Industrielle Zentrifugen entstanden in Europa. So gab es Mitte des 19. Jahrhunderts Dreibeinzentrifugen zur Textilentwässerung und oben hängende Zentrifugen zur Trennung von kristallinem Zucker in Zuckermühlen. Diese ersten Zentrifugen wurden intermittierend betrieben und manuell entleert.
Aufgrund der Verbesserung des Schlackenentladungsmechanismus kamen in den 30er Jahren des 20. Jahrhunderts kontinuierlich arbeitende Zentrifugen auf den Markt, und aufgrund der Einführung einer automatischen Steuerung wurden auch intermittierende Betriebszentrifugen entwickelt.
Industriezentrifugen lassen sich je nach Aufbau und Trennanforderung in drei Kategorien unterteilen: Filterzentrifugen, Sedimentationszentrifugen und Separatoren.
Eine Zentrifuge hat einen Zylinder, eine sogenannte Trommel, die sich mit hoher Geschwindigkeit um ihre Achse dreht und normalerweise von einem Elektromotor angetrieben wird. Nachdem die Suspension (oder Emulsion) in die Trommel gegeben wurde, wird sie schnell angetrieben, sodass sie sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Trommel dreht. Die Komponenten werden unter Einwirkung der Zentrifugalkraft getrennt und separat ausgetragen. Im Allgemeinen gilt: Je höher die Trommelgeschwindigkeit, desto besser die Trennung.
Es gibt zwei Prinzipien des Zentrifugalabscheiders: Zentrifugalfiltration und Zentrifugalsedimentation. Bei der Zentrifugalfiltration wird der durch die Suspension unter dem Zentrifugalkraftfeld erzeugte Zentrifugaldruck auf das Filtermedium einwirken gelassen, sodass die Flüssigkeit durch das Filtermedium filtriert wird und die Feststoffpartikel auf der Oberfläche des Filtermediums gefangen werden, um eine Flüssigkeits-Feststoff-Trennung zu erreichen; Zentrifugalsedimentation ist das Prinzip der schnellen Sedimentation und Schichtung von Komponenten mit unterschiedlicher Dichte der Suspension (oder Emulsion) im Zentrifugalkraftfeld, um eine Flüssigkeits-Feststoff- (oder Flüssigkeits-Flüssigkeits-)Trennung zu erreichen.
Darüber hinaus gibt es einen Separatortyp für experimentelle Analysen, der eine Flüssigkeitsklärung und Feststoffanreicherung bzw. eine Flüssig-Flüssig-Trennung durchführen kann. Dieser Separatortyp verfügt über unterschiedliche Bauformen für den Betrieb unter atmosphärischem Druck, Vakuum und Gefrierbedingungen.
Ein wichtiger Indikator für die Trennleistung eines Zentrifugalabscheiders ist der Trennfaktor. Er stellt das Verhältnis der Zentrifugalkraft des abgetrennten Materials in der Trommel zu seiner Schwerkraft dar. Je größer der Trennfaktor, desto schneller ist normalerweise die Trennung und desto besser ist die Trennwirkung. Der Trennfaktor eines industriellen Zentrifugalabscheiders beträgt im Allgemeinen 100 bis 20.000, der Trennfaktor eines Ultra-Speed-Rohrabscheiders kann bis zu 62.000 betragen und der Trennfaktor eines Ultra-Speed-Abscheiders für Analysen beträgt bis zu 610.000. Ein weiterer Faktor, der die Verarbeitungskapazität des Zentrifugalabscheiders bestimmt, ist der Arbeitsbereich der Trommel, der einen großen Arbeitsbereich und eine große Verarbeitungskapazität aufweist.
Filterzentrifugen und Sedimentationszentrifugen basieren hauptsächlich auf der Vergrößerung des Trommeldurchmessers, um die Arbeitsfläche am Umfang der Trommel zu vergrößern. Der Separator verfügt neben der Umfangswand der Trommel auch über zusätzliche Arbeitsflächen, wie beispielsweise die Scheibe des Scheibenseparators und den Innenzylinder des Kammerseparators, wodurch die Sedimentationsarbeitsfläche deutlich vergrößert wird.
Darüber hinaus ist die Trennung umso schwieriger, je feiner die Feststoffpartikel in der Suspension sind, und es werden mehr Feinpartikel im Filtrat oder in der Trennlösung mitgerissen. In diesem Fall muss der Zentrifugalabscheider einen höheren Trennfaktor aufweisen, um eine wirksame Trennung zu gewährleisten. Wenn die Viskosität der Flüssigkeit in der Suspension hoch ist, verlangsamt sich die Trenngeschwindigkeit. Der Dichteunterschied zwischen den Komponenten der Suspension oder Emulsion ist groß, was für die Zentrifugalsedimentation von Vorteil ist, während für die Zentrifugalfiltration einer Suspension kein Dichteunterschied der einzelnen Komponenten erforderlich ist.
Die Auswahl des Zentrifugalseparators muss auf der Größe und Konzentration der Feststoffpartikel in der Suspension (oder Emulsion), dem Dichteunterschied zwischen Feststoff und Flüssigkeit (oder zwei Flüssigkeiten), der Viskosität der Flüssigkeit, den Eigenschaften des Filterrückstands (oder Sediments) und den Anforderungen an die Trennung usw. basieren, um die Anforderungen an den Feuchtigkeitsgehalt des Filterrückstands (Sediment) und die Klarheit des Filtrats (Trennflüssigkeit) zu erfüllen und vorab auszuwählen, welcher Zentrifugalseparatortyp verwendet werden soll. Anschließend werden je nach Verarbeitungskapazität und Automatisierungsanforderungen für den Betrieb Typ und Spezifikation der Zentrifuge bestimmt und schließlich durch praktische Tests überprüft.
Für Suspensionen mit Partikeln mit einer Partikelgröße von über 0,01 mm kann im Allgemeinen eine Filterzentrifuge verwendet werden. Sind die Suspensionspartikel fein oder komprimierbar, sollte eine Sedimentationszentrifuge gewählt werden. Für Suspensionen mit geringem Feststoffgehalt, kleinen Partikeln und hohen Anforderungen an die Flüssigkeitsklarheit sollte ein Separator gewählt werden.
Die zukünftigen Entwicklungstrends bei Zentrifugalabscheidern werden in der Verbesserung der Trennleistung, der Entwicklung groß angelegter Zentrifugalabscheider, der Verbesserung des Schlackenentladungsmechanismus, der Erweiterung spezieller und kombinierter Trommelzentrifugen sowie in der verstärkten Erforschung der Trenntheorie und der Technologie zur Optimierung der Steuerung und Regelung des Zentrifugaltrennprozesses liegen usw.
Zur Verbesserung der Trennleistung gehört eine erhöhte Trommelgeschwindigkeit, die dem zentrifugalen Trennprozess neue Impulse verleiht, das Ausschieben der Schlacke beschleunigt und die Zeit der zentrifugalen Sedimentation und Trennung verlängert. Die Entwicklung von Zentrifugalabscheidern im großen Maßstab besteht hauptsächlich darin, den Trommeldurchmesser zu vergrößern und die doppelseitige Trommel zu verwenden, um die Verarbeitungskapazität zu verbessern und so die Ausrüstungsinvestition, den Energieverbrauch und die Wartungskosten für die Verarbeitung von Materialien mit großem Volumen zu senken. In Bezug auf die theoretische Forschung werden hauptsächlich die Flüssigkeitsströmungsbedingungen in der Trommel und der Bildungsmechanismus von Filterrückständen untersucht und die Berechnungsmethode für die Mindestauflösung und Verarbeitungskapazität untersucht.