Schlüsselfaktoren für die Auswahl von Röhrenzentrifugen
Grundlegende Parameter des Fest-Flüssig-Zweiphasensystems
Feststoffkonzentration: Rohrzentrifugen eignen sich nur für verdünnte Suspensionen mit einer Feststoffvolumenkonzentration von <1 %. Eine zu hohe Konzentration führt zu einer schnellen Sedimentablagerung an der Innenwand der Trommel, häufigen Reinigungsstillständen und einer erheblichen Verringerung der Effizienz.
Partikelgröße: Das Verfahren eignet sich für ultrafeine Partikel (0,1–10 μm), insbesondere zur Trennung kolloidaler Materialien. Je kleiner die Partikelgröße, desto höher der Trennfaktor des gewählten Modells (z. B. wird für Partikel < 1 μm ein Trennfaktor von ≥ 30.000 G empfohlen).
Dichteunterschied zwischen Fest- und Flüssigphase: Der Dichteunterschied ist die treibende Kraft für die Zentrifugalsedimentation. Je geringer der Dichteunterschied (z. B. nahe 100 kg/m³), desto höher ist der erforderliche Trennfaktor und desto länger die Verweilzeit des Materials. Dies lässt sich durch ein größeres Verhältnis von Trommellänge zu -durchmesser erreichen (4–8 wird empfohlen).
Materialkorrosivität und Abrasivität
Korrosive Arbeitsbedingungen (z. B. saure Laugungslösung, cyanidhaltige Lösung in Bergwerken): Für Trommelmaterialien wird Titanlegierung (TA2/TA10) oder Hastelloy C276 aufgrund seiner ausgezeichneten Beständigkeit gegenüber starken Säuren und Laugen bevorzugt; Edelstahl 316L ist für gewöhnliche neutrale Materialien geeignet.
Abrasive Arbeitsbedingungen (mit einer geringen Menge harter, feiner Partikel): Die Innenwand der Trommel muss mit einer verschleißfesten Wolframcarbid-Beschichtung versehen sein, um einen Geräteabrieb durch Partikelabrieb bei hoher Rotationsgeschwindigkeit zu vermeiden.
Materialviskosität und Temperatur
Bei einer Viskosität > 50 mPa·s steigt der Sedimentationswiderstand der Partikel. In diesem Fall muss die Trommeldrehzahl erhöht oder der Zufuhrdurchsatz reduziert werden. Für Hochtemperaturmaterialien (> 100 °C) sind hochtemperaturbeständige Dichtungen und Antriebssysteme zu verwenden, um Verformungen der Anlage oder Dichtungsausfälle zu vermeiden.
II. Prozessanforderungen (Zielorientierte Faktoren)
Trennungsziele und -indikatoren
Bei der Klärung von Flüssigkeiten (z. B. Reinigung von Goldminen-Laugungslösungen) ist auf die Klarheit des Filtrats zu achten (Feststoffgehalt < 50 ppm). Modelle mit hohem Trennfaktor und einer geeigneten Überlaufkonstruktion sind vorzuziehen.
Wenn das Ziel die Anreicherung und Rückgewinnung von Feststoffen (z. B. die Gewinnung feiner Partikel seltener Metalle) ist, muss auf die Feststoffrückgewinnungsrate geachtet werden. Um eine ausreichende Sedimentationszeit der Partikel zu gewährleisten, müssen die Trommeldrehzahl und die Zufuhrrate kontrolliert werden.
Anforderungen an die Verarbeitungskapazität
Die Einzelkapazität von Rohrzentrifugen ist relativ gering (üblicherweise 0,5–5 m³/h). Für Prozesse mit hohem Durchflussbedarf können mehrere Zentrifugen parallel betrieben oder Vorkonzentrierungsanlagen (z. B. Mikrofiltrationsanlagen) eingesetzt werden, um die Feststoffkonzentration vor der Behandlung zu reduzieren.
