Электростатический сепаратор своими руками
Сепаратор для молока своими руками. На чем основана молочная переработка
Свежее коровье молоко представляет собой суспензию, в которой жировые шарики, называемые сливками, находятся в смеси с более тяжёлыми молекулами остальных составляющих молока. Они легко отделяются от основной массы продукта, всплывая. Для ускорения разделения фракций созданы сепараторы для молока. В дальнейшем тяжелый остаток расслаивается на творожную массу и сыворотку, но это после сквашивания. Для их разделения также существуют сепараторы.
Отделить сливки во время сепарации можно в любом процентном отношении.
Если конечный результат переработки составит 1:10, значит, на каждые 10 литров обрата получен 1 литр сливок из 11 литров молока. Это сливки, содержащие большое количество масла и мало жидкой фракции. Но можно получить 3 литра сливок на 8 литров обрата. Такие сливки будут жидкими, и масла из них получится мало. Сепаратор позволяет создать соотношение от 1:4 до 1:12.
В быту и для первичной переработки молока небольших фермерских хозяйств используют только сливкоотделители или сепараторы, что одно и то же. Отделение сливок происходит под действием центробежной силы, которая отбрасывает тяжелые частицы к периферии, а лёгкие остаются ближе к центру. После разделения остаётся, отобрать фракции в отдельные емкости.
Сепаратор молочный представляет настроенную систему непрерывной подачи молока во вращающийся тарельчатый барабан и отбора сливок и обрата, или обезжиренного молока.
Но процесс зависит от многих факторов:
- скорости вращения барабана;
- задания на получения определённого соотношения обрата и сливок;
- от температуры и расхода молока через центрифугу.
Опытный пользователь находит своё соотношение всех переменных и старается следовать ему. Для пользователя ручным аппаратом актуально уловить нужное количество оборотов привода вручную. Электрический сепаратор для молока настраивается заблаговременно, кнопками режима.
Сепаратор молока. Сепаратор молокоочиститель принцип работы, устройство, преимущества использования
В зависимости от степени механического загрязнения молоко условно делят на 3 категории чистоты, где 1 – это хороший продукт, 3 – загрязненный. Для определения параметра 250 мл молока переливают через специальный сеточный фильтр, после чего определяют количество частиц, оставшихся на сетке.
Без специальной обработки невозможно достичь первой категории чистоты. Поэтому молоко прогоняют через сепаратор молокоочиститель. Это специальный прибор, предназначенный для очистки молока от всевозможных механических примесей: волос, частиц корма, соломы, а также от соматических клеток (см. ниже).
Сепараторы используются как на производстве, так и в быту. Приборы отличаются между собой стоимостью, габаритами и максимальным объемом обработки молока, но в обоих случаях используется один и тот же принцип работы.
Устройство и принцип работы сепаратора для молока
Сепараторы для молока могут работать от ручного привода (бытовые приборы) или электрического (бытовые и промышленные). В зависимости от вида прибора, его необходимо подключать к сети 220 или 380 Вт. Главная часть любого сепаратора – барабан, внутри которого находится стояк с конусообразными дисками (по типу тарелок), соединенными попарно. Именно здесь происходит очистка продукта.
В основу работы сепаратора молокоочистителя заложен принцип центрифуги. Через вертикальную трубку молоко поступает в междисковое пространство. Диски достигают определенной скорости вращения (в зависимости от вида прибора, в среднем около 4 000 оборотов в минуту) и вещества с большей плотностью, чем у молока (механические примеси и соматические клетки) отлетают к краям.
За счет меньшей плотности, молоко, напротив, смещается к центру и стекает по специальному желобу (или в отдельный резервуар). Механические примеси и соматические клетки оседают на стенках барабана. В большинстве приборов их необходимо очищать вручную, но в некоторых сепараторах для молока встроена функция автоматической чистки.
При очистке выполняются следующие операции:
1. Молоко заливают в специальный приемник.
2. По трубке жидкость поступает в основной барабан.
3. В барабане оно распределяется в междисковом пространстве.
4. Центрифуга раскручивает диски, из-за чего вещества с большей плотностью оседают на стенках, а молоко скапливается в центре и отводится через специальный желоб.
5. По окончанию работы барабан необходимо промыть.
Хороший сепаратор для молока способен убрать до 90% соматических клеток. Существует вероятность остатка механических примесей. Но первая категория молока допускает нахождение 2 частиц примесей на 250 мл молока. Качество прибора во многом зависит от поставщика оборудования. Так, имеет смысл обратиться за консультацией к проверенной организации занимающейся производством, поставкой и продажей сепарторов для молока .
Промышленные сепараторы молокоочистители способны очистить от 1 000 литров (в зависимости от марки аппарата показатель может изменяться в обе стороны) молока в час. Бытовые электрические сепараторы очищают около 60 литров продукта в течение часа, ручные – около 30 литров. В любом из случаев на выходе получается качественное молоко, готовое к употреблению (продаже).
Преимущества использования сепаратора для очистки молока
Среди преимуществ отличают следующие:
1. Высокая скорость очистки. Ни одно другое оборудование не дает такой скорости очистки продукта. Так, можно купить промышленный сепаратор молокоочиститель, который обрабатывает от 1 000 литров молока в час, или бытовой – около 60 литров.
