Процессы в отстойных центрифугах

В общем случае разделение суспензий в отстойных центрифугах складывается из двух стадий:

1) осаждение твердых частиц на стенках ротора, протекающее по законам гидродинамики;

2) уплотнение образовавшегося осадка, протекающее по законам динамики грунтов.

При малой концентрации твердых частиц в исходной суспензии (до 4 %) наблюдается свободное осаждение без образования четкой поверхности раздела между чистой жидкостью и суспензией. При больших концентрациях происходит стесненное осаждение твердых частиц. При этом образуется четкая граница раздела вследствие выравнивания скоростей осаждения крупных и мелких частиц.

Процессы в фильтрующих центрифугах

Процесс разделения происходит в несколько стадий:

1) образование осадка

2) уплотнение осадка

3) его механическая сушка

4) промывка

Устройства центрифуг.

Центрифуги классифицируют:

1) по величине фактора разделения (нормальные центрифуги с фактором разделения Фр<3500; скоростные или сверхцентрифуги с фактором разделения Фр> 3500); нормальные ц/ф в свою очередь делятся на отстойные и фильтрующие, а сверхц/ф делятся на трубчатые и жидкостные.

2) по физической сущности процесса - осадительные и фильтрующие;

3) по характеру работы - периодические и непрерывные;

4) по расположению осей вала - горизонтальные, вертикальные, наклонные к центру;

5) по способу выгрузки осадка из барабана различают центрифуги с выгрузкой вручную, с помощью ножей (скребков, шнеков, поршней), под действием силы тяжести и центробежной силы.

Трехколонные центрифуги.

Относятся к нормальным отстойным или фильтрующим центрифугам периодического действия с выгрузкой осадка вручную. В трехколонной фильтрующей центрифуге с верхней выгрузкой осадка разделяемая суспензия загружается в перфорированный ротор 1, внутренняя поверхность которого покрыта фильтровальной тканью или металлической сеткой. Ротор при помощи конуса 2 установлен на валу 3, который приводится во вращение электродвигателем посредством клиноременной передачи. Жидкая фаза суспензии проходит сквозь ткань или сетку и отверстия в стенке ротора и собирается в дне станины 4, покрытой неподвижным кожухом 5, откуда отводится для дальнейшей обработки. Осадок, образовавшийся на стенках ротора, извлекается, например, при помощи лопатки, после открывания крышки кожуха 6. для смягчения воздействия вибраций на фундамент станина 7 с укрепленными на ней ротором, приводом и кожухом подвешена при помощи вертикальных тяг 8 с шаровыми головками на трех расположенных под углом 120 град. колоннах 9.

Достоинства: простота конструкции, достаточно эффективны при проведении длительного центрифугирования.

Недостатки: громоздкость, осадок выгружается вручную, малая производительность.

Центрифуги непрерывного действия со шнековым устройством.

Центрифуги этого типа являются нормальными отстойными или фильтрующими фентрифугами непрерывного действия с горизонтальным или вертикальным ротором. На рисунке изображена отстойная ц/ф, в которую суспензия подается через кольцевое пространство между наружной трубой 1 с отверстиями 2 и внутренней трубой 3, предназначенной для подачи промывной жидкости. Через отверстия 4 суспензия поступает в зону между коническим ротором 5 со сплошными стенками и цилиндрическим основанием 6 шнека 7. ротор находится в кожухе 8 и вращается в цапфах 9. Шнековое устройство вращается в цапфах, находящихся внутри цапф ротора, причем скорость вращения шнекового устройства на 1,5-2% меньше скорости вращения ротора. Под действием центробежной силы твердые частицы суспензии отбрасываются к стенкам ротора и в виде осадка медленно перемещаются к отверстию 10 в роторе для выгрузки осадка, который удаляется через камеру 11. образовавшиеся в результате отстаивания твердых частиц чистая жидкая фаза суспензии в виде фугата отводится через отверстия 12 и камеру 13.

Достоинства: высокая производительность, разделение тонкодисперсной суспензии с большой концентрацией твердой фазы.

Недостаток: большой расход энергии

Трубчатые сверхцентрифуги.

Ротор трубчатой ц/ф имеет диаметр не более 200 мм, вращающийся с большой скоростью (число оборотов достигает 45000 в минуту).Это позволяет получать в трубчатых ц/ф высокий фактор разделения и разделять в них весьма тонкодисперсные системы.Для того чтобы улучшить условия разделения таких систем, высота трубчатых ц/ф должна в несколько раз превышать их диаметр. Вследствие этого путь жидкости в роторе удлиняется. Трубчатые сверхц/ф целесообразно применять в тех случаях, когда выделенный осадок должен содержать минимальное количество жидкой фазы.

В кожухе 1 расположен ротор 2 с глухими стенками, внутри которого имеются радиальные лопасти 3, препятствующие отставанию жидкости от стенок ротора при его вращении. Верхняя часть ротора жестко соединена с коническим шпинделем 4, который подвешен на опоре 5 и приводится во вращение при помощи шкива 6. в нижней части ротора расположен эластичный направляющий подпятник 7, через который проходит труба 8 для подачи суспензии. Осветленная жидкость отводится через отверстия 9 в трубу 10. по истечении определнного времени сверхц/ф останавливают и удаляют осадок, накопившийся в роторе.

Разделение в циклоне.

Конструкция гидроциклона

Корпус гидроциклона (см.рисунок) состоит из короткой верхней цилиндрической части и удлиненного конического днища. Сверху гидроциклон закрывается цилиндрической крышкой с патрубком для отвода осветленной жидкости. Между крышкой и корпусом устанавливается герметичная перегородка с осевым патрубком. Суспензия подается тангенциально в цилиндрическую часть корпуса и приобретает интенсивное вращательное движение. Под действием центробежных сил частицы суспензии, имеющие большую плотность, чем жидкость, перемещаются к стенкам аппарата, концентрируются во внешних слоях вращающегося потока и движутся по спирали вдоль стенок гидроциклона вниз к разгрузочному штуцеру, через который и выводятся из аппарата вместе с частью жидкости в виде сгущенной суспензии. Осветленная жидкость движется во внутреннем спиральном потоке вверх и выводится через штуцер в крышке аппарата.

1-цилиндрическая часть корпуса, 2-коническое днище, 3-штуцер для подачи суспензии, 4-штуцер для вывода шлама, 5-патрубок, 6-перегородка, 7-штуцер для вывода слива