Die Verarbeitungskapazität korreliert positiv mit dem Trommeldurchmesser. Je größer der Durchmesser (z. B. 150 mm), desto höher die Verarbeitungskapazität, jedoch sinkt der Trennfaktor entsprechend. Es gilt, ein optimales Gleichgewicht zwischen beiden zu finden.
Anforderungen an den Betriebsmodus
Chargenbetrieb: Manuelle Schlackenentladungsmodelle sind kostengünstig und eignen sich für Behandlungsszenarien mit kleinen Chargen und geringer Frequenz.
Halbkontinuierlicher Betrieb: Wählen Sie automatische Schlackenaustragsmodelle (z. B. Düsen- oder Kolbenschieberverfahren). Regelmäßiger Schlackenaustrag reduziert Stillstandszeiten und eignet sich für mittelgroße kontinuierliche Prozesse, erhöht jedoch die Anlagenkosten um 30–50 %.
III. Betriebsbedingungen (Anpassungsfaktoren vor Ort)
Installationsumgebung
Platzbeschränkungen: Rohrzentrifugen sind vertikale Konstruktionen mit geringem Platzbedarf, jedoch müssen die Installationshöhe (in der Regel 2–4 m für die gesamte Maschine) und der Platzbedarf für die Rohrleitungsführung zum Austrag von oben berücksichtigt werden.
Anforderungen an den Explosionsschutz: Für Untertagebergwerke oder Szenarien mit brennbaren und explosiven Gasen müssen explosionsgeschützte Antriebsmotoren und elektrische Steuerungssysteme der Schutzart Ex d II C T4 ausgewählt werden, um die Anforderungen an den Explosionsschutz zu erfüllen.
Kompatibilität der unterstützenden Systeme
Zuführsystem: Eine frequenzvariable Zuführpumpe ist so zu konfigurieren, dass die Zuführmenge stabil geregelt wird und eine unzureichende Verweilzeit des Materials in der Trommel aufgrund einer zu hohen Zuführmenge vermieden wird.
Hilfssysteme: Für Hochtemperaturmaterialien ist ein Kühlsystem vorzusehen; für korrosive Materialien ist eine Säure-Base-Neutralisationsvorrichtung vorzusehen, um einen sicheren Betrieb der Geräte zu gewährleisten.
IV. Wirtschaftliche Faktoren sowie Betriebs- und Wartungsfaktoren
Gerätekosten und Kapitalrendite
Je höher der Trennfaktor, je spezieller das Material (z. B. Titanlegierung) und je höher der Automatisierungsgrad, desto höher die Anschaffungskosten der Anlagen. Die Amortisationszeit der Investition (in der Regel empfohlen ≤ 2 Jahre) muss anhand des Feststoffrückgewinnungswerts oder der Vorteile der Flüssigkeitsreinigung berechnet werden.
Betriebs- und Wartungskosten
Die Betriebs- und Wartungskosten von manuellen Schlackenabwurfanlagen liegen hauptsächlich in den manuellen Reinigungsstunden und dem Austausch von Verschleißteilen (z. B. Dichtungen).
Bei automatischen Schlackenaustragsanlagen müssen die Kosten für Düsen-/Kolbenverschleiß und -austausch sowie die Wartungskosten des Frequenzumrichtersystems berücksichtigt werden.
Ersatzteile und Kundendienst
Marken mit ausreichendem Angebot an Verschleißteilen (z. B. Dichtungsringe, verschleißfeste Beschichtungen) sollten Vorrang haben.
Berücksichtigen Sie die Reaktionsgeschwindigkeit des Herstellers bei der Installation und Inbetriebnahme vor Ort sowie bei der Wartung nach dem Kauf, insbesondere bei abgelegenen Minen.
Prioritätenrangfolge der Auswahlentscheidungen
Materialeigenschaften (Konzentration, Partikelgröße, Korrosivität) > Prozesstrennindikatoren > Verarbeitungskapazität und Betriebsart > Installationsbedingungen vor Ort > Wirtschaftlichkeit