2. Очистка от механических примесей. Согласно требованиям ГОСТ Р 52054-2003 молоко высшего и первого сорта, допущенное к продаже населению, должно относиться к первой категории чистоты. Молоко второй категории чистоты относится только ко второму сорту, использовать его можно только в качестве корма животным.
3. Очистка от соматических клеток. Требованиями ГОСТ Р 52054-2003 установлено, что высший сорт молока должен содержать не более 250 000 соматических клеток в одном миллилитре, первый сорт – не более 400 000 в одном миллилитре.
Что такое соматические клетки и почему необходимо уменьшить их количество
Соматические клетки – это микроорганизмы, которые попадают в продукт из коровьего вымени. В процессе жизнедеятельности часть клеток вымени отмирает и смешивается с молоком. Чем больше соматических клеток в молоке, тем хуже качество продукта. Так, снижается кислотность молока, падает его жирность, а также уменьшается содержание лактозы и казеина. Молоко становится водянистым.
Если от механических примесей молоко можно частично очистить с помощью самодельных цедильников, то убрать соматические клетки можно только при наличии специального оборудования.
Сепарация молока. Молоко. Сепарация молока
Недавно купили вторую корову, появилась возможность перерабатывать молоко. Решили делать сливки, а из обезжиренного молока — творог. Но первые опыты сепарирования почему-то не удались. Молоко плохо обезжиривается. Подскажите, что и как лучше делать. Ведь есть, наверно, какие-то правила сепарирования? Н.Роднина, Владимирская обл.
Сепаратор для сливок. Типы сепараторов и продукты сепарации
На сегодняшний день существует несколько типов сепараторов, которые отличаются по назначению, области применения, конструкции и характеристикам.
Все сепараторы можно разделить на две большие категории по области применения:
Промышленные сепараторы, как нетрудно понять, используются в пищевой промышленности, они позволяют производить различную переработку молока в больших объемах (десятки тонн в сутки), это сложные аппараты, занимающие целые цеха. Бытовые сепараторы находят самое широкое применение среди частных фермеров, это простые по конструкции и эксплуатации аппараты, которые позволяют без лишних затрат времени и сил перерабатывать относительно небольшие объемы молока.
По своему назначению и области применения сепараторы делятся на довольно большое количество типов:
• Сливкоотделители – для разделения цельного молока на сливки и обрат (или, что то же самое, обезжиренное молоко);
• Нормализаторы – для производства молока с необходимой жирностью;
• Очистители – для удаления из молока пыли, посторонних примесей и различных загрязнений без разделения молока на составляющие его продукты;
• Универсальные – сепараторы, обеспечивающие отделение сливок, удаление загрязнений и выполнение других операций;
• Творожные сепараторы – для разделения творожного сгустка на творог и сыворотку;
• Кларификаторы – для осветления и гомогенизации молока;
• Сепараторы для осветления сыворотки;
• Сепараторы для обезжиривания сыворотки.
В пищевой и молочной промышленности находят применение все эти и некоторые другие (специализированные) типы сепараторов, в быту же используются только обычные сепараторы для получения сливок и сепараторы с функцией удаления из молока всех посторонних примесей (то есть, универсальные). Хотя де-факто, все бытовые сепараторы сегодня являются универсальными, так как они дают возможность получать сливки различной жирности и одновременно очищают молоко.
По конструкции сепараторы делятся на три типа:
• Открытые сепараторы – в этих аппаратах молоко на входе и полученные продукты на выходе контактируют с воздухом. Такие сепараторы наиболее просты по конструкции, они могут быть автономными и переносными, однако в них есть один недостаток – из-за контакта с воздухом молоко вспенивается, что ухудшает работу сепаратора;
• Полузакрытые сепараторы – в аппаратах этого типа молоко подается открытым способом (контактирует с воздухом), а получаемые продукты сепарации по герметичным трубопроводам поступают в закрытые емкости. Преимуществом сепараторов такого типа является чистота продуктов сепарации;
• Закрытые сепараторы – наиболее сложные сепараторы, в которых подача цельного молока и отвод продуктов сепарации осуществляется без доступа внешнего воздуха по герметичным трубопроводам. Такие сепараторы не являются самостоятельным оборудованием, а обязательно входят в состав линий по переработке молока и производству молочных продуктов.
Все бытовые сепараторы имеют открытую конструкцию, а полузакрытые и закрытые сепараторы применяются только на молокозаводах и иных предприятиях пищевой промышленности.
Если говорить о бытовых сепараторах, то они делятся на две категории по типу привода;
• С ручным приводом;
• С электрическим приводом.
Наиболее современные, удобные и производительные сепараторы, оборудованные электрическим приводом. Однако даже в наше время не теряют актуальности сепараторы с ручным приводом, так как они обладают большей автономностью, совершенно не зависят от наличия или стабильности электроснабжения, а главное – имеют очень доступную стоимость. Хотя ручные сепараторы требуют определенных затрат сил и утомляют оператора, но иногда это единственная возможность переработать молоко.
В дальнейшем мы будем говорить только о бытовых сепараторах, которые представляют наибольший интерес для фермеров.
Как собрать сепаратор. Как правильно собрать сепаратор
Сепараторы продаются в картонной упаковке в разобранном виде. В комплект входит электродвигатель, барабан, в котором от 10 до 12 тарелок, два сливника, поплавковая камера и чаша. Если вы собираете его в первый раз, то разложите на столе все эти детали. Пододвиньте к себе основание, в котором расположен двигатель.
