Equipamentos de separação sólido-líquido: princípios, tipos, aplicações e tendências de desenvolvimento

Em muitos campos industriais e projetos de proteção ambiental, a separação sólido-líquido é uma operação fundamental. Da separação de produtos de reação na produção química ao tratamento de lodo no tratamento de esgoto, o equipamento de separação sólido-líquido desempenha um papel vital. Esses dispositivos podem remover efetivamente partículas sólidas de líquidos ou separar sólidos de líquidos, alcançando vários objetivos, como recuperação de recursos, proteção ambiental e melhoria da qualidade do produto. 2. Princípios do equipamento de separação sólido-líquido (a) Princípio da sedimentação por gravidade A sedimentação por gravidade é o princípio mais simples e básico da separação sólido-líquido. Sob a ação da gravidade, partículas sólidas com densidade maior que a do líquido irão gradualmente afundar no fundo do recipiente. Este princípio é adequado para processar misturas sólido-líquido com partículas grandes e diferenças de densidade óbvias. Por exemplo, em alguns processos de beneficiamento de mineração, uma mistura de minério de granulação grossa e água pode ser passada por um tanque de sedimentação simples, onde a sedimentação por gravidade é usada para sedimentar as partículas de minério e obter a separação preliminar sólido-líquido. (II) Princípio da separação centrífuga A separação centrífuga acelera o processo de separação sólido-líquido através da forte força centrífuga gerada pela rotação de alta velocidade. Quando a mistura sólido-líquido está no tambor rotativo, a força centrífuga exercida sobre as partículas sólidas é muito maior que a gravidade, e elas se moverão rapidamente para a parede do tambor e se depositarão, enquanto o líquido fluirá para o centro do tambor ou será descarregado através de canais específicos. A separação centrífuga é altamente eficiente e pode processar partículas de várias faixas de tamanho. É amplamente usada em indústrias alimentícias, farmacêuticas, químicas e outras. Por exemplo, na preparação de hemoderivados, o equipamento de separação centrífuga pode separar rapidamente as células sanguíneas do plasma. (III) Princípio da filtração A filtração é o processo de permitir que o líquido passe através de um meio filtrante com um determinado tamanho de poro, enquanto as partículas sólidas são retidas na superfície ou dentro do meio filtrante. De acordo com os diferentes meios filtrantes, eles podem ser divididos em filtragem de malha filtrante, filtragem de tecido filtrante, filtragem de meios porosos, etc. Por exemplo, no tratamento de água potável, os filtros de areia usam partículas de areia como meio filtrante para remover sólidos suspensos da água. (IV) Princípio da Flotação A flotação utiliza a diferença nas propriedades de superfície das partículas sólidas. Ao adicionar agentes de flotação específicos ao líquido, algumas partículas sólidas são presas a bolhas e flutuam até a superfície do líquido com as bolhas, conseguindo assim a separação de outros sólidos ou líquidos. Na mineração, a flotação é frequentemente usada para separar minerais valiosos da ganga, como a flotação de minerais de cobre em minas de cobre. 3. Tipos comuns de equipamentos de separação sólido-líquido (a) Tanque de sedimentação O tanque de sedimentação é um equipamento típico baseado no princípio da sedimentação por gravidade. Tem as vantagens de estrutura simples e baixo custo. Em um tanque de sedimentação de fluxo horizontal, a água flui lenta e constantemente, e as partículas sólidas gradualmente se depositam no fundo do tanque sob a ação da gravidade. Tanques de sedimentação de fluxo radial são adequados para tratar maiores taxas de fluxo de esgoto ou águas residuais industriais. Sua estrutura circular e método de entrada de água central são propícios à distribuição uniforme do fluxo de água e à sedimentação de partículas sólidas. Tanques de sedimentação são frequentemente usados ​​para tratamento primário em estações de tratamento de esgoto e pré-tratamento de algumas águas residuais industriais. (B) Centrífuga As centrífugas podem ser divididas em vários tipos de acordo com a forma como a força centrífuga é gerada e sua estrutura. A centrífuga de disco tem um conjunto de discos dentro, o que pode aumentar a área de sedimentação e melhorar a eficiência da separação. É frequentemente usada para separar emulsões ou suspensões nas indústrias alimentícia e farmacêutica. Centrífugas tubulares são adequadas para tarefas de separação com alta velocidade de rotação e pequena vazão, como purificação de produtos biológicos. A centrífuga de três colunas é uma centrífuga de operação intermitente comumente usada. É fácil de operar e pode ser usada para desidratação e separação de materiais nos campos químico, farmacêutico e outros. (III) Filtro 1. Filtro de placa e estrutura O filtro de placa e estrutura forma uma câmara de filtro através da combinação de placas de filtro e estruturas de filtro, e realiza a separação sólido-líquido sob pressão. Possui uma grande área de filtragem e pode suportar pressões mais altas, o que o torna adequado para o processamento de suspensões de alta concentração e alta viscosidade, como recuperação de catalisadores na produção química. 2. Filtro de correia O filtro de correia usa o movimento contínuo da correia do filtro para filtrar e desidratar. Lodo e outros materiais passam por vários rolos de prensagem e dispositivos de descarga na correia do filtro para obter separação contínua de sólidos e líquidos e limpeza da correia do filtro. É comumente usado para desidratação de lodo no tratamento de esgoto e tratamento de rejeitos na mineração. 