Фільтрувальні центрифуги (центрифуга фильтрующая, filtering centrifuge, Filterzentrifuge f, Filterschleuder f) — центрифуга для зневоднення зернистого матеріалу фільтруванням на внутрішній поверхні сітчастого (перфорованого) ротора, звичайно конічної, рідше — циліндричної форми.
Загальна характеристика ред.
Розрізняють фільтрувальні центрифуги: за положенням осі обертання ротора — вертикальні і горизонтальні; за способом вивантаження осаду, що утворюється на сітці ротора, — інерційні, вібраційні, шнекові.
Фільтрувальні центрифуги застосовуються, зокрема, в харчовій промисловості (зокрема для видавлювання соків), при зневодненні білизни, зневодненні продуктів збагачення корисних копалин тощо.
Фільтрувальні центрифуги застосовуються в другій стадії зневоднення вугільних концентратів і промпродуктів крупністю 0,5—13 мм після їхнього попереднього зневоднення на вібраційних, конічних і дугових грохотах або в багер-зумпфах та елеваторах. Фільтрувальні центрифуги випускають з вібраційним (ФВВ), інерційним (ФВІ) і шнековим вивантаженням осаду (ФВШ). Для зневоднення тонкоподрібнених продуктів і шламів можуть застосовуватися осаджувальні і осаджувально-фільтрувальні центрифуги.
Центрифуги з відцентровим (інерційним) вивантаженням осаду ред.
Центрифуги з відцентровим (інерційним) вивантаженням осаду типу ФВІ (рис.) доцільно використовувати для зневоднення абразивних продуктів збагачення антрациту.
Вихідний матеріал при подачі в центрифугу отримує значне прискорення при переміщенні по сферичній вставці перед надходженням на фільтрувальну поверхню ротора. Це необхідно для забезпечення руху осаду в умовах, коли кут нахилу твірної ротора менше кута тертя. Далі осад переміщується з швидкістю, яка безперервно зменшується. Видалення зневодненого продукту і фугату з центрифуги здійснюється через відповідні камери. Перевагою центрифуг ФВІ є короткочасність контакту матеріалу з фільтрувальною поверхнею. Втрати твердого з фугатом фільтрувальних центрифуг становлять 1—3 %, а вологість осаду — 7—10 %.
Фільтрувальні центрифуги з вібраційним вивантаженням осаду ред.
Вібраційні центрифуги застосовуються для зневоднення дрібного концентрату (промпродукту) з вмістом не більше 10 % класу 0—0,5 мм. Центрифуги цього типу найповніше відповідають технологічним вимогам: вміст твердого у фугаті складає в середньому 3 % (у шнекових центрифугах 4—5 %), подрібнення матеріалу, що зневоднюється, у 2—2,5 раза менше, ніж у шнекових. Для цих центрифуг характерний менший, порівняно з іншими типами центрифуг, знос фільтрувальних сит. Однак вібраційні центрифуги в порівнянні зі шнековими мають меншу ефективність зневоднення і чутливіші до коливань вологості матеріалу, що зневоднюється. При вмісті в продукті, що зневоднюється, класу 0—0,5 мм понад 15—20 %, а також у тих випадках, коли вібраційні центрифуги не забезпечують необхідної вологості зневодненого осаду, доцільніша установка шнекових фільтрувальних центрифуг.
Для зневоднення абразивних продуктів збагачення антрациту доцільно використовувати центрифуги з відцентровим (інерційним) вивантаженням осаду, у яких забезпечується найменший час контакту матеріалу з фільтрувальною поверхнею.
Центрифуга з вібраційно–пульсуючим розвантаженням осаду ред.
Підвищенню продуктивності центрифуг безперервної дії, без зниження ефекту розділення, сприяє збільшення довжини барабана. У зв’язку з цим останнім часом набули поширення центрифуги з пульсуючим вивантаженням осаду і багатоступінчатим барабаном (рис.). Така центрифуга складається немов би з декількох послідовно включених центрифуг з пульсуючим вивантаженням осаду, що мають відносно короткі барабани, зміщені один відносно одного (по загальній осі). Суспензія, що розділяється, послідовно проходить всі барабани, які здійснюють обертально-поступальний рух уздовж осі. Кромка торця одного барабана служить поршнем-штовхачем для розвантаження осаду з наступного барабана.