Возьмите барабан в руку, его острие должно находиться сверху, и насадите на вал мотора. Он должен садиться без усилий. Сделайте несколько оборотов от руки, чтобы убедиться в отсутствие перекоса приводящего к задирам и отсутствию зацепов. После этого установите сливники. Сначала одевается приемник обрата, а затем – сливок. На одном из них снизу находится небольшой паз, который надо совместить с выемкой на корпусе. Он же будет нижним, поэтому не перепутаете их между собой. Верхний сливник можно развернуть в любое удобное положение. Далее одевается поплавковая камера. Сверху вложите поплавок. Это небольшой белый диск. Теперь можно установить чашу, в которую заливается молоко. У нее нет никакой фиксации, но под тяжестью молока она будет стоять очень надежно. Когда во время работы молока останется немного, лучше ее придержать руками. В конце надо установить пробку/кран. Это пластиковая трубка с расширением с одной стороны и т-образной ручкой с другой. В расширение находится отверстие, которое открывает ток молока из чаши, либо закрывает. Вам надо т-образною ручку развернуть перпендикулярно выемке на чаше, т.е. сделать закрытое положение.
Чем заменить сепаратор для молока. Как выбрать сепаратор для молока: принцип работы, различия, цены
Часто выбор сепаратора для молока начинает превращаться в поиск "иголки в стоге сена". В этой статье мы поможем определиться с выбором сепаратора, обратив внимание на их основные особенности и приведя примеры из нашего ассортимента.
Сепаратор для молока — разделяй и властвуй!
Как выбрать сепаратор для молока
Сепаратор для молока пригодится тем, кто настроен самостоятельно получать сливки и масло у себя дома, на даче, в деревне. И с выбором на самом деле проблем не так уж и много. Главное определиться с тем:
- сколько молока вы собираетесь сепарировать?
- как часто вам нужно сепарировать?
От этого вопроса и будет зависеть выбор:
- производительность сепаратора
- материал комплектующих(пластик или металл)
И на этот вопрос больше подойдет ответ на вопрос ""
Как работает сепаратор для молока:
Вначале сливки с молока получали просто отстаивая молоко, дожидаясь почти сутки того, чтобы они всплыли наверх. Это, так называемый, "гравитационный способ".
Это было долго, но в 1878 году все стало проще: центробежный сепаратор был был изобретен шведским ученым Густавом де Лавалем ( Carl Gustaf Patrik de Laval). И сейчас он хоть и изменил форму, материалы, стал электрическим, а не только ручным, но принцип остался тем же:
Сепаратор (лат. separator — разделитель) — прибор, который с помощью центробежной силы разделяет продукт на фракции разной плотности. У молока — это разделение на обрат и молочные жиры.
При промышленной переработке молока в больших объемах для дополнительной очистки, помимо фильтрации, используют "бактофугирование" , т.е. используется центробежная сила для удаления из молока микроорганизмов.
Так называемое " центробежное бактоотделение молока ". С одновременной пастеризацией это позволяет избавиться до 99,8% от общего количества бактерий. (подробнее об этом)
Вот как работает обычный бытовой сепаратор:
★ в барабане сепаратора раскручивается цельное молоко на скорости более 1000 оборотов в минутуболее тяжелый компонент молока - "вершки" (сливки), т.е. молочные жиры отбрасываются центробежной силой к стенкам сепаратора
★ а менее тяжелое молоко, лишенное фракций молочного жира остается ближе к центру вращения в чаше сепаратора и сливки, и обезжиренное молоко вытекают по отдельным сливам.
Как собрать сепаратор для молока?
Моделей сепараторов разных производителей достаточно много, и собирать их лучше по персональной инструкции к модели .
Разделение минералов по электропроводности производится в воздушной среде в неоднородном электрическом поле постоянной полярности в электростатических, коронно-электрических и коронно-электростатических сепараторах преимущественно барабанного типа.
При электрической сепарации в электростатических сепараторах (рис. 6.2, а) исходный материал из бункера 1 подается на заряженный вращающийся барабан 2.
Рис. 6.2. Схемы электростатического (а), коронно-электрического (б) и коронно-электростатического (в) сепараторов
При контакте с ним частицы минералов-проводников сразу же приобретают одноименный заряд, отталкиваются от него под действием кулоновских сил и, двигаясь по криволинейной траектории, попадают в приемник 6. Частицы непроводящих минералов, наоборот, прилипают под действием сил зеркального отображения к поверхности барабана и счищаются с него щеткой 3 в приемник 4. Частицы промежуточной электропроводности и сростки минералов-проводников с непроводящими минералами падают по траектории, определяемой в основном механическими силами, и попадают в приемник 5. Качество продуктов регулируют положением шиберов 5. Для увеличения отклонения частиц минералов-проводников и улучшения селективности сепарации параллельно барабану устанавливается отклоняющий электрод 7 противоположной полярности. Повышению эффективности разделения способствует также классификация материала на узкие классы крупности и увеличение различия в электропроводности разделяемых минералов в процессе подготовки материала к электрической сепарации.