3. Filtro de vácuo O filtro de vácuo cria pressão negativa abaixo do meio filtrante, permitindo que o líquido passe através do meio filtrante sob a ação da diferença de pressão. Ele pode lidar com alguns materiais viscosos, como filtragem de lama na indústria cerâmica. (IV) Máquina de flotação A máquina de flotação mistura o agente de flotação e o material completamente por meio de agitação e aeração, gerando assim um grande número de bolhas. Na mineração, as máquinas de flotação comumente usadas incluem máquinas de flotação por agitação mecânica e máquinas de flotação por aeração. A máquina de flotação de agitação mecânica faz com que a lama e o ar entrem em contato total por meio da rotação do agitador, enquanto a máquina de flotação aerada injeta ar na lama por meio de um dispositivo de aeração especial. Ambas podem efetivamente atingir a separação de minerais por flotação. 4. Aplicação de equipamentos de separação sólido-líquido (I) Campo de tratamento de esgoto No processo de tratamento de esgoto, o equipamento de separação sólido-líquido percorre todas as etapas do tratamento. Na etapa de tratamento primário, tanques de sedimentação são usados ​​para remover grandes partículas suspensas no esgoto e reduzir a carga do tratamento subsequente. No tratamento secundário, centrífugas ou filtros podem ser usados ​​para separar e concentrar o lodo ativado para melhorar a eficiência do tratamento de esgoto. No tratamento profundo, o equipamento de filtragem de precisão pode remover ainda mais partículas minúsculas e impurezas da água, para que a água de saída atenda aos mais altos padrões de qualidade. (II) Na produção de suco de frutas na indústria de alimentos e bebidas, filtros são usados ​​para remover resíduos de polpa, fibras e impurezas do suco para garantir a clareza e o sabor do suco. Na produção de laticínios, centrífugas são usadas para separar gordura e proteína no leite para atingir uma produção padronizada de produtos. Durante o processo de fabricação da cerveja, o equipamento de filtragem pode remover levedura e precipitação da cerveja e melhorar a estabilidade e a transparência da cerveja. (III) Indústria Química Na produção química, a mistura após a reação geralmente precisa ser separada em sólido e líquido. Por exemplo, na produção de resina sintética, centrífugas podem ser usadas para separar partículas de resina e solventes de reação. Na produção de fertilizantes, filtros são usados ​​para separar cristais de fertilizantes e licor-mãe para melhorar a qualidade do produto. Ao mesmo tempo, o tratamento de águas residuais na indústria química também é inseparável do equipamento de separação sólido-líquido para remover catalisadores, sedimentos, etc. nas águas residuais. (IV) Na indústria de mineração, durante o processo de beneficiamento do minério, as máquinas de flotação são equipamentos essenciais para atingir o enriquecimento mineral. Por meio da flotação, minerais valiosos podem ser separados da maior parte da ganga. Além disso, no tratamento de rejeitos são utilizados tanques de sedimentação, filtros e outros equipamentos para desidratação e separação sólido-líquido dos rejeitos, reduzindo a área ocupada por rejeitos e a poluição ao meio ambiente. 5. Tendência de desenvolvimento de equipamentos de separação sólido-líquido (I) Eficiência Com a expansão da escala de produção industrial e a melhoria dos requisitos de eficiência de processamento, os equipamentos de separação sólido-líquido estão se desenvolvendo em direção à alta eficiência. Novos projetos de centrífugas podem aumentar a força centrífuga e a velocidade de separação, e novos materiais e estruturas de filtros podem aumentar o fluxo de filtragem e reduzir o tempo de filtragem. (ii) Inteligência: Ao utilizar sensores, sistemas de controle automatizados e tecnologia de análise de dados, os equipamentos de separação sólido-líquido podem atingir uma operação inteligente. Por exemplo, por meio do monitoramento on-line de parâmetros como concentração de sólidos, vazão, pressão, etc., os parâmetros operacionais do equipamento, como a velocidade da centrífuga e a pressão do filtro, podem ser ajustados automaticamente para obter o melhor efeito de separação e economia de energia. (III) Proteção ambiental e economia de energia No contexto de requisitos de proteção ambiental cada vez mais rigorosos, o projeto de equipamentos de separação sólido-líquido dá mais atenção à proteção ambiental e à economia de energia. Reduza o ruído, a vibração e o consumo de energia durante a operação do equipamento, ao mesmo tempo em que melhora a utilização do material e a reciclabilidade do equipamento e reduz o impacto do equipamento no meio ambiente. (IV) Integração multifuncional Para atender às necessidades de diferentes indústrias e usuários, alguns equipamentos de separação sólido-líquido integram múltiplas funções de separação. Por exemplo, ao combinar funções como centrifugação, filtração e flotação em um dispositivo e alternar diferentes modos de trabalho, vários tipos de misturas sólido-líquido podem ser processados, melhorando assim a adaptabilidade e o valor de uso do equipamento. VI. Conclusão O equipamento de separação sólido-líquido é um equipamento indispensável e importante na indústria moderna e nos campos de proteção ambiental. Possui princípios diversos e tipos ricos, sendo amplamente utilizado em vários campos. Com o avanço contínuo da ciência e da tecnologia, os equipamentos de separação sólido-líquido se desenvolverão na direção de alta eficiência, inteligência, proteção ambiental, economia de energia e integração multifuncional, e desempenharão um papel mais importante na melhoria da eficiência da produção, protegendo o meio ambiente ecológico e promovendo o desenvolvimento industrial sustentável.