Fatores-chave para a seleção de centrífugas tubulares

I. Propriedades dos Materiais (Determinantes Essenciais)

Parâmetros básicos de um sistema bifásico sólido-líquido

Concentração de Sólidos: As centrífugas tubulares são adequadas apenas para suspensões diluídas com concentração de sólidos inferior a 1%. Concentrações excessivamente altas levam ao rápido acúmulo de sedimentos na parede interna do tambor, paradas frequentes para limpeza e redução significativa da eficiência.

Tamanho de Partículas Sólidas: É adequado para partículas ultrafinas (0,1–10 μm), especialmente para a separação de materiais coloidais. Quanto menor o tamanho da partícula, maior o fator de separação do modelo selecionado (por exemplo, um fator de separação ≥30.000 G é recomendado para partículas <1 μm).

Diferença de densidade sólido-líquido: A diferença de densidade é a força motriz da sedimentação centrífuga. Quanto menor a diferença de densidade (por exemplo, próxima de 100 kg/m³), maior o fator de separação necessário e maior o tempo de residência do material, o que pode ser alcançado aumentando a relação comprimento/diâmetro do tambor (recomenda-se de 4 a 8).

Corrosividade e abrasividade do material

Condições de trabalho corrosivas (ex.: solução de lixiviação ácida, solução contendo cianeto em minas): Para materiais de tambor, a liga de titânio (TA2/TA10) ou Hastelloy C276 é preferida devido à sua excelente resistência a ácidos e álcalis fortes; o aço inoxidável 316L é aplicável para materiais neutros comuns.

Condições de trabalho abrasivas (contendo uma pequena quantidade de partículas finas e duras): A parede interna do tambor deve ser revestida com um revestimento resistente ao desgaste de carboneto de tungstênio para evitar a abrasão do equipamento causada pelo atrito das partículas sob rotação em alta velocidade.

Viscosidade e temperatura do material

Quando a viscosidade for superior a 50 mPa·s, a resistência à sedimentação das partículas aumenta. É necessário aumentar a velocidade do tambor ou reduzir a taxa de fluxo de alimentação; para materiais de alta temperatura (superior a 100 °C), devem ser selecionadas vedações e sistemas de acionamento resistentes a altas temperaturas para evitar deformações do equipamento ou falhas nas vedações.

II. Requisitos do Processo (Fatores Orientados a Objetivos)

Metas e indicadores de separação

Se o objetivo for a clarificação de líquidos (por exemplo, purificação de solução de lixiviação de mina de ouro), deve-se atentar para a clareza do filtrado (exigindo teor de sólidos no filtrado < 50 ppm). Modelos com alto fator de separação são preferíveis, combinados com uma estrutura de porta de transbordamento adequada.

Se o objetivo for o enriquecimento e a recuperação de sólidos (por exemplo, a recuperação de partículas finas de metais raros), deve-se atentar para a taxa de recuperação de sólidos. É necessário controlar a velocidade do tambor e a taxa de alimentação para garantir um tempo de sedimentação suficiente das partículas.

Requisitos de capacidade de processamento

A capacidade de processamento de uma única unidade de centrífugas tubulares é relativamente pequena (geralmente de 0,5 a 5 m³/h). Para processos que exigem grandes vazões, pode-se adotar a operação paralela de múltiplas unidades ou equipamentos de pré-concentração (por exemplo, máquinas de microfiltração) para reduzir a concentração de sólidos antes do tratamento.

A capacidade de processamento está positivamente correlacionada com o diâmetro do tambor. Quanto maior o diâmetro (por exemplo, 150 mm), maior a capacidade de processamento, mas o fator de separação diminuirá correspondentemente. Deve-se encontrar um equilíbrio entre os dois.

Requisitos do Modo de Operação

Operação em lote: Os modelos de descarga manual de escória são de baixo custo e adequados para cenários de tratamento em pequenos lotes e com baixa frequência.

Operação semicontínua: Selecione modelos de descarga automática de escória (por exemplo, tipo bocal, tipo empurrador de pistão). A descarga regular de escória reduz o tempo de inatividade, sendo adequada para processos contínuos de média escala, porém o custo do equipamento aumentará em 30% a 50%.

III. Condições de Operação (Fatores de Adaptação no Local)

Ambiente de instalação

Limitações de espaço: As centrífugas tubulares são estruturas verticais com uma pequena área de ocupação, mas a altura de instalação (geralmente de 2 a 4 m para toda a máquina) e o espaço disponível para a tubulação de descarga superior devem ser considerados.

Requisitos à prova de explosão: Para minas subterrâneas ou cenários com gases inflamáveis ​​e explosivos, devem ser selecionados motores de acionamento e sistemas de controle elétrico à prova de explosão Ex d II C T4 para atender às especificações de segurança à prova de explosão.

Compatibilidade de sistemas de suporte

Sistema de alimentação: Uma bomba de alimentação de frequência variável deve ser configurada para controlar de forma estável a vazão de alimentação e evitar tempo de residência insuficiente do material no tambor devido a uma vazão excessiva.

Sistemas auxiliares: Para materiais de alta temperatura, deve ser instalado um sistema de refrigeração; para materiais corrosivos, deve ser instalado um dispositivo de neutralização ácido-base para garantir a operação segura do equipamento.

IV. Fatores econômicos e de operação e manutenção

Custo do equipamento e retorno do investimento

Quanto maior o fator de separação, mais especial o material (por exemplo, liga de titânio) e maior o nível de automação, maior será o custo de aquisição do equipamento. É necessário calcular o período de retorno do investimento (geralmente recomendado ≤ 2 anos) com base no valor de recuperação de sólidos ou nos benefícios da purificação de líquidos.

Custo de Operação e Manutenção

O custo de operação e manutenção dos modelos de descarga manual de escória reside principalmente nas horas de trabalho de limpeza manual e na substituição de peças de desgaste (por exemplo, vedações).

Para modelos de descarga automática de escória, devem ser considerados o custo do desgaste e da substituição do bocal/pistão e o custo de manutenção do sistema de controle de frequência variável.

Peças de reposição e serviço pós-venda

Dê prioridade às marcas com fornecimento suficiente de peças de desgaste (por exemplo, anéis de vedação, revestimentos resistentes ao desgaste).

Considere a velocidade de resposta do fabricante para instalação e comissionamento no local, bem como para manutenção pós-venda, especialmente em cenários de minas remotas.

Classificação de prioridade das decisões de seleção

Propriedades do material (concentração, tamanho das partículas, corrosividade) > Indicadores de separação do processo > Capacidade de processamento e modo de operação > Condições de instalação no local > Economia