При электрической сепарации в коронно-электрических сепараторах (рис. 6.2, б) материал из бункера 1 поступает на вращающийся металлический заземленный барабан — осадительный электрод 2 — и транспортируется им в зону действия коронирующего электрода 9, установленного параллельно образующей осадительного электрода. Коронирующий электрод представляет собой устройство из туго натянутых нихромовых проволок толщиной 0,25— 0,40 мм, тонкостенных трубок с врезанными в них лезвиями толщиной 0,1 мм или систему игл, направленных остриями в сторону осадительного электрода. Под действием высокого напряжения (до 50 кВ), подаваемого на коронирующий электрод, вокруг него образуется (за счет частичного пробоя) поле коронного разряда, вызывающее ионизацию молекул воздуха. Образующиеся ионы, имеющие одинаковую полярность с коронирующим электродом, движутся под влиянием электрического поля к осадительному электроду, сталкиваются с минеральными частицами и заряжают их. Если
частица является проводником, то она легко передает почти весь свой заряд осадительному электроду и центробежной силой сразу же сбрасывается с него в приемник 6. Заряженные в поле коронного разряда частицы непроводящих минералов, наоборот, очень медленно разряжаются на осадительном электроде и, сохраняя значительный заряд, удерживаются на нем силами зеркального отображения, выносятся при вращении барабана из зоны действия коронирующего электрода и счищаются щеткой 3 в приемник 4. Чем меньше электропроводность частиц и выше контактное сопротивление между ними и осадительным электродом, тем больше величина остаточного заряда, сила притяжения их к поверхности барабана и тем дальше оказываются они от зоны отрыва частиц с высокой электропроводностью. Частицы с промежуточной электропроводностью разряжаются быстрее непроводящих, но медленнее проводящих частиц и, отрываясь от поверхности осадительного барабана в нижней его части, попадают в приемник 5.
Промышленные коронно-электрические сепараторы (ИГД, Карпко, ФИА, Стартевант и др.) состоят из 2—4 аналогичных секций, расположенных обычно одна над другой и обеспечивающих тем самым возможность перечистки продуктов сепарации.
Коронно-электростатические сепараторы (рис. 6.2, в) отличаются от коронно-электрических (см. рис. 6.2, б) наличием дополнительного цилиндрического отклоняющего электрода 10, имеющего одинаковый с коронирующим электродом 9 потенциал, что приводит к созданию параллельно с полем коронного разряда неравномерного электростатического поля высокой напряженности.
Если частица обладает достаточно хорошей электропроводностью, то электрическая сила статического поля будет влиять на увеличение скорости стекания остаточного заряда и более быстрый отрыв частицы от поверхности осадительного электрода. Большему отклонению ее от барабана будет способствовать пондеромоторная сила, возникающая в неравномерном электростатическом поле и действующая в направлении отклоняющего
электрода. В случае плохой электропроводности частицы стекание остаточного заряда с нее будет проходить очень медленно и электростатическое поле будет прижимать частицу к осадительному электроду.
Таким образом, содействуя разделению проводящих и непроводящих частиц, электростатическое поле может существенно повысить эффективность электрической сепарации. Поэтому коронно-электростатические сепараторы получили наиболее широкое распространение в практике обогащения полезных ископаемых.
К барабанным коронно-электростатическим сепараторам относятся ЭКС-1250 (рис. 6.3, а), ЭКС-3000, СЭС-2000 (рис. 6.3, б), СЭС-1000; к пластинчатым — сепаратор ПЭСС (рис. 6.3, в).
Барабанный сепаратор ЭКС-1250 (рис. 6.3, а) состоит из загрузочного бункера 1 с электрическим подогревателем 2, питателя 3 и двух одинаковых каскадов сепарации. Каждый каскад включает коронирующий 5, отклоняющий 6, осадительный, 7 электроды, экранирующую шторку 4, щетку 11, питающий
лоток 12 и отсекатели 8. Корпус 10 сепаратора обшит листовым железом, в нижней части его расположены приемники 9 для продуктов сепарации.
Верхний каскад предназначен для основной операции разделения, нижний — для перечистных операций. Величина загрузки нижнего каскада и качество продуктов сепарации регулируются отсекателями.
Рис. 8.3. Схемы коронно-электростатических сепараторов ЭКС-1250 (а), СЭС-2000 (б) и ПЭСС (в)
Секционный коронно-электростатический сепаратор барабанного типа СЭС-2000 (рис. 8.3, б) состоит из восьми блоков. Каждый блок представляет собой самостоятельный рабочий аппарат и включает в себя питающий бункер 1, коронирующий 2, отклоняющий 3 и осадительный 4 электроды, щетку 6 и отсекатель 5. Загрузка верхних блоков сепаратора осуществляется при помощи барабанно-щелевых питателей. Нижние блоки имеют приемные бункера. Преимуществом секционных сепараторов, по сравнению с сепараторами ЭКС, является возможность компоновки в одном сепараторе различных технологических схем с получением конечных продуктов обогащения.
Пластинчатый коронно-электростатический сепаратор ПЭСС собирается из 88 последовательно-параллельно соединенных ячеек. В каждой ячейке (рис. 6.3, в) верхний клинообразный электрод 3 и нижний цилиндрический электрод 4, разделенные изолятором 5. подключаются к разноименным полюсам высоковольтного генератора. Нагретый до температуры 80—120 °С концентрат поступает через питатель 1 на заземленный пластинчатый электрод 2, по которому попадает в межэлектродное пространство, где минералы-проводники приобретают больший индуктивный заряд, чем минералы-диэлектрики, отклоняются к верхнему электроду 3 и попадают в приемник 6. Минералы-диэлектрики, наоборот, отклоняются в сторону нижнего электрода 4 и попадают в приемник 7. Качество получаемых продуктов регулируется отсекателем 8.