Спеціальним поршнем-штовхачем осад виштовхується тільки з барабана першого ступеня. У центрифугах з багатоступінчатим барабаном досягається ефективне розділення суспензій. Переходячи з одного ступеня в іншу, осад розпушується і завдяки цьому додатково підсушується, що сприяє підвищенню продуктивності центрифуги. Одночасно в таких центрифугах досягається ефективніша промивка осаду і краще розділення фугату і промивних вод, ніж в одноступінчатих центрифугах. Питома витрата енергії в багатоступінчатих центрифугах значно менша, ніж в одноступінчатих, оскільки значна частина рідини видаляється вже в барабанах перших ступенів порівняно малого діаметра.
Шнекові фільтрувальні центрифуги ред.
Шнекові фільтрувальні центрифуги типу ФВШ (рис.) застосовуються для зневоднення тих же продуктів, що центрифуги типу ФВВ.
Для збільшення часу перебування матеріалу в центрифузі ФВШ кут конусності ротора зменшений. При такому нахилі ротора осад не переміщується, тому його видаляють шнеком. Вихідний матеріал надходить на обертовий конус і відкидається на поверхню ротора, який обертається з дещо більшою швидкістю. Фугат через шар осаду і фільтрувальну поверхню видаляється з центрифуги, а осад переміщується по фільтрувальній поверхні шнеком і вивантажується у бункер. Центрифуги ФВШ більш складні за конструкцією ніж центрифуги ФВВ, але вони дозволяють зневоднювати продукти з більшим вмістом шламів, а також отримувати зневоднені продукти з вмістом вологи на 2—3 % менше.
Фільтрувальна центрифуга з поршневим вивантаженням осаду ред.
Горизонтальна фільтрувальна центрифуга з пульсуючим поршнем призначена для розділення грубодисперсних, легко поділюваних суспензій (як правило, з розміром твердих частинок більше 0,1 мм). На рис. представлена схема горизонтальної фільтрувальної центрифуги з поршневим вивантаженням осаду. Працює центрифуга наступним чином. Ротор 1 приводиться в обертання. Спільно з ротором обертається поршень 3 з розподільним конусом 8. У праву і ліву порожнини циліндра 7 полого валу 4 через отвори 14 і 15 по черзі подається стиснене повітря (рідина під тиском). За рахунок цього жорстко пов’язані один з одним диск 6, шток 5 і поршень 3 здійснюють зворотно-поступальні рухи з невеликою амплітудою. Всередину розподільного конуса 8 через трубу 11 подається суспензія. Через отвори 9 в стінці конуса 8 суспензія під дією відцентрових сил викидається всередину ротора 1.
Рідка фаза суспензії (фугат) під дією перепаду тисків, викликаного відцентровими силами, фільтрується через перфоровану стінку ротора 1 і потрапляє в ліву секцію усередині кожуха 2 (секцію зліва від вертикальної перегородки 10). Фугат відводиться з центрифуги через штуцер 12. За рахунок коливань поршня 3 осад, що утворюється на внутрішній поверхні стінки ротора 1, поступово переміщується до його відкритого кінця. З кромки відкритого кінця ротора осад під дією відцентрових сил скидається в праву секцію кожуха. З правої секції кожуха осад видаляється через штуцер 13. У центрифузі додатково можуть бути передбачені пристрої для підведення і відведення промивної рідини, подачі гарячого повітря для термічного підсушування осаду. Недоліками даних центрифуг є значні винесення частинок фугату і потужність, споживана поршнем.
Див. також ред.
Література ред.
- Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Східний видавничий дім, 2013. — Т. 3 : С — Я. — 644 с.
- Білецький В. С., Смирнов В. О. Технологія збагачення корисних копалин ((посібник з грифом Мінвузу). — Донецьк: Східний видавничий дім, 2004. — 272 с. (друге видання — 2009 р.)
- Білецький В. С., Олійник Т. А., Смирнов В. О., Скляр Л. В. Техніка та технологія збагачення корисних копалин. Частина ІІІ. Заключні процеси. — Кривий Ріг: Криворізький національний університет. 2019. — 230 с.
- Білецький В. С., Олійник Т. А., Смирнов В. О., Скляр Л. В. Основи техніки та технології збагачення корисних копалин: навчальний посібник. — К.: Ліра-К 2020. — 634 с.