Обезвоживание в центрифугах

Центрифугированием называют процесс отделения твердых частиц от жидкости под действием центробежных сил.

Процесс центрифугирования осуществляется в специальных машинах — центрифугах. Главная часть центрифуг — вра­щающиеся с большой скоростью вокруг горизонтальной или вер­тикальной оси роторы различной формы с перфорированными или сплошными стенками.

Центробежная сила, возникающая в роторе центрифуги, пре­вышает силу тяжести в сотни раз, что обусловливает большую эффективность процесса центрифугирования по сравнению с дре­нированием и грохочением. Технологическую эффективность цент­рифуг характеризуют фактором разделения.

В зависимости от характера движения воды и твердого мате­риала в роторе процесс центрифугирования разделяют на два вида:

центробежное фильтрование, при котором жидкая фаза под действием центробежных сил проходит через твердую фазу и удаляется из материала;

осадительное центрифугирование, при котором твердая фаза осаждается из пульпы под действием центробежных сил.

Центробежное фильтрование осуществляется в цен­трифугах с перфорированным ротором (рис.61). Осадок откла­дывается на стенках ротора, а жидкость под действием центро­бежной силы проходит через осадок и отверстия ротора и удаля­ется из центрифуги.

Рис. 61. Схема обезвоживания в фильтрующей центрифуге

В современных кон­струкциях фильтрующих центрифуг применен принцип одновре­менного использования центробежных сил и вибраций вращаю­щегося конусного ротора, а также принудительное удаление осадка с помощью шнека.

В вибрационных центрифугах движение осадка по ротору благодаря воздействиям вибрации происходит при значительно меньших углах конусности (11 —14°) и со сравнительно неболь­шой скоростью. Это позволило создать фильтрующую вибраци­онную центрифугу для обезвоживания угля с коническим рото­ром небольших размеров. При этом на частицу действуют цен­тробежные силы и силы инерции, возникающие под действием осевых вибраций. Вибрации ротора способствуют встряхиванию материала и повышению эффективности процесса обезвожи­вания.

В шнековых фильтрующих центрифугах скребки транспорт­ного шнека, вращающегося относительно ротора, перемещают материал по фильтрующей поверхности ротора. Вибрация ро­тора и наличие шнека усложняют конструкцию центрифуг, что является их недостатком. Осадительное центрифугирование осуществля­ется в центрифугах со сплошными стенками ротора (рис.62). Пульпа через питающую трубу 9 вводится в шнековый бара­бан 6. Через отверстия 10 в барабане пульпа попадает в ротор 4, где под действием центробежной силы в цилиндрической и от­части в конической частях вращающегося ротора образуется кольцевой слой жидкости 3, называемый «жидкостным стаканом», и происходит разделение пульпы на твердую и жидкую фазы.

Твердые частицы витками шнека 5, вращающегося со скоростью, несколько меньшей скорости вращения ротора, транспортируются к концу ротора меньшего диаметра и разгружаются через раз­грузочные отверстия 8 в приемную камеру 7. Жидкая фаза по спи­ральному каналу, образованному витками шнека и стенкой ро­тора,

Рис. 62. Схема шнековой осадительной центрифуги

движется в противоположном направлении и стекает через сливные окна 2 в камеру 1 для приема фугата.

В роторе шнековой осадительной центрифуги одновременно и непрерывно протекают три основных процесса, имеющих свои зоны: осаждение частиц твердой фазы (зона /), транспортиро­вание образовавшегося осадка витками шнека по ротору (зона //) и обезвоживание осадка после его выхода за пределы жид­костного стакана в конической части ротора (зона ///).

Классификация центрифуг производится по следующим основным признакам:

по технологическому назначению — фильтрующие с перфорированными стенками ротора, осадительные со сплошными стен­ками ротора, осадительно-фильтрующие;

по способу выгрузки осадка — шнековые, вибрационные, инер­ционные;

по расположению оси вращения ротора в пространстве — вер­тикальные и горизонтальные.