Магнитные и электростатические сепараторы
для золотодобывающей промышленности
Для золотодобывающей промышленности применение такого оборудования может быть актуально при необходимости удаления в отвал сильно- и слабомагнитных включений при доводке гравитационных концентратов.
Сухие барабанные сепараторы типа ПБСЦ (рис. 1) и мокрые — типа ЭБМ/ПБМ обеспечивают выделение в магнитный продукт сильномагнитных частиц.
Рис. 1. Сепаратор магнитный барабанный ПБСЦ 40/10 для сухого обогащения
Сухие валковые сепараторы типов ЭВС, ЭВС-В и мокрые — типа ЭВМ обеспечивают выделение в магнитный продукт слабомагнитных частиц с удельной магнитной восприимчивостью 5×10 -6 см 3 /г и более.
Простота эксплуатации, высокие эффективность и надёжность сепараторов обеспечиваются их удачной конструктивной схемой, при которой отсутствует холостой воздушный зазор.
Мокрые барабанные сепараторы типа ПБМ (рис. 2) с индукцией на поверхности барабана 0,4 Тл за счет применения высокоэффективных магнитных систем не требуют масляного охлаждения в отличие от сепараторов типа ЭБМ и в большинстве случаев могут быть использованы вместо них.
Рис. 2. Сепаратор барабанный магнитный ПБМ 90/100 для мокрого обогащения
Сепараторы ПБСЦ-63/50, 2ЭВС-36/100 и ЭВС-36/50 (рис. 3) установлены на доводке отвальных золотосодержащих хвостов обогатительной фабрики, расположенной в г. Сакраменто (США). Содержание золота в хвостах меняется в широких пределах и составляет от 3 до 13 г/т. Задачей сепараторов является максимальное извлечение золота в немагнитный продукт при минимизации его выхода, для этого сепараторы установлены последовательно с постадиальным выделением отвального магнитного продукта. Далее полученный золотосодержащий концентрат подвергается доводке на магнитожидкостном сепараторе.
Производительность линии составляет около 3 т/ч, выход суммарного немагнитного продукта — около 5% при извлечении в него золота 100%.
Рис. 3. Сепаратор электромагнитный валковый ЭВС 36/50 для сухого обогащения
Большим спросом пользуются лабораторные сепараторы типа ЭВС, ПБСЦ и ЭЛКОР (рис. 4). Сепараторы этого типа хорошо моделируют работу промышленных машин и широко используются исследовательскими и учебными институтами, геологоразведочными партиями, рудоиспытательными станциями.
Рис. 4. Сепаратор электростатический барабанного типа ЭЛКОР-1
Сепараторы магнитные и электромагнитные барабанные для мокрого обогащения типа ПБМ и ЭБМ
Предназначены для обогащения сильномагнитных руд и обезжелезнения различных материалов крупностью
минус 6+0 мм, для регенерации тяжелых суспензий в промышленных условиях, а также обогащения нерудных материалов
Сепараторы электромагнитные валковые для сухого обогащения типа ЭВС и ЭВС-В
Производ-
ительность (т/ч)
Сыпучие материалы крупностью
минус 6+0,075 мм
(класса минус 0,075 мм не более 20%)
• очистка материалов от слабомагнитных примесей (абразивы, кварцевый песок, керамика, полевой шпат, литейно-формовочные смеси и т.п.);
• обогащение различных руд с целью получения продуктов, близких по составу к мономинеральным (гранат, нефелин, пегматит, волластонит, вермикулит и т.п.);
• доводка черновых концентратов (ильменитовый, вольфрамитовый, танталовый, оловянный, лопаритовый, марганцевый, алмазосодержащий, золотосодержащий, цирконовый, дистеновый, рутиловый, ниобиевый (пирохлор), бадделеитовый)
• мокрое обогащение материалов крупностью минус 4+0,1 мм
• обогащение руд (алмазосодержащих, окисленных железных, марганцевых и т.п.);
• доводка черновых концентратов (ильменитового,
марганцевого, руд редких металлов и т.п.).
Производи-
тельность (т/ч)
• сухое обогащение материалов
крупностью минус 40+0 мм;
• очистка материалов от сильномагнитных примесей (кварцевый песок, стекольное сырье, белый электрокорунд, огнеупоры, вольфрамо-кобальтовые порошки (для порошковой металлургии), продукты
переработки автопокрышек и никель-кадмиевых аккумуляторов и т.п.);
• обогащение мелкозернистой магнетитовой руды с получением высококачественного железного концентрата;
• обогащение кобальтосодержащих шлаков
Сепараторы электростатические типа ЭЛКОР
Предназначены для сухого разделения смесей сыпучих материалов крупностью минус 5+0,04 мм, отличающихся электрическими свойствами, в частности могут быть использованы для доводки черновых концентратов руд редких и драгоценных металлов
Комментарии, отзывы, предложения
Инженер, 12.02.21 05:48:45
Хороший материал, спасибо. Почти на все случаи жизни.
Магадан, 14.02.21 02:28:24
Я не видел на золоте магнитные сепараторы, может не обращал внимание? Поделитесь опытом.
Механобр-техника, 09.03.21 17:11:45 — Магадан
Опыт применения сухой магнитной сепарации описан в статье, он достаточно экзотический, но тем интереснее для широкой аудитории. Чаще используется мокрая магнитная сепарация с применением барабанных сепараторов с целью вывода в отвал сильномагнитной фракции из гравитационного концентрата, в т.ч. на драгах.
