Facteurs clés pour le choix des centrifugeuses tubulaires

I. Propriétés des matériaux (Déterminants fondamentaux)

Paramètres de base d'un système diphasique solide-liquide

Concentration en solides : Les centrifugeuses tubulaires ne conviennent qu’aux suspensions diluées dont la concentration volumique en solides est inférieure à 1 %. Une concentration trop élevée entraînera une accumulation rapide de sédiments sur la paroi interne du tambour, des arrêts fréquents pour le nettoyage et une réduction significative de l’efficacité.

Taille des particules solides : Ce dispositif convient aux particules ultrafines (0,1 à 10 µm), notamment pour la séparation de matériaux colloïdaux. Plus la taille des particules est petite, plus le facteur de séparation du modèle sélectionné est élevé (par exemple, un facteur de séparation ≥ 30 000 G est recommandé pour les particules < 1 µm).

Différence de densité solide-liquide : La différence de densité est le facteur déterminant de la sédimentation centrifuge. Plus cette différence est faible (par exemple, proche de 100 kg/m³), plus le facteur de séparation requis est élevé et plus le temps de séjour du matériau est long. On peut obtenir ce résultat en augmentant le rapport longueur/diamètre du tambour (un rapport de 4 à 8 est recommandé).

Corrosivité et abrasivité du matériau

Conditions de travail corrosives (par exemple, solution de lixiviation acide, solution contenant du cyanure dans les mines) : Pour les matériaux des tambours, l'alliage de titane (TA2/TA10) ou l'Hastelloy C276 est préféré pour son excellente résistance aux acides et aux alcalis forts ; l'acier inoxydable 316L convient aux matériaux neutres ordinaires.

Conditions de travail abrasives (contenant une petite quantité de fines particules dures) : La paroi intérieure du tambour doit être revêtue d’un revêtement résistant à l’usure en carbure de tungstène afin d’éviter l’abrasion de l’équipement causée par le frottement des particules lors d’une rotation à grande vitesse.

Viscosité et température du matériau

Lorsque la viscosité dépasse 50 mPa·s, la résistance à la sédimentation des particules augmente. Il est alors nécessaire d'augmenter la vitesse du tambour ou de réduire le débit d'alimentation. Pour les matériaux à haute température (supérieure à 100 °C), il convient de choisir des joints et des systèmes d'entraînement résistants aux hautes températures afin d'éviter toute déformation de l'équipement ou toute défaillance des joints.

II. Exigences du processus (facteurs axés sur les objectifs)

Objectifs et indicateurs de séparation

Si l'objectif est la clarification d'un liquide (par exemple, la purification d'une solution de lixiviation d'or), il convient de veiller à la clarté du filtrat (qui doit présenter une teneur en matières solides inférieure à 50 ppm). Les modèles à facteur de séparation élevé sont à privilégier, associés à une structure de trop-plein adaptée.

Si l'objectif est l'enrichissement et la récupération de solides (par exemple, la récupération de fines particules de métaux rares), il convient de veiller au taux de récupération. Il est nécessaire de contrôler la vitesse du tambour et le débit d'alimentation afin de garantir un temps de sédimentation suffisant des particules.

Exigences en matière de capacité de traitement

La capacité de traitement unitaire des centrifugeuses tubulaires est relativement faible (généralement de 0,5 à 5 m³/h). Pour les procédés nécessitant des débits importants, on peut recourir à un fonctionnement en parallèle de plusieurs unités ou à un équipement de préconcentration (par exemple, une machine de microfiltration) afin de réduire la concentration en solides avant traitement.

La capacité de traitement est directement proportionnelle au diamètre du tambour. Plus le diamètre est grand (par exemple, 150 mm), plus la capacité de traitement est élevée, mais le facteur de séparation diminue en conséquence. Il convient donc de trouver un équilibre entre les deux.

Exigences relatives au mode de fonctionnement

Fonctionnement par lots : Les modèles à décharge manuelle de scories sont peu coûteux et adaptés aux scénarios de traitement par petits lots et à faible fréquence.

Fonctionnement semi-continu : Choisissez un modèle d’évacuation automatique des scories (par exemple, à buse ou à piston). L’évacuation régulière des scories réduit les temps d’arrêt et convient aux procédés continus de moyenne envergure, mais le coût de l’équipement augmentera de 30 à 50 %.

III. Conditions de fonctionnement (facteurs d'adaptation sur site)

Environnement d'installation

Limitations d'espace : Les centrifugeuses tubulaires sont des structures verticales à faible encombrement, mais la hauteur d'installation (généralement de 2 à 4 m pour l'ensemble de la machine) et l'espace nécessaire à l'aménagement des canalisations pour l'évacuation par le haut doivent être pris en compte.

Exigences antidéflagrantes : Pour les mines souterraines ou les scénarios avec des gaz inflammables et explosifs, les moteurs d'entraînement et les systèmes de commande électriques antidéflagrants Ex d IIC T4 doivent être sélectionnés pour se conformer aux spécifications de sécurité antidéflagrantes.

Compatibilité des systèmes de support

Système d'alimentation : Une pompe d'alimentation à fréquence variable doit être configurée pour contrôler de manière stable le débit d'alimentation et éviter un temps de séjour insuffisant du matériau dans le tambour en raison d'un débit excessif.

Systèmes auxiliaires : Pour les matériaux à haute température, un système de refroidissement doit être installé ; pour les matériaux corrosifs, un dispositif de neutralisation acide-base doit être installé afin de garantir le fonctionnement sûr de l’équipement.

IV. Facteurs économiques et d'exploitation et de maintenance

Coût de l'équipement et retour sur investissement

Plus le facteur de séparation est élevé, plus le matériau est spécifique (par exemple, un alliage de titane) et plus le niveau d'automatisation est important, plus le coût d'acquisition de l'équipement est élevé. Il est nécessaire de calculer le délai de retour sur investissement (généralement recommandé ≤ 2 ans) en fonction de la valeur de récupération des solides ou des avantages de la purification des liquides.

Coût d'exploitation et d'entretien

Les coûts d'exploitation et d'entretien des modèles à décharge manuelle de scories résident principalement dans les heures de travail consacrées au nettoyage manuel et au remplacement des pièces d'usure (par exemple, les joints).

Pour les modèles d'évacuation automatique des scories, il convient de prendre en compte le coût d'usure et de remplacement de la buse/du piston ainsi que le coût d'entretien du système de contrôle à fréquence variable.

Pièces détachées et service après-vente

Privilégiez les marques disposant d'un stock suffisant de pièces d'usure (par exemple, bagues d'étanchéité, revêtements résistants à l'usure).

Tenez compte de la rapidité d'intervention du fabricant en matière d'installation, de mise en service et de maintenance après-vente, notamment pour les mines isolées.

Classement par ordre de priorité des décisions de sélection

Propriétés des matériaux (concentration, granulométrie, corrosivité) > Indicateurs de séparation du procédé > Capacité de traitement et mode de fonctionnement > Conditions d'installation sur site > Rentabilité