푸셔 원심분리기: 작동, 응용 및 장점

개요: 푸셔 원심분리기(Pusher centrifuge)는 화학 및 광물산업에서 고액분리용으로 사용되는 연속여과형 원심분리기이다. 푸셔는 상대적으로 크고 자유 배수되는 결정체를 탈수하기 위해 60년 이상 사용되어 왔습니다. 푸셔 원심분리기는 배출된 케이크의 수분, 불순물, 결정 파손을 최소화하는 독특한 디자인을 가지고 있습니다. 본 논문에서는 푸셔 원심분리기의 작동에 대해 논의할 것이다. Scale-up 변수와 설계에 대해 간략하게 설명하고 푸셔 원심분리기의 응용 및 장점에 대해 설명합니다.

빠르고 효율적인 고체-액체 분리를 달성하기 위해 종종 사용되는 원심 분리 장치는 침전과 여과라는 두 가지 기본 원리로 작동합니다. 침전 또는 침전에는 무거운 상이 가벼운 상을 통과하여 떨어지고 구멍이 없는 표면에 수집되는 것이 포함되며 일반적으로 침전 시간이 긴 미세한 고체가 포함됩니다. 예로는 디캔터, 디스크 노즐 원심 분리기 등이 있습니다. 반면, 여과는 여과포나 스크린에 케이크를 만들 수 있을 만큼 큰 입자 크기에 따라 달라집니다. 케이크는 또한 모액이 통과할 수 있을 만큼 충분히 다공성이어야 합니다. 푸셔, 필러, 진동스크린 원심분리기 등이 그 예입니다.

다양한 유형의 원심분리기가 제조되며 각 유형의 원심분리기는 특정 범위의 공정 변수에 비해 특정 장점을 가지고 있습니다. 그림 1은 푸셔 원심분리기가 일반적으로 사용되는 변수의 범위를 보여준다. 푸셔 원심분리기 공급물에는 25-65wt.%의 고형물 농도의 대형 자유 배수 결정이 있습니다(일반적으로 150미크론에 80%가 유지됨). 대부분의 응용 분야에서 이러한 입자는 사실상 결정질이지만 비결정성 물질은 푸셔 원심분리기에서 성공적으로 탈수되었습니다. 이러한 입자는 뚜렷하고 자유롭게 배수되어야 하며 액체는 고체, 즉 수화수에 화학적으로 부착되어서는 안 됩니다.

작동: 그림 2에서 볼 수 있듯이 슬러리는 푸셔 바스켓의 중심선에 있는 고정 공급 파이프를 통해 공급됩니다. 슬러리는 회전 공급 깔때기에서 가속되고 회전 스크린 뒤쪽에 균일하게 분포됩니다. 이 공급 깔때기는 푸셔 플레이트에 고정되어 있습니다. 공급 깔때기는 균일한 케이크를 형성하고 입자 마모를 최소화하기 위해 슬러리를 바스켓 속도까지 부드럽게 가속합니다.

푸셔 플레이트가 뒤쪽 위치로 이동하면 깨끗한 쐐기 슬롯 스크린 표면이 노출됩니다. 가속된 슬러리는 웨지 슬롯 스크린에 침전되고, 모액이 바스켓을 통해 배수되면서 케이크가 만들어집니다. 그런 다음 푸셔 플레이트가 앞으로 이동하여 케이크를 고형물 배출 끝쪽으로 밀어냅니다. 이 시간 동안 들어오는 공급물은 푸셔 플레이트가 뒤로 이동하여 또 다른 환형 케이크 링이 만들어질 수 있도록 신선한 스크린이 노출될 때까지 공급 깔때기에 유지됩니다. 푸셔 플레이트의 왕복 운동으로 인해 케이크가 고형물 배출 끝쪽으로 진행됩니다. 원심력을 받는 케이크는 바스켓 내에서 진행되면서 건조해지고 결국 푸셔 바스켓에서 고형물 배출 하우징으로 배출됩니다. 구동축의 유압 메커니즘은 푸셔 플레이트와 공급 깔때기를 왕복시킵니다. 일반적으로 빈도는 분당 25~40스트로크이고 스트로크 길이는 바스켓 길이의 5~15%입니다.

기계적 특징: 푸셔의 수평 방향은 본질적으로 진동을 최소화하여 안정성을 높입니다. 이는 긴 샤프트와 넓은 간격의 베어링으로 ​​보완되어 푸셔를 더욱 안정적으로 만들고 가동 중지 시간을 줄입니다. 프로세스 하우징은 고체와 액체 재료를 서로 격리하여 교차 오염을 방지합니다. 고형물 하우징에는 고형물을 가두어 고형물 배출 슈트로 아래쪽으로 향하게 하는 고형물 배출 링이 있습니다. 주류 하우징에는 모액과 세척액을 분리하는 내부 배플이 포함되어 있습니다. 스크린의 웨지 사이에 역결정화가 발생할 수 있으며, 그 결과 액체 배수에 대한 저항이 증가합니다. 일련의 역세 노즐이 주류 하우징에 설치되어 간헐적으로 스크린 뒷면을 헹구어 역결정을 씻어냅니다.