Василий, 12.03.21 12:53:56
В концентрате отсадки золото с ильменитом. Можно магнитным сепаратором убрать ильменит? Тонну бы за 1-3 часа.
Ученик2, 12.03.21 17:09:05 — автору
И еще сориентируйте, пожалуйста, в цене на лабораторные и промышленные магнитные сепараторы.
Механобр-техника, 15.03.21 10:04:56 — Василий
Механобр-техника, 15.03.21 10:06:16 — Ученик2
Ученик2, 15.03.21 14:02:11 — Механобр-техника
Хорошо, вышлю контактные данные и специфику задач. Еще нужна лабораторная установка типа сепаратора электростатического ЭЛКОР, но переносная.
Василий, 21.03.21 17:13:05 — Авторам
Спасибо за предложение. Концентрата пока нет, сезон не начался. Сколько в нем золота сидит тоже вопрос. Оно есть, но чешуйчатое, может, бросить дешевле?
В какой-то момент времени во мне воспылал энтузиазм к постройке бытового электростатического очистителя воздуха (электрофильтра). Удивительно, но мне не удалось в сети найти годных материалов по этой области что и подтолкнуло меня к написанию данной статьи.
В первой части предлагаю познакомиться с принципами работы этих устройств, а в следующей – построить полноценный очиститель своими руками.
На фото коронный разряд, используемый в электростатических очистителях воздуха
Содержание
Зачем нужен очиститель
Содержащиеся в воздухе мелкие пылевые частицы PM10 и PM2.5 способны проникать в наш организм при дыхании: бронхи, легкие и даже попадать в кровоток. По данным всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) загрязнение воздуха такими частицами несет серьезную опасность для здоровья: воздействие воздуха с высоким содержанием таких частиц (превышение по PM2.5 среднегодовой концентрации 10мкг/куб.м и среднесуточной 25мкг/куб.м; превышение по PM10 среднегодовой 20мкг/куб.м и среднесуточной 50мкг/куб.м) повышает риск возникновения респираторных заболеваний, заболеваний сердечнососудистой системы и некоторых онкологических заболеваний, загрязнение уже отнесено к 1 группе канцерогенов. Высокотоксичные частицы (содержащие свинец, кадмий, мышьяк, бериллий, теллур, и др., а также радиоактивные соединения) представляют опасность даже при небольших концентрациях.
Самый простой шаг к снижению негативного воздействия пыли на организм – установка эффективного очистителя воздуха в спальном помещении, где человек проводит около трети времени.
Источники пыли
Крупными природными поставщиками пыли являются извержения вулканов, океан (испарение брызг), природные пожары, эрозия почв (например, пыльные бури: г.Забол, Ирак), землетрясения и различные обвалы грунта, пыльца растений, споры грибов, процессы разложения биомассы и др.
Наличие пылевых частиц в помещениях обусловлено поступлением загрязненного наружного воздуха, а также присутствием внутренних источников: разрушение материалов (одежда, белье, ковры, мебель, стройматериалы, книги), приготовление пищи, жизнедеятельность человека (частички эпидермиса, волосы), плесневелые грибы, клещи домашней пыли и др.
Доступные очистители воздуха
Для снижения концентрации частиц пыли (в том числе самых опасных – размером менее 10мкм) доступны бытовые приборы, работающие на следующих принципах:
- механическая фильтрация;
- ионизация воздуха;
- электростатическое осаждение (электрофильтры).
- высокое гидравлическое сопротивление фильтрующего элемента;
- необходимость в частой замене дорогостоящего фильтрующего элемента.
Ионизатор воздуха при работе электрически заряжает взвешенные в воздухе помещения частицы пыли, из-за чего последние под действием электрических сил осаждаются на пол, стены, потолок или предметы в помещении. Частицы остаются в помещении и могут вернуться во взвешенное состояние, поэтому решение не выглядит удовлетворительным. Кроме того, прибор значительно изменяет ионный состав воздуха, при этом воздействие такого воздуха на людей на данный момент изучено недостаточно.
Работа электростатического очистителя основана на том же принципе: поступающие внутрь прибора частицы сначала электрически заряжаются, затем притягиваются электрическими силами к специальным пластинам, заряженным противоположным зарядом (все это происходит внутри прибора). При накоплении слоя пыли на пластинах выполняется чистка. Эти очистители обладают высокой эффективностью (более 80%) улавливания частиц разных размеров, низким гидравлическим сопротивлением, и не требуют периодической замены расходных элементов. Имеются и недостатки: выработка некоторого количества токсичных газов (озон, оксиды азота), сложная конструкция (электродные сборки, высоковольтное электропитание), необходимость периодической чистки осадительных пластин.
Требования к очистителю воздуха
При применении рециркуляционного очистителя воздуха (такой очиститель засасывает воздух из помещения, фильтрует, а затем возвращает в помещение) обязательно должны учитываться характеристики прибора (однопроходная эффективность, объемная производительность) и объем целевого помещения, иначе прибор может оказаться бесполезным. Американской организацией AHAM для этих целей был разработан показатель CADR, учитывающий однопроходную эффективность очистки и объемную производительность очистителя, а также способ вычисления необходимого CADR для заданного помещения. Здесь уже есть неплохое описание этого показателя. AHAM рекомендует использовать очиститель со значением CADR большим или равным пятикратному обмену объема помещения в час. Например, для комнаты площадью 20 кв.м и высотой потолка 2,5м показатель CADR должен составлять 20 * 2.5 * 5 = 250 куб.м/час (или 147CFM) или более.
