Сепаратор — оборудование для разделения материалов¶
Сепаратор — устройство или аппарат, предназначенный для разделения (сепарации) однородной или смешанной массы материала на отдельные компоненты по различающимся физическим, механическим или химическим свойствам. Термин применяется в горнодобыче, пищевой промышленности, сельском хозяйстве, переработке отходов, нефтегазовой отрасли и других областях. По принципу действия сепараторы разделяют на гравитационные, магнитные, электрические, флотационные, ситовые и другие типы.
¶Принцип работы и классификация
Основной принцип сепарации — использование различий между компонентами смеси: плотности, размера частиц, магнитных свойств, электрической проводимости, смачиваемости, оптических свойств. В зависимости от этого выделяют следующие основные типы сепараторов:
| Тип | Принцип разделения | Область применения |
|---|---|---|
| Гравитационный | Различие плотности частиц в потоке воды или воздуха | Горнодобыча, обогащение руд |
| Магнитный | Магнитная восприимчивость компонентов | Переработка руд, утилизация отходов |
| Электрический (электростатический) | Различие электропроводимости | Переработка зерна, извлечение металлов |
| Флотационный | Различия в смачиваемости поверхности частиц | Горнодобыча, очистка сточных вод |
| Ситовой (вибрационный) | Размер частиц | Строительство, пищевая промышленность |
| Центробежный | Плотность и размер в центробежном поле | Нефтегазовая отрасль, химия |
¶Горнодобывающая промышленность
В горнодобыче сепараторы применяются для обогащения руд — отделения полезного минерала от породы (пустой породы). Гравитационные сепараторы (гидравлические классификаторы, шлюзы, конусные сепараторы) используют разницу плотностей: тяжёлые частицы полезного минерала оседают, лёгкие выносятся потоком. Магнитные сепараторы (барабанные, влагомагнитные, сепараторы на сверхпроводниках) применяются для обогащения ферромагнитных руд — магнетитовых, пирротиновых.
В России производством сепараторов для горнодобывающей отрасли занимаются предприятия Урала и Сибири. Наиболее известные российские разработки — магнитные сепараторы серии СБМ, выпускаемые на предприятиях в Свердловской и Челябинской областях. Сепараторы на сверхпроводящих магнитах, созданные в Институте физики твёрдого тела РАН, позволяют извлекать слабомагнитные минералы.
¶Пищевая промышленность
В пищевом производстве сепараторы выполняют две основные функции: разделение компонентов сырья и защита готовой продукции от посторонних включений. Электростатические сепараторы (электросепараторы) применяются для разделения зерновых культур, кофейных зёрен, семян масличных. Они используют разницу в электропроводимости: сухие и влажные частицы заряжаются по-разному и отклоняются в разные стороны.
Магнитные сепараторы (магнитные ловушки, магнитные фильтры) устанавливаются в линии переработки зерна, муки, комбикормов для удаления металлических примесей — гвоздей, проволоки, окалины. Требования к чистости продукции регламентируются техническими регламентами Таможенного союза.
¶Нефтегазовая отрасль
В нефтегазовой промышленности сепараторы — это вертикальные или горизонтальные ёмкости, в которых нефтегазоводяная смесь разделяется на компоненты: нефть, природный газ и пластовую воду. Разделение происходит под действием силы тяжести: газ поднимается вверх, вода стекает вниз, нефть собирается в промежуточном слое. Многоступенчатые сепараторные установки обеспечивают глубокое обезвоживание нефти перед транспортировкой.
¶Переработка отходов
В коммунальной и промышленной переработке отходов сепараторы используются для сортировки вторичных материалов. Воздушные сепараторы отделяют лёгкие фракции (бумагу, плёнку) от тяжёлых (стекло, металл). Магнитные сепараторы извлекают чёрные металлы, эддиковые — цветные. Системы сепарации входят в состав мусороперерабатывающих заводов и станций сортировки твёрдых коммунальных отходов.
¶Сельское хозяйство
В агропромышленном комплексе сепараторы применяются для очистки зерна, разделения семян по размеру и качеству, обработки молока (центробежные сепараторы для отделения сливок). Зерновые сепараторы (барабанные, планетарные, вибрационные сита) удаляют примеси, сорную и битую зерновую примесь, регулируют фракционный состав посевного материала.
¶Строительство и промышленность строительных материалов
В строительной индустрии сепараторы используются для классификации песка и щебня по крупности, отделения цементной пыли, обработки шлаков. Вибрационные сита и грохоты обеспечивают получение фракций строительных материалов с заданным гранулометрическим составом.
¶Критерии выбора
При выборе сепаратора учитывают: физико-механические свойства материала (плотность, размер, влажность, магнитная восприимчивость), требуемую производительность, чистоту разделения, энергопотребление и стоимость обслуживания. Для сложных смесей применяют комбинированные схемы, сочетающие несколько принципов сепарации последовательно.
Источники:
- Справочник «Обогащение руд» под ред. Б. В. Баскова
- ГОСТ Р и технические регламенты Таможенного союза по безопасности пищевой продукции
- Справочник по нефтегазовому оборудованию
- Энциклопедия «Горная энциклопедия»
- Учебники по механическому оборудованию предприятий перерабатывающих отраслей