王有剛1,2

    （1.西安建筑科技大學，陜西西安710000；2.中國鋁業山東分公司，山東淄博255000）

    摘要：介紹了臥螺沉降卸料離心機的結構原理，并就臥螺離心機在擬薄水鋁石分離工藝中的應用進行了探討。

    關鍵詞：臥螺離心機；擬薄水鋁石；應用

    中圖分類號：TQ051.8文獻標識碼：B文章編號：1005-8265（2010）01-0044-02

    中國鋁業山東分公司采用板框壓濾機作為擬薄水鋁石生產的分離設備，板框過濾機具有自動化程度低，生產作業環境差，員工勞動強度大等缺點。近年來，公司一直致力于引進新型的擬薄水鋁石分離設備替代板框壓濾機。臥螺沉降卸料離心機以液固分離速度快、能長期連續運轉、無濾網和濾布、維修方便等優點贏得了公司的青睞。為此我們就臥螺離心機在擬薄水鋁石生產中的應用進行了試驗和探討。

    1·臥螺沉降卸料離心機的結構和原理[1]

    1.1離心機的結構

    臥螺沉降離心機參數見表1，離心機由轉鼓、螺旋輸送器、液壓泵站，主軸承、底座、主軸承、底架、液固相收集腔、上蓋、電機傳動、變頻器電控柜等組成（見圖1）。

                 

    1.2離心機的工作原理

    首先啟動液壓泵站，液壓差速器中的油馬達運轉，拖動螺旋先于一個差速△N（2～20 RPM之內可調和自動補償），然后啟動主電機，由變頻器逐步升速到額定轉速，此時轉鼓的轉速為N，而螺旋的轉速為N+△N,由于螺旋比轉鼓快△N，以實現螺旋卸出固相沉渣的功能。當主機穩定運行時，可開啟閥門，經流量調節，懸浮液由進料管進入離心機，經螺旋加速斗加速后再進入轉鼓內，在強大的離心力場作用下，比重大的固相粒子甩在沉降壁面上，并很快沉積到轉鼓的內壁上，經螺旋推動，沉渣不斷地被推向轉鼓小端，從出渣口經固相收集罩殼排出，實現連續自動快速分離。

                 

    2·試驗目的和控制指標

    2.1試驗目的

    考察臥螺沉降卸料離心機分離擬薄水鋁石漿料的可行性，與板框壓濾機各項性能指標作對比。

    2.2試驗控制的目標參數

    清液浮游物＜1 g/L

    濾餅含液量＜45％

    2.3影響控制目標參數的因素

    2.3.1轉鼓轉速n

    提高轉速n，分離因素（Fr＝r·ω2/g）上升，改善分離效果，進料量可加大或清液浮游物減少,但離心機的振動和噪音增加，機器使用壽命降低和能耗增加，一般在滿足工藝控制目標參數情況下，選用合適的轉速。n可任意調節。

    2.3.2螺旋和轉鼓差轉速△N

    △N小，螺旋對流體擾動小，分離效果好，固相沉渣在干燥區的停留時間長，濾餅水份少，但固相排渣能力下降，易產生堵料：反之△N增大，螺旋對流體擾動大，分離效果差，固相沉渣在轉鼓中停留時間短，濾餅水份增大，但固相排渣能力增加。差轉速△N一般根據物料固含的大小來選擇。物料固含大，△N大；物料固含小△N小。△N可隨機調節。

    2.3.3溢流板直徑D

    轉鼓大端溢流板直徑的調節，能改變轉鼓沉降區和干燥區的有效長度，D小，則液池深，沉降區增大，干燥區小，清液浮游物減少，濾餅水份增加；D大，則液池淺，沉降區就小，干燥區增加，清液浮游物增加，濾餅水份減少。通常按工藝控制參數合理調節。必須停機調節。

    2.3.4進料量Q

    進料量Q和離心機性能既和轉鼓轉速n，螺旋和轉鼓差轉速△N溢流板直徑D和最大排渣能力（m3/h）有關外，又和控制目標中清液的浮游物指標和濾餅水份有關，以及所處理的物料物性（固含量、可離心分離的固體量（和固體顆粒直徑有關），溫度∝粘度、液固兩相比重差等）有關。

    2.3.5長徑比（L/D）

    即轉鼓有效工作長度L和轉鼓直徑D之比（L/D），長徑比越大，產能越高。本次試驗機的長徑比為1550/350≈4.4。

    3·試驗方案及結果

    使用不同工序的擬薄水鋁石漿液（既：擬薄水鋁石老化液、擬薄水鋁石一次漿液）進行試驗，通過調整進料量、進料固含、轉速等參數，考察濾餅含液量、清夜浮游物指標，并與板框壓濾機做對比分析。試驗結果見表2～表4。



    4·結果討論

    4.1擬薄水鋁石老化液試驗

    在進料量1.2 m3/h以下時，濾液浮游物小于1 g/L,濾餅含液量平均為：73.6％，較板框壓濾機高2.96％。

    4.2擬薄水鋁石一次漿液試驗

    在進料量3 m3/h以下時，濾液浮游物小于1 g/L,4.3臥螺離心機和板框壓濾機優缺點比較臥螺離心機的優點：自動化程度高，勞動強度低，占地面積小；物料在機中分離，基本可做到密封輸送、蒸汽散發少、環境改善；經試驗測算老化液分離能耗小于2 kWh/m3，一次漿液分離能耗小于1 kWh/m3；因無濾布，維修周期較長，大約3～6個月。

    臥螺離心機的缺點：濾餅含液量較板框大1.95～2.96％；維修技術要求高，較板框復雜，單次維修費用高；初次投資費用高。

    5·結論

    擬薄水老化液和一次漿液可用臥螺離心機進行固液二相離心沉降分離；濾餅含液量較板框高2％～3％；根據折算若采用大長徑比（L/D=5）臥螺離心機，擬薄水鋁石老化液分離能力可達到12～15 m3/h，擬薄水鋁石一次漿液分離能力可達到25～30 m3/h，能耗可進一步降低。

    臥螺離心機應用時，原則上單機單泵配套應用，進料泵最好用耐堿性的螺桿泵或隔膜泵，進料量可用變頻調速自動控制，這兩種泵的效率一般都大于90%,而離心泵的效率小于70％，漿液粘度越高，效率越低。因此可采取更換進料泵、增加變頻調速裝置的方法，達到節能和自動控制的效果。濾餅含液量平均為：72.7％，較板框壓濾機高1.95％。