Также очиститель при работе не должен создавать какие-либо вредные факторы: превышение допустимых значений уровня шума, превышение допустимых концентраций вредных газов (в случае использования электрофильтра).
Однородное электрическое поле
Из курса физики мы помним, что вблизи тела, обладающего электрическим зарядом, образуется электрическое поле [2].
Силовой характеристикой поля является напряженность E [Вольт/м или кВ/см]. Напряженность электрического поля – векторная величина (имеет направление). Графически изображать напряженность принято силовыми линиями (касательные к точкам силовых кривых совпадают с направлением вектора напряженности в данных точках), величина напряженности характеризуется густотой этих линий (чем более густо расположены линии – тем большее значение принимает напряженность в этой области).
Рассмотрим простейшую систему электродов, представляющую из себя две параллельные металлические пластины, находящиеся друг от друга на расстоянии L, к пластинам приложена разность потенциалов напряжением U с источника высокого напряжения:
L= 11мм = 1.1см;
U = 11кВ (киловольт; 1киловольт = 1000вольт);
На рисунке показано примерное расположение силовых линий. По густоте линий видно, что в большей части пространства межэлектродного промежутка (за исключением области вблизи кромок пластин) напряженность имеет одинаковое значение. Такое равномерное электрическое поле называется однородным [2, 3, 4]. Значение напряженности в пространстве между пластинами для этой электродной системы можно вычислить из простого уравнения [1, 2.]:
Значит, при напряжении 11кВ напряженность составит 10кВ/см. В данных условиях атмосферный воздух, заполняющий пространство между пластинами, является электрическим изолятором (диэлектриком), то есть не проводит электрический ток, поэтому в электродной системе ток протекать не будет. Проверим это на практике.
В атмосферном воздухе всегда присутствует [1] небольшое количество свободных носителей зарядов – электронов и ионов, образующихся в результате воздействия естественных внешних факторов – например, радиационного фона и УФ–излучения. Концентрация этих зарядов очень низкая, поэтому плотность тока составляет очень малые значения, такие значения мое оборудование зарегистрировать неспособно.
Стенд состоит из измерительных приборов:
- вольтметр 50кВ (микроамперметр Pa3 на 50мкА с добавочным сопротивлением R1 1ГОм; 1мкА показаний соответствует 1кВ);
- микроамперметр Pa2 на 50мкА;
- миллиамперметр Pa1 на 1мА.
При высоких напряжениях некоторые непроводящие материалы внезапно начинают проводить ток (например, мебель), поэтому все смонтировано на листе оргстекла. Выглядит это безобразие так:
Конечно, точность измерений таким оборудованием оставляет желать лучшего, но для наблюдений за общими закономерностями вполне должно хватить (лучше, чем ничего!). Со вступлениями заканчиваем, приступим к делу.
Две параллельные пластины, однородное электрическое поле;
L = 11мм = 1.1см;
U = 11…22кВ.
По показаниям микроамперметра видно, что электрический ток действительно отсутствует. Ничего не изменилось и при напряжении 22кВ, и даже при 25кВ (максимальном для моего источника высокого напряжения).
Вольт-амперная характеристика:
| U, кВ | E, кВ/см | I, мкА |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 11 | 10 | 0 |
| 22 | 20 | 0 |
| 25 | 22.72 | 0 |
Электрический пробой воздушного промежутка
Сильное электрическое поле способно превратить воздушный промежуток в электрический проводник – для этого необходимо, чтобы его напряженность в промежутке превысила некоторую критическую (пробойную) величину. Когда это происходит, в воздухе с высокой интенсивностью начинают протекать ионизационные процессы: в основном ударная ионизация и фотоионизация, что приводит к лавинообразному росту количества свободных носителей зарядов – ионов и электронов. В какой-то момент времени образуется проводящий канал (заполненный носителями зарядов), перекрывающий межэлектродный промежуток, по которому начинает течь ток (явление называется электрическим пробоем или разрядом). В зоне протекания ионизационных процессов имеют место химические реакции (в том числе диссоциация молекул, входящих в состав воздуха), что приводит к выработке некоторого количества токсичных газов (озон, оксиды азота).
Ионизационные процессы [1, 2]
Ударная ионизация
Свободные электроны и ионы различных знаков, всегда имеющиеся в атмосферном воздухе в небольшом количестве, под действием электрического поля будут устремляться в направлении электрода противоположной полярности (электроны и отрицательные ионы – к положительному, положительные ионы–к отрицательному). Некоторые из них будут по пути сталкиваться с атомами и молекулами воздуха. В случае, если кинетическая энергия движущихся электронов/ионов оказывается достаточной (а она тем выше, чем выше напряженность поля), то при столкновениях из нейтральных атомов выбиваются электроны, в результате чего образуются новые свободные электроны и положительные ионы. В свою очередь новые электроны и ионы будут также ускоряться электрическим полем и некоторые из них будут способны таким образом ионизировать другие атомы и молекулы. Так количество ионов и электронов в межэлектродном пространстве начинает лавинообразно увеличиваться.
