8.2.3 Фильтрующие центрифуги
Принципиальное отличие фильтрующих центрифуг от осадительных заключается в том, что они имеют перфорированный барабан, на внутренних стенках которого закреплена фильтровальная ткань. На рис. 8.18 показана схема вертикальной фильтрующей центрифуги периодического действия. Центрифуга состоит из перфорированного барабана 2, насажанного на вращающийся вал. На внутренней поверхности барабана расположена дренажная проволочная сетка 3, а на ней - фильтровальная ткань 4. Суспензия подается сверху в барабан. В результате фильтрования на фильтрующей ткани образуется слой осадка. Фильтрат (фугат) под действием центробежной силы проходит через осадок, фильтровальную перегородку, перфорацию барабана и попадает в кожух, откуда и отводится. После окончания процесса фильтрования барабан останавливается и вручную выгружается осадок.
Достоинством центрифуги этого типа является простота устройства, а недостатками - периодичность работы и ручная выгрузка осадка.
Рис.8.18. Схема вертикальной фильтрующей центрифуги:
1 - корпус; 2 - перфорированный барабан; 3 - проволочная сетка; 4 - фильтровальная ткань; 5 - осадок; 6 - суспензия. Потоки: с - суспензия; ф - фильтрат (фугат).
Горизонтальная фильтрующая центрифуга непрерывного действия с ножевым съемом осадка показана на рис.8.19
Рис.8.19. Горизонтальная фильтрующая центрифуга с ножевым съемом осадка:
1 - барабан; 2 - гидравлический цилиндр для подъема и опускания ножа; 3 - кожух; 4 - нож для съема осадка; 5 - наклонный желоб; 6 - патрубок для отвода фугата; 7 - труба для подачи суспензии. Потоки: с - суспензия; ф - фугат; о - осадок.
В перфорированный барабан на внутреннюю его поверхность укладывается дренажная сетка, на нее закрепляется фильтровальная ткань, а на фильтровальную ткань сверху укладывается предохранительная сетка. Она служит для того, чтобы не было выпучивания ткани при действии ножа во время съема осадка. Особенностью этих центрифуг является осуществление всех операций процесса в автоматическом режиме и при постоянной скорости вращения барабана. Приведем такой пример. Рабочий цикл фильтра, продолжительность которого равна tр = 10 мин, разбит на операции, запрограммированные по отведенным им отрезкам времени. Операции эти следующие: 1) фильтрование в течении t1 = 5 мин. Открывается клапан подачи суспензии в центрифугу на время 5 мин., после чего он закрывается; 2) отжим осадка t2 = 0,5 мин; 3) промывка осадка t3 = 1 мин., в течении этого времени открыт клапан подачи промывной жидкости; 4) отжим осадка после промывки t4 = 0,5 мин.; 5) снятие осадка t5 = 3 мин., в течении этого времени поднимается медленно нож и срезает осадок. После этого начинается вновь процесс фильтрования. Открывание и закрывание клапанов производится автоматически. Срезанный ножом осадок поступает в желоб 5, которому во время работы ножа сообщается вибрация для лучшего отвода осадка. Применяются такие центрифуги для разделения суспензий с концентрацией твердой фазы более 10% и содержащие твердые частицы размером более 30 мкм, измельчение которых допустимо.
Основным достоинством этих центрифуг является полная автоматизация процесса фильтрования. Недостаток их - это относительно быстрый износ фильтровальной перегородки.
Центробежное фильтрование. Для периодически действующей фильтрующей центрифуги можно выделить три периода: образование осадка, уплотнение осадка и его механическая сушка (отжим). В течении первого периода на поверхности фильтровальной перегородки образуется слой осадка, состоящий из твердых дисперсных частиц, толщина слоя увеличивается до тех пор, пока все элементы дисперсной фазы не перейдут из суспензии в осадок и внутренний радиус слоя суспензии Rc не сравняется с внутренним радиусом осадка Rо. В ходе второго периода происходит уплотнение осадка путем выдавливания жидкости. Третий период характеризуется замещением жидкости в порах осадка газовой фазой, что позволяет получать в процессе центробежного фильтрования менее влажные осадки, чем в осадительных центрифугах.
Рис.8.21. Схема барабана фильтрующей центрифуги: 1 - перфорированная стенка; 2 - фильтровальная перегородка; 3 - осадок; 4 - суспензия; 5 - газовая фаза;
Движущей силой в первом периоде фильтрования является, в основном, разность давлений на внутренней поверхности осадка и на внешней поверхности фильтровальной перегородки.