Factores clave para la selección de centrífugas tubulares

I. Propiedades del material (determinantes fundamentales)

Parámetros básicos del sistema bifásico sólido-líquido

Concentración de sólidos: Las centrífugas tubulares solo son aptas para lodos diluidos con una concentración de sólidos <1 %. Una concentración excesivamente alta provocará una rápida acumulación de sedimentos en la pared interna del tambor, paradas frecuentes para limpieza y una reducción significativa de la eficiencia.

Tamaño de partícula sólida: Adecuado para partículas ultrafinas (0,1–10 μm), especialmente para la separación de materiales coloidales. Cuanto menor sea el tamaño de partícula, mayor será el factor de separación del modelo seleccionado (p. ej., se recomienda un factor de separación ≥30 000 G para partículas <1 μm).

Diferencia de densidad sólido-líquido: La diferencia de densidad es el factor determinante de la sedimentación centrífuga. Cuanto menor sea la diferencia de densidad (p. ej., cerca de 100 kg/m³), mayor será el factor de separación requerido y mayor el tiempo de residencia del material, lo cual puede lograrse aumentando la relación longitud-diámetro del tambor (se recomienda entre 4 y 8).

Corrosividad y abrasividad de los materiales

Condiciones de trabajo corrosivas (por ejemplo, solución de lixiviación ácida, solución que contiene cianuro en minas): para materiales de tambor, se prefiere la aleación de titanio (TA2/TA10) o Hastelloy C276 por su excelente resistencia a ácidos y álcalis fuertes; el acero inoxidable 316L es aplicable para materiales neutros comunes.

Condiciones de trabajo abrasivas (que contienen una pequeña cantidad de partículas finas duras): La pared interior del tambor deberá estar recubierta con un revestimiento resistente al desgaste de carburo de tungsteno para evitar la abrasión del equipo causada por el desgaste de las partículas durante la rotación a alta velocidad.

Viscosidad y temperatura del material

Cuando la viscosidad es >50 mPa·s, la resistencia a la sedimentación de partículas aumenta. Es necesario aumentar la velocidad del tambor o reducir el caudal de alimentación. Para materiales de alta temperatura (>100 °C), se deben seleccionar sellos y sistemas de accionamiento resistentes a altas temperaturas para evitar la deformación del equipo o el fallo de los sellos.

II. Requisitos del proceso (Factores orientados a objetivos)

Metas e indicadores de separación

Si el objetivo es la clarificación de líquidos (p. ej., la purificación de la solución de lixiviación de una mina de oro), se debe prestar atención a la claridad del filtrado (requiriendo un contenido de sólidos del filtrado <50 ppm). Se prefieren modelos con un alto factor de separación, combinados con una estructura de puerto de rebose adecuada.

Si el objetivo es el enriquecimiento y la recuperación de sólidos (p. ej., la recuperación de partículas finas de metales raros), se debe prestar atención a la tasa de recuperación de sólidos. Es necesario controlar la velocidad del tambor y la velocidad de alimentación para garantizar un tiempo suficiente de sedimentación de las partículas.

Requisitos de capacidad de procesamiento

La capacidad de procesamiento de una sola unidad de las centrífugas tubulares es relativamente pequeña (normalmente de 0,5 a 5 m³/h). Para procesos que requieren grandes caudales, se puede adoptar la operación en paralelo de varias unidades o equipos de preconcentración (p. ej., una máquina de microfiltración) para reducir la concentración de sólidos antes del tratamiento.

La capacidad de procesamiento está correlacionada positivamente con el diámetro del tambor. Cuanto mayor sea el diámetro (p. ej., 150 mm), mayor será la capacidad de procesamiento, pero el factor de separación disminuirá en consecuencia. Se debe lograr un equilibrio entre ambos.

Requisitos del modo de operación

Operación por lotes: Los modelos de descarga manual de escoria son de bajo costo y adecuados para escenarios de tratamiento de baja frecuencia y lotes pequeños.

Operación Semicontinua: Seleccione modelos de descarga automática de escoria (p. ej., tipo boquilla, tipo empujador de pistón). La descarga regular de escoria reduce el tiempo de inactividad, lo que resulta adecuado para procesos continuos de escala media, pero el costo del equipo aumentará entre un 30 % y un 50 %.

III. Condiciones de operación (Factores de adaptación in situ)

Entorno de instalación

Limitaciones de espacio: Las centrífugas tubulares son estructuras verticales que ocupan poco espacio, pero se debe tener en cuenta la altura de instalación (generalmente de 2 a 4 m para toda la máquina) y el espacio para la disposición de las tuberías para la descarga superior.

Requisitos a prueba de explosiones: Para minas subterráneas o escenarios con gases inflamables y explosivos, se deben seleccionar motores de accionamiento y sistemas de control eléctrico a prueba de explosiones Ex d ⅡC T4 para cumplir con las especificaciones de seguridad a prueba de explosiones.

Compatibilidad de los sistemas de soporte

Sistema de alimentación: Se deberá configurar una bomba de alimentación de frecuencia variable para controlar de manera estable el caudal de alimentación y evitar un tiempo de residencia insuficiente del material en el tambor debido a un caudal excesivo.

Sistemas Auxiliares: Para materiales de alta temperatura, se deberá equipar un sistema de enfriamiento; para materiales corrosivos, se deberá equipar un dispositivo de neutralización ácido-base para garantizar el funcionamiento seguro del equipo.

IV. Factores económicos y de operación y mantenimiento

Costo del equipo y retorno de la inversión

Cuanto mayor sea el factor de separación, más especial sea el material (p. ej., aleación de titanio) y mayor el nivel de automatización, mayor será el coste de adquisición del equipo. Es necesario calcular el periodo de recuperación de la inversión (generalmente recomendado ≤2 años) en función del valor de recuperación de sólidos o los beneficios de la purificación de líquidos.

Costo de operación y mantenimiento

El costo de operación y mantenimiento de los modelos de descarga manual de escoria radica principalmente en las horas-hombre de limpieza manual y el reemplazo de piezas de desgaste (por ejemplo, sellos).

Para los modelos de descarga automática de escoria, se deberá considerar el costo de desgaste y reemplazo de la boquilla/pistón y el costo de mantenimiento del sistema de control de frecuencia variable.

Repuestos y Servicio Postventa

Priorizar las marcas con suficiente suministro de piezas de desgaste (por ejemplo, anillos de sellado, recubrimientos resistentes al desgaste).

Tenga en cuenta la velocidad de respuesta del fabricante en cuanto a instalación y puesta en servicio en el sitio y mantenimiento posventa, especialmente para escenarios de minas remotas.

Clasificación de prioridades de las decisiones de selección

Propiedades del material (concentración, tamaño de partícula, corrosividad) ＞ Indicadores de separación del proceso ＞ Capacidad de procesamiento y modo de operación ＞ Condiciones de instalación en sitio ＞ Economía