2.3. Фильтрующая центрифуга и ее типы

Фильтрующая центрифуга представляет собой аппарат для разделения суспензий с использованием центробежной силы. Основным компонентом устройства является вращающийся барабан, внутреннюю поверхность которого покрывает фильтрующий материал.

При вращении барабана на суспензию действует центробежная сила. В результате фильтрат проходит через перегородку, а твердые частицы оседают на ее поверхности. Возникающая при этом разница давлений с двух сторон фильтровальной перегородки значительно выше, чем в фильтрах. Это позволяет использовать фильтрующую центрифугу для разделения суспензий с недеформируемыми частицами, образующими мало сжимаемые осадки. Влажность осадков составляет от 0,5 до 5% и уменьшается с увеличением размеров твердых частиц. В обычных фильтрах получаемые осадки имеют более высокую влажность.

Этапы разделения суспензий в фильтрующей центрифуги:

1. разделение суспензии на фильтрат и осадок;

2. уплотнение осадка;

3. сушка осадка.

При необходимости осадок может промываться жидкостью. В осушенном осадке количество влаги меньше объема его пор. На практике в разделяемых суспензиях объем твердой фазы составляет 5-25% при размере твердых частиц – 10-1000 мкм и более.

Фильтрующие центрифуги различаются как по конструкции, так и по типу управления операциями. В зависимости от способа проведения операций фильтрования выделяют аппараты периодического и постоянного действия.

2.4. Центрифуга с ножевой выгрузкой осадка

Горизонтальная центрифуга с ножевой выгрузкой осадка применяется для разделения суспензий, в которых твердые частицы составляют более 10% и имеют размеры от 30 мкм (допускается их измельчение).

Особенностью центрифуги является выполнение всех операций от подачи суспензии до выгрузки осадка автоматически. При этом барабан вращается с постоянной скоростью.

Время рабочего цикла составляет около 10 минут. Для каждой операции имеется программа с определенным периодом времени.

Схему процесса можно представить следующим образом. На трубопроводе открывается клапан на 3 минуты и подается суспензия. После отделения фильтрата от твердой фазы осуществляется отжим осадка в течение 0,5 минут. Далее подается промывная жидкость в течение 1 минуты. Следующий отжим также осуществляется за 0,5 минут. После чего в движение приводится нож – в течение 5 минут он срезает осадок, постепенно приближаясь к фильтровальной перегородке.

Клапаны открываются и закрываются в автоматическом режиме с помощью поршней, перемещающихся в цилиндрах. Клапан установлен на конце штока и открывается при движении поршня вверх, а при движении поршня вниз – закрывается. Для перемещения поршня в цилиндр нагнетается масло. Точно так же приводится в движение нож для снятия осадка. Срезанные слои удаляются по наклонному вибрирующему желобу.

Центрифуги рассмотренного типа оснащаются консольным ротором (цилиндр имеет диаметр до 2000 мм) или ротором, расположенным между двумя опорами (цилиндр имеет диаметр до 3400 мм).

2.5. Центрифуга с пульсирующей выгрузкой осадка

Центрифуга с пульсирующей выгрузкой осадка применяется для разделения суспензий, содержащих более 20% твердых частиц размером от 0,1 мм. Аппараты являются однокаскадными машинами непрерывного действия. Наиболее эффективно их использование для суспензий, которые легко разделяются и быстро теряют текучесть.

Ротор центрифуги состоит из днища и обечайки, в которую помещено щелевидное сито. Внутри ротора имеется толкатель – это может быть поршень или подвижное днище. В процессе работы толкатель совершает вращательные и возвратно-поступательные движения.

Суспензия подается непрерывно через воронку на щелевидное сито. Фугат просачивается через сито, а осадок с помощью толкателя продвигается вперед, в это же время промываясь струей жидкости, отжимается и сбрасывается порциями в приемную емкость.

В тот момент, когда толкатель движется вперед, небольшая часть суспензии попадает на очищенное сито, из-за чего твердые частицы могут просачиваться вместе с фугатом. Чтобы исключить попадание осадка в фугат, в барабан устанавливается сито, отверстия которого не больше твердых частиц суспензии.

Особенность центрифуги данного типа в том, что очистить сито механическим способом практически невозможно. Поэтому устройство подходит для разделения суспензий, имеющих растворимые твердые частицы. В таких случаях сито регенерируется путем промывки жидкостью, способной растворить осадок. Ротор центрифуги имеет диаметр 160-1400 мм. Его длина зависит от свойств и толщины осадка.