Фотоионизация
Атомы или молекулы, получившие при столкновении недостаточное для ионизации количество энергии, испускают ее в виде фотонов (атом/молекула стремится вернуться в прежнее стабильное энергетическое состояние). Фотоны могут быть поглощены каким-либо атомом или молекулой, что может также привести к ионизации (если энергия фотона достаточна для отрыва электрона).
Для параллельных пластин в атмосферном воздухе критическую величину напряженности электрического поля можно вычислить из уравнения [1]:
Для рассматриваемой электродной системы критическая напряженность (при нормальных атмосферных условиях) составляет около 30,6кВ/см, а напряжение пробоя –33,6кВ. К сожалению, мой источник высокого напряжения не может выдать более 25кВ, поэтому для наблюдения электрического пробоя воздуха пришлось уменьшить межэлектродное расстояние до 0,7см (критическая напряженность 32.1кВ/см; напряжение пробоя 22,5кВ).
Наблюдение электрического пробоя воздушного промежутка. Будем повышать приложенную к электродам разность потенциалов до возникновения электрического пробоя.
L = 7мм = 0.7см;
U = 14…25кВ.
Пробой промежутка в виде искрового разряда наблюдался при напряжении 21,5кВ. Разряд испускал свет и звук (щелчок), стрелки измерителей тока отклонялись (значит, что электрический ток протекал). При этом в воздухе ощущался запах озона (такой же запах, например, возникает при работе УФ-ламп во время кварцевания помещений в больницах).
Вольт-амперная характеристика:
| U, кВ | E, кВ/см | I, мкА |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 14 | 20 | 0 |
| 21 | 30 | 0 |
| 21.5 | 30.71 | пробой |
Неоднородное электрическое поле
Заменим в системе электродов положительный пластинчатый электрод на тонкий проволочный электрод диаметром 0.1мм (т.е. R1=0.05мм), также расположенный параллельно отрицательному пластинчатому электроду. В этом случае в пространстве межэлектродного промежутка при наличии разности потенциалов образуется неоднородное [2, 4] электрическое поле: чем ближе точка пространства к проволочному электроду – тем выше значение напряженности электрического поля. На рисунке ниже представлена примерная картина распределения:
Для наглядности можно построить более точную картину распределения напряженности — проще это сделать для эквивалентной электродной системы, где пластинчатый электрод заменен на трубчатый электрод, расположенный коаксиально коронирующему электроду:
Для этой электродной системы значения напряженности в точках межэлектродного пространства можно определить из простого уравнения [1, 2]:
На рисунке ниже представлена рассчитанная картина для значений:
R1 = 0.05мм = 0.005см;
R2 = 11мм = 1.1см;
U = 5кВ;
Линии характеризуют значение напряженности на данном удалении; значения соседних линий отличаются на 1кВ/см.
Из картины распределения видно, что в большей части межэлектродного пространства напряженность изменяется незначительно, а вблизи проволочного электрода, по мере приближения к нему, резко возрастает.
Коронный разряд
В электродной системе провод-плоскость (или подобной, в которой радиус кривизны одного электрода существенно меньше межэлектродного расстояния), как мы увидели из картины распределения напряженности, возможно существование электрического поля со следующими особенностями:
- в небольшой области, приближенной к проволочному электроду, напряженность электрического поля может достигать высоких значений (значительно превышающих 30кВ/см), достаточных для возникновения интенсивных ионизационных процессов в воздухе;
- одновременно с этим, в большей части межэлектродного пространства напряженность электрического поля будет принимать невысокие значения – менее 10 кВ/см.
В межэлектродном промежутке с коронным разрядом выделяется две зоны [1]: зона ионизации(или чехол разряда) и зона дрейфа:
В зоне ионизации, как можно догадаться из названия, протекают ионизационные процессы – ударная ионизация и фотоионизация, и образуются ионы разных знаков и электроны. Электрическое поле, присутствующее в межэлектродном пространстве, воздействует на электроны и ионы, из-за чего электроны и отрицательные ионы (при наличии) устремляются к коронирующему электроду, а положительные ионы вытесняются из зоны ионизации и поступают в зону дрейфа.
В зоне дрейфа, на которую приходится основная часть межэлектродного промежутка (все пространство промежутка за исключением зоны ионизации), ионизационные процессы не протекают. Здесь распределяется множество дрейфующих под действием электрического поля (в основном в направлении пластинчатого электрода) положительных ионов.
За счет направленного движения зарядов (положительные ионы замыкают ток на пластинчатый электрод, а электроны и отрицательные ионы — на коронирующий электрод) в промежутке протекает электрический ток, ток коронного разряда [2, 3].
В атмосферном воздухе в зависимости от условий положительный коронный разряд может принимать одну из форм [1]: лавинную или стримерную. Лавинная форма наблюдается в виде равномерного тонкого светящегося слоя, покрывающего гладкий электрод (например, провод), выше было фото. Стримерная форма наблюдается в виде тонких светящихся нитевидных каналов (стримеров), направленных от электрода и чаще возникает на электродах с острыми неровностями (зубья, шипы, иглы), фото ниже:
Как и в случае с искровым разрядом, побочным эффектом протекания любой формы коронного разряда в воздухе (из-за наличия ионизационных процессов) является выработка вредных газов – озона и оксидов азота.
Наблюдение положительного лавинного коронного разряда. Коронирующий электрод – проволочный, положительное питание;
Читайте также: