Процессы в фильтрующих центрифугах

В общем случае разделение суспензий в фильтрующих центрифугах складывается из стадий образования, уплотнения и механической сушки осадка. В центрифугах этого типа возможна также и промывка осадка.

Процессы разделения суспензий на фильтрах и фильтрующих центрифугах значительно различаются. Как и для отстойных центрифуг, здесь следует отметить влияние возрастающих по радиусу ротора центробежной силы и площади поперечного сечения кольцевого слоя, что делает невозможным применение закономерностей фильтрования к процессам в фильтрующих центрифугах. Конечной задачей центробежного фильтрования является получение осадка с наименьшим содержанием жидкой фазы.

При анализе стадии образования осадка необходимо учитывать значительные сжимающие усилия, действующие на него в поле центробежных сил. Так в промышленных центрифугах давление в жидкости достигает 1,5 МН/м² (15 атм.), по сравнению с 0,1 МН/м² (1 атм.) в фильтрах. Поэтому в период образования осадка происходит наиболее интенсивное удаление жидкости. Движущая сила процесса при этом - центробежная. Суспензия, находясь в поле действия центробежных сил, разделяется на дисперсную и дисперсионную фазы. Барабан центрифуги (Рис.2.57 б) 1 перфорирован. Для этого в его стенках просверливается большое количество отверстий диаметром от 3 до 8 мм. При разделении суспензий в таких центрифугах твердая фаза оседает на внутренних стенках барабана, а жидкая просачивается через образующийся слой осадка и выбрасывается наружу через отверстия под действием напора, создаваемого полем центробежной силы. Обычно, для предотвращения уноса мелких частиц твердой фазы вместе с фугатом, внутренние стенки барабана покрывают добавочным фильтром. В качестве таких фильтров используются решета из стальных листов с отверстиями I....I,5 мм, проволочные сита, тканевые фильтры из полотна, бязи, фланели, керамических плиток и т.д. В течение первого периода фильтрации непрерывно нарастает слой осадка. Когда вся твердая фаза, находящаяся в суспензии, осаждена на фильтрующую поверхность и жидкость содержится только в капиллярах осадка, начинается второй период, во время которого происходит уплотнение осадка, причем жидкость, содержащаяся в нем, выжимается под действием центробежной силы. В результате частицы осадка сближаются между собой.

Третий период начинается тогда, когда система становится трехфазной, т.к. в освобождаемые от фильтрата капилляры начинает проникать воздух. В этот период жидкость удерживается на частицах осадка капиллярными и молекулярными силами. Под действием центробежной силы она постепенно продвигается по направлению фильтрующей перегородки. Так протекает процесс в фильтрующих центрифугах периодического действия.

В центрифугах непрерывного действия, в случае хорошо сжимаемого осадка, резко возрастает гидравлическое сопротивление слоя из-за уменьшения пористости осадка. Это приводит к существенному снижению скорости центрифугирования. Поэтому в отдельных случаях не исключено, что скорость процесса разделения суспензии в фильтрующей центрифуге будет меньше, чем на фильтре, при относительно небольшой разности давлений. Поэтому на центрифугах не всегда следует разделять суспензии, которые дают сильно сжимаемый осадок. Свойства осадка следует предварительно исследовать.

Центробежная фильтрация широко используется в свеклосахарном и рафинадном производствах, где при помощи этого процесса отделяют кристаллический сахар от маточного раствора. Применяется она также в производствах глюкозы и пива.