Centrifuga a spinta: funzionamento, applicazioni e vantaggi

Abstract: La centrifuga a spinta è una centrifuga a filtraggio continuo utilizzata per la separazione solido-liquido nell'industria chimica e mineraria. Gli spintori sono stati utilizzati per più di 60 anni per disidratare cristalli relativamente grandi e drenanti. La centrifuga a spinta ha un design unico che riduce al minimo l'umidità, le impurità e la rottura dei cristalli nel panello scaricato. In questo articolo verrà discusso il funzionamento della centrifuga a spinta. Verranno brevemente affrontate le variabili di scale-up e la progettazione e verranno descritti le applicazioni e i vantaggi della centrifuga a spinta.

I dispositivi centrifughi, spesso utilizzati per ottenere una separazione solido-liquido rapida ed efficiente, funzionano su due principi fondamentali: sedimentazione e filtrazione. La sedimentazione o sedimentazione implica consentire alla fase pesante di passare attraverso la fase leggera e raccogliersi su una superficie imperforata e in genere coinvolge solidi fini con tempi di sedimentazione lunghi. Esempi sono decanter, centrifughe con ugelli a disco, ecc. D'altra parte, la filtrazione dipende dalla dimensione delle particelle che è abbastanza grande da formare una torta su un tessuto filtrante o uno schermo. La torta deve inoltre essere sufficientemente porosa da consentire il passaggio dell'acqua madre. Esempi sono lo spintore, il pelapatate, la centrifuga a vaglio vibrante, ecc.

Vengono prodotti vari tipi di centrifughe e ciascun tipo di centrifuga presenta determinati vantaggi rispetto a una gamma specifica di variabili di processo. La Figura 1 mostra la gamma di variabili in cui viene generalmente utilizzata la centrifuga a spinta. L'alimentazione della centrifuga spintore ha una concentrazione del 25-65% in peso di solidi di grandi cristalli a drenaggio libero (tipicamente l'80% trattenuto su 150 micron). Per la maggior parte delle applicazioni, queste particelle sono di natura cristallina, ma i materiali non cristallini sono stati disidratati con successo sulla centrifuga a spinta. Queste particelle devono essere distinte, drenanti e il liquido non deve essere attaccato chimicamente ai solidi, cioè alle acque di idratazione.

Funzionamento: come mostrato nella Figura 2, il liquame viene alimentato attraverso un tubo di alimentazione fisso al centro del cestello di spinta. Il liquame viene accelerato nell'imbuto di alimentazione rotante e distribuito uniformemente sul retro del vaglio rotante. Questo imbuto di alimentazione è ancorato alla piastra di spinta. L'imbuto di alimentazione accelera delicatamente il liquame alla velocità del cestello per formare una torta uniforme e ridurre al minimo l'attrito delle particelle.

Quando la piastra di spinta si sposta nella sua posizione posteriore, viene esposta una superficie pulita dello schermo con fessura a cuneo. L'impasto liquido accelerato viene depositato sullo schermo con fessura a cuneo e la torta viene formata mentre il liquore madre viene scaricato attraverso il cestello. Successivamente, il piatto spintore si sposta in avanti e spinge la torta in avanti, verso l'estremità di scarico dei solidi. Durante questo periodo, il mangime in entrata viene trattenuto nell'imbuto di alimentazione, finché la piastra di spinta non si sposta all'indietro ed espone un nuovo schermo per la costruzione di un altro anello anulare di torta. L'alternanza del piatto spintore fa avanzare la torta verso la parte di scarico dei solidi. Il panello, che è sotto la forza centrifuga, diventa più secco man mano che avanza nel cestello e infine viene scaricato dal cestello di spinta nell'alloggiamento di scarico dei solidi. Il meccanismo idraulico nell'albero motore fa muovere alternativamente la piastra di spinta e l'imbuto di alimentazione. Tipicamente, la frequenza è di 25-40 corse al minuto e la lunghezza della corsa è pari al 5-15% della lunghezza del cestello.

Caratteristiche meccaniche: L'orientamento orizzontale dello spintore aumenta intrinsecamente la stabilità riducendo al minimo le vibrazioni. A ciò si aggiunge un albero lungo e cuscinetti ampiamente distanziati, che rendono lo spintore più stabile e riducono i tempi di fermo. L'alloggiamento del processo isola i materiali solidi e liquidi gli uni dagli altri, prevenendo la contaminazione incrociata. L'alloggiamento dei solidi è dotato di un anello di scarico dei solidi che confina e dirige i solidi verso il basso nello scivolo di scarico dei solidi. L'alloggiamento del liquore contiene deflettori interni che garantiscono la separazione del liquore madre e del lavaggio. Può verificarsi una cristallizzazione posteriore tra i cunei sul vaglio, con conseguente maggiore resistenza al drenaggio del liquido. Una serie di ugelli di controlavaggio sono installati sull'alloggiamento del bagno che sciacquano la parte posteriore del vaglio in modo intermittente per eliminare la cristallizzazione.