8.1 LA SEPARAZIONE SOLIDO-LIQUIDO
I processi produttivi possono essere pensati come una successione, più o meno complessa, di stadi in cui si realizzano trasformazioni fisiche o chimiche il cui risultato complessivo è la trasformazione delle materie prime nei prodotti finiti. Vengono definite “Operazioni unitarie” quegli stadi del processo che realizzano trasformazioni fisiche, mentre si definiscono “Processi unitari” gli stadi che realizzano trasformazioni chimiche.
Il trasporto e lo stoccaggio dei liquidi e dei solidi sono importanti esempi di operazioni unitarie, come la separazione solido-liquido che verrà trattata in questo capitolo.
Lo studio delle operazioni unitarie parte dai presupposti teorici alla base dei fenomeni fisici coinvolti; per esempio, analisi delle forze applicate, condizioni di equilibrio termodinamico o principi di conservazione dell’energia, della materia o della quantità di moto. Dallo sviluppo dei presupposti teorici deriva una descrizione delle operazioni tramite un complesso di equazioni che sono di carattere assolutamente generale, ovvero non dipendono dai materiali trattati e dalle caratteristiche del sistema.
Ad esempio, la determinazione della potenza che una pompa deve erogare per effettuare un determinato servizio, qualunque sia il sistema e il liquido trasportato, deriva dall’applicazione dell’equazione di Bernoulli risolta semplicemente inserendo i dati relativi alle caratteristiche fisiche del liquido trasportato ed a quelle geometriche e piezometriche dell’impianto.
Oltre alle operazioni di trasporto e stoccaggio di materie prime, intermedi di lavorazione e prodotti finiti, già trattate in precedenza, sono operazioni unitarie tutte quelle che realizzano separazioni di miscugli omogenei o eterogenei. Importanti esempi sono costituiti dalla concentrazione di soluzioni, che si realizza per vaporizzazione del solo solvente, o dalla distillazione con cui si intende separare le sostanze che compongono una miscela sulla base delle diverse temperature di ebollizione.
In questo capitolo verranno trattati i principi e le apparecchiature utilizzate per separare un solido da una corrente liquida. Importanti esempi sono i trattamenti delle acque da destinare al consumo umano, i trattamenti delle acque usate civili e industriali, le operazioni di raffinazione dei minerali appena estratti, le separazioni dei prodotti finiti in molti processi biotecnologici.