiotiques ; Purification des ingrédients actifs
• Production chimique: Isoler les pigments, les catalyseurs et les coagulants
• Transformation des aliments: Clarifier les vins, les jus et les huiles ; Produire de la pectine, des alginates, etc.
• Biocarburants: Récupérer les catalyseurs enzymatiques ; Traiter les boues et les résidus d'algues
• Traitement des eaux usées: Épaississement des boues biologiques ; Récolte des solides d'alun
• Finition des métaux: Éliminer les hydroxydes de métaux lourds de l'eau de rinçage
• Pâtes et papiers: Effluents de l'usine de blanchiment ; argile de couchage du papier
• Industrie textile: Récupération de taille à partir d'effluents textiles
• Forage pétrolier: Déchets solides contaminés par des hydrocarbures
• Aciéries: Traiter l'émulsion de roulement et les boues d'hydroxyde
• Industrie brassicole: Filtrer les résidus de la bouilloire et récupérer la levure

Il est évident que le filtre-presse conventionnel à plaques et à cadres est d'une grande utilité dans un large éventail de tâches de séparation liquide-solide.

Après un siècle de fiabilité éprouvée, ce filtre à pression "nouveau venu" sans prétention continue de gagner du terrain face à des alternatives bien plus sophistiquées et bien plus coûteuses.

De la déshydratation d'énormes quantités de minéraux à la récupération de produits chimiques fins à l'échelle pilote, en passant par toutes les étapes intermédiaires, le filtre-presse à plateaux et à cadres apparaît souvent comme le séparateur de choix au cours des étapes initiales.

Conclusion

En résumé, un filtre-presse traditionnel à plaques et à cadres est une machine industrielle élégamment simple et polyvalente pour la séparation des liquides et des solides. Elle utilise la pression hydraulique - au lieu de la gravité, du vide ou des centrifugeuses - pour presser le liquide propre à travers des toiles spécialisées, laissant des gâteaux de filtration solides.

Construit à partir de plaques rectangulaires et de cadres empilés verticalement en séquence alternée, il forme des chambres creuses isolées qui se remplissent sous pression d'un mélange d'aliments liquides et solides.

Le liquide cristallin est expulsé par les minuscules pores de la toile de filtration lorsque les plaques de la chambre se compriment. Ce liquide clarifié, appelé filtrat, sort par des orifices d'angle dans des tuyaux d'évacuation externes.

Pendant ce temps, les particules en suspension s'accumulent continuellement sur la surface du tissu filtrant à l'intérieur de chaque chambre. Ces solides filtrés se compactent en blocs solides qui continuent à s'épaissir jusqu'à ce que les chambres se remplissent complètement.

Les gâteaux de filtration formés sont évacués lorsque la presse s'ouvre, et le cycle se répète. Ce concept de séparation efficace et fermé est appliqué à de nombreux processus de déshydratation, de récupération et de purification dans un large éventail d'industries.

Des minuscules particules catalytiques aux boues biologiques volumineuses, le filtre-presse à plaques et à cadres polyvalent permet de réaliser des séparations dans une vaste gamme de tailles de particules et de viscosités. Des variantes manuelles, automatiques et entièrement automatisées permettent de personnaliser chaque application pour des rendements optimaux.

Les améliorations progressives apportées aux joints des plaques filtrantes, aux profondeurs des chambres et aux configurations de décharge consolident sa réputation de solution économique et conviviale pour les besoins de séparation solide-liquide les plus exigeants.