Загальні положення. Центрифугування – це процес розділення рідких неоднорідних сумішей в полі відцентрових сил

Центрифугування – це процес розділення рідких неоднорідних сумішей в полі відцентрових сил. В центрифугах проводиться розділення суспензій та емульсій.

Центрифуга – це барабан, що обертається на вертикальному або горизонтальному валу. Розділення неоднорідних систем проводиться за принципом відстоювання або за принципом фільтрації. В першому випадку центрифуги працюють як циклони, а в другому - як фільтри.

Рис. 2.101. Схема роботи відстійної центрифуги.

Фугат

осад

Суспензія

У відстійних центрифугах барабан – суцільний, рис. 2.101.

Тверді частинки рухаються до стінок барабана під дією відцентрової сили й осаджуються на них шарами. Спочатку осідають більші за масою та розмірами частинки, а потім шар більш дрібніших частинок. Рідка фаза (фугат) під дією відцентрової сили переливається через верхній край барабана і видаляється, а осад залишається на стінках.

Робота центрифуги відрізняється від роботи відстійника тим, що у відстійника має місце тільки осадження частинок під дією сил тяжіння, а в центрифузі відбувається два процеси: осадження частинок та ущільнення осаду під дією відцентрової сили.

Швидкість осадження твердих частинок в центрифугах непостійна і визначається прискоренням відцентрової сили a=ω²r, де ωкутова швидкість, а r – радіус, на якому знаходиться тверда частинка від осі обертання.

Якщо центрифуги працюють як фільтри, рис. 2.102, то барабан центрифуги перфорований. Стінки барабана покриваються з внутрішньої сторони фільтруючою тканиною. Тверді частки залишаються на фільтруючій перегородці, а рідка фаза проходить через осад і, через пори фільтруючої перегородки, виходить назовні.

Рис. 2.102. Схема роботи фільтруючої центрифуги.

Фугат

осад

суспензія

У фільтрі проходить тільки процес осадження частинок, а в центрифузі після осадження відбувається додатково ще два інших процеси: осадження часток; ущільнення осаду під дією відцентрових сил та видалення рідкої фази з пор осаду.

Отже, у фільтруючих центрифугах вологість осаду буде менше, ніж у фільтрах.

Залишкова вологість осаду також визначається типом центрифуги. У відстійних центрифугах вологість осаду більше, ніж у фільтруючих і може доходити до 70%. Вологість осаду суттєво залежить від структури осаду. Так в крупнокристалічних матеріалах кінцева вологість осаду становить 1-3%, а у тонкодисперсних– 40%.

Вологість осаду в центрифугах суттєво впливає на продуктивність центрифуги, що випливає із загального рівняння матеріального балансу процесу.