관형 원심분리기 선택을 위한 주요 요소
고체-액체 2상 시스템의 기본 매개변수
고형물 농도: 관형 원심분리기는 고형물 부피 농도가 1% 미만인 희석 슬러리에만 적합합니다. 농도가 지나치게 높으면 드럼 내벽에 침전물이 빠르게 축적되어 청소를 위해 자주 가동을 중단해야 하며 효율이 크게 저하됩니다.
고체 입자 크기: 초미세 입자(0.1~10μm)에 적합하며, 특히 콜로이드 물질 분리에 효과적입니다. 입자 크기가 작을수록 선택된 모델의 분리 계수가 높아집니다(예: 1μm 미만 입자의 경우 분리 계수 ≥30,000G를 권장합니다).
고체-액체 밀도 차이: 밀도 차이는 원심 침전의 원동력입니다. 밀도 차이가 작을수록(예: 100kg/m³에 가까울수록) 필요한 분리 계수가 높아지고 물질 체류 시간이 길어지는데, 이는 드럼 길이 대 직경 비율(4:8 권장)을 높여 달성할 수 있습니다.
재료의 부식성 및 마모성
부식성 작업 환경(예: 산성 침출 용액, 광산의 시안화물 함유 용액): 드럼 재질의 경우, 강산 및 강알칼리에 대한 내성이 우수하므로 티타늄 합금(TA2/TA10) 또는 하스텔로이 C276이 바람직하며, 일반적인 중성 재질에는 스테인리스강 316L이 적합합니다.
마모가 심한 작업 조건(소량의 단단하고 미세한 입자를 포함): 고속 회전 시 입자 마찰로 인한 장비 마모를 방지하기 위해 드럼의 내벽에는 텅스텐 카바이드 내마모성 코팅을 해야 합니다.
재료의 점도 및 온도
점도가 50 mPa·s를 초과하면 입자 침전 저항이 증가합니다. 이 경우 드럼 회전 속도를 높이거나 공급 유량을 줄여야 합니다. 고온 재료(100℃ 초과)의 경우 장비 변형이나 씰 파손을 방지하기 위해 고온 내성 씰 및 구동 시스템을 선택해야 합니다.
II. 프로세스 요구사항 (목표 지향적 요소)
분리 목표 및 지표
액체 정제(예: 금광 침출액 정제)가 목표인 경우, 여과액의 투명도(여과액 고형분 함량 50ppm 미만)에 특히 주의해야 합니다. 높은 분리 계수를 갖는 모델과 적절한 오버플로우 포트 구조를 결합하는 것이 바람직합니다.
목표가 고형물 농축 및 회수(예: 희귀 금속의 미세 입자 회수)인 경우, 고형물 회수율에 주의를 기울여야 합니다. 충분한 입자 침전 시간을 확보하기 위해 드럼 회전 속도와 공급 속도를 제어해야 합니다.
처리 용량 요구 사항
관형 원심분리기의 단일 장치 처리 용량은 비교적 작습니다(일반적으로 0.5~5m³/h). 유량이 많은 공정의 경우, 처리 전 고형물 농도를 낮추기 위해 여러 대의 장치를 병렬로 연결하거나 사전 농축 장비(예: 미세여과기)를 사용할 수 있습니다.
처리 용량은 드럼 직경과 양의 상관관계를 갖습니다. 직경이 클수록(예: 150mm) 처리 용량은 높아지지만 분리 계수는 그에 따라 감소합니다. 따라서 이 둘 사이의 균형을 맞춰야 합니다.
작동 모드 요구 사항
배치 작업: 수동 슬래그 배출 모델은 비용이 저렴하며 소량 배치, 저빈도 처리 시나리오에 적합합니다.
반연속 운전: 자동 슬래그 배출 모델(예: 노즐형, 피스톤 푸셔형)을 선택하십시오. 정기적인 슬래그 배출로 가동 중지 시간을 줄일 수 있어 중규모 연속 공정에 적합하지만, 장비 비용이 30~50% 증가합니다.
III. 운영 조건 (현장 적응 요소)
설치 환경
공간 제약: 관형 원심분리기는 수직 구조물로 설치 공간은 작지만, 설치 높이(일반적으로 전체 기계의 경우 2~4m)와 상부 배출을 위한 배관 배치 공간을 고려해야 합니다.
방폭 요구사항: 지하 광산 또는 가연성 및 폭발성 가스가 존재하는 환경에서는 방폭 안전 규격을 준수하기 위해 Ex d ⅡC T4 방폭 구동 모터 및 전기 제어 시스템을 선정해야 합니다.
지원 시스템의 호환성
공급 시스템: 공급 유량을 안정적으로 제어하고 과도한 유량으로 인해 드럼 내 재료 체류 시간이 부족해지는 것을 방지하기 위해 가변 주파수 공급 펌프를 설치해야 합니다.
보조 시스템: 고온 재료의 경우 냉각 시스템을 장착해야 하며, 부식성 재료의 경우 장비의 안전한 작동을 보장하기 위해 산-염기 중화 장치를 장착해야 합니다.
IV. 경제적 요인 및 운영·유지보수 요인
장비 비용 및 투자 수익률
분리 계수가 높을수록 특수 소재(예: 티타늄 합금)가 필요하고, 자동화 수준이 높을수록 장비 구매 비용이 증가합니다. 따라서 고형물 회수 가치 또는 액체 정화 효과를 기준으로 투자 회수 기간(일반적으로 2년 이하 권장)을 계산해야 합니다.
운영 및 유지 관리 비용
수동식 슬래그 배출 모델의 운영 및 유지 보수 비용은 주로 수동 청소 작업 시간과 마모 부품(예: 씰) 교체에 소요됩니다.
자동 슬래그 배출 모델의 경우 노즐/피스톤 마모 및 교체 비용과 가변 주파수 제어 시스템의 유지 보수 비용을 고려해야 합니다.
예비 부품 및 사후 서비스
소모성 부품(예: 씰링 링, 내마모성 코팅) 공급이 충분한 브랜드를 우선적으로 고려하십시오.
특히 외딴 광산 환경의 경우, 제조업체의 현장 설치 및 시운전 속도와 사후 유지보수 대응 속도를 고려해야 합니다.
선택 결정의 우선순위 순위
재료 특성(농도, 입자 크기, 부식성) > 공정 분리 지표 > 처리 용량 및 작동 모드 > 현장 설치 조건 > 경제성
