臥螺離心機(jī)在擬薄水鋁石生產(chǎn)中的應(yīng)用

王有剛1,2

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

    摘要：介紹了臥螺沉降卸料離心機(jī)的結(jié)構(gòu)原理，并就臥螺離心機(jī)在擬薄水鋁石分離工藝中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

    關(guān)鍵詞：臥螺離心機(jī)；擬薄水鋁石；應(yīng)用

    中圖分類(lèi)號(hào)：TQ051.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1005-8265（2010）01-0044-02

    中國(guó)鋁業(yè)山東分公司采用板框壓濾機(jī)作為擬薄水鋁石生產(chǎn)的分離設(shè)備，板框過(guò)濾機(jī)具有自動(dòng)化程度低，生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境差，員工勞動(dòng)強(qiáng)度大等缺點(diǎn)。近年來(lái)，公司一直致力于引進(jìn)新型的擬薄水鋁石分離設(shè)備替代板框壓濾機(jī)。臥螺沉降卸料離心機(jī)以液固分離速度快、能長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、無(wú)濾網(wǎng)和濾布、維修方便等優(yōu)點(diǎn)贏得了公司的青睞。為此我們就臥螺離心機(jī)在擬薄水鋁石生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行了試驗(yàn)和探討。

    1·臥螺沉降卸料離心機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理[1]

    1.1離心機(jī)的結(jié)構(gòu)

    臥螺沉降離心機(jī)參數(shù)見(jiàn)表1，離心機(jī)由轉(zhuǎn)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(jī)傳動(dòng)、變頻器電控柜等組成（見(jiàn)圖1）。

                 

    1.2離心機(jī)的工作原理

    首先啟動(dòng)液壓泵站，液壓差速器中的油馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)，拖動(dòng)螺旋先于一個(gè)差速△N（2～20 RPM之內(nèi)可調(diào)和自動(dòng)補(bǔ)償），然后啟動(dòng)主電機(jī)，由變頻器逐步升速到額定轉(zhuǎn)速，此時(shí)轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速為N，而螺旋的轉(zhuǎn)速為N+△N,由于螺旋比轉(zhuǎn)鼓快△N，以實(shí)現(xiàn)螺旋卸出固相沉渣的功能。當(dāng)主機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，可開(kāi)啟閥門(mén)，經(jīng)流量調(diào)節(jié)，懸浮液由進(jìn)料管進(jìn)入離心機(jī)，經(jīng)螺旋加速斗加速后再進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，在強(qiáng)大的離心力場(chǎng)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(zhuǎn)鼓的內(nèi)壁上，經(jīng)螺旋推動(dòng)，沉渣不斷地被推向轉(zhuǎn)鼓小端，從出渣口經(jīng)固相收集罩殼排出，實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)快速分離。

                 

    2·試驗(yàn)?zāi)康暮涂刂浦笜?biāo)

    2.1試驗(yàn)?zāi)康?br />
    考察臥螺沉降卸料離心機(jī)分離擬薄水鋁石漿料的可行性，與板框壓濾機(jī)各項(xiàng)性能指標(biāo)作對(duì)比。

    2.2試驗(yàn)控制的目標(biāo)參數(shù)

    清液浮游物＜1 g/L

    濾餅含液量＜45％

    2.3影響控制目標(biāo)參數(shù)的因素

    2.3.1轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速n

    提高轉(zhuǎn)速n，分離因素（Fr＝r·ω2/g）上升，改善分離效果，進(jìn)料量可加大或清液浮游物減少,但離心機(jī)的振動(dòng)和噪音增加，機(jī)器使用壽命降低和能耗增加，一般在滿足工藝控制目標(biāo)參數(shù)情況下，選用合適的轉(zhuǎn)速。n可任意調(diào)節(jié)。

    2.3.2螺旋和轉(zhuǎn)鼓差轉(zhuǎn)速△N

    △N小，螺旋對(duì)流體擾動(dòng)小，分離效果好，固相沉渣在干燥區(qū)的停留時(shí)間長(zhǎng)，濾餅水份少，但固相排渣能力下降，易產(chǎn)生堵料：反之△N增大，螺旋對(duì)流體擾動(dòng)大，分離效果差，固相沉渣在轉(zhuǎn)鼓中停留時(shí)間短，濾餅水份增大，但固相排渣能力增加。差轉(zhuǎn)速△N一般根據(jù)物料固含的大小來(lái)選擇。物料固含大，△N大；物料固含小△N小?！鱊可隨機(jī)調(diào)節(jié)。

    2.3.3溢流板直徑D

    轉(zhuǎn)鼓大端溢流板直徑的調(diào)節(jié)，能改變轉(zhuǎn)鼓沉降區(qū)和干燥區(qū)的有效長(zhǎng)度，D小，則液池深，沉降區(qū)增大，干燥區(qū)小，清液浮游物減少，濾餅水份增加；D大，則液池淺，沉降區(qū)就小，干燥區(qū)增加，清液浮游物增加，濾餅水份減少。通常按工藝控制參數(shù)合理調(diào)節(jié)。必須停機(jī)調(diào)節(jié)。

    2.3.4進(jìn)料量Q

    進(jìn)料量Q和離心機(jī)性能既和轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速n，螺旋和轉(zhuǎn)鼓差轉(zhuǎn)速△N溢流板直徑D和最大排渣能力（m3/h）有關(guān)外，又和控制目標(biāo)中清液的浮游物指標(biāo)和濾餅水份有關(guān)，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(guān)），溫度∝粘度、液固兩相比重差等）有關(guān)。

    2.3.5長(zhǎng)徑比（L/D）

    即轉(zhuǎn)鼓有效工作長(zhǎng)度L和轉(zhuǎn)鼓直徑D之比（L/D），長(zhǎng)徑比越大，產(chǎn)能越高。本次試驗(yàn)機(jī)的長(zhǎng)徑比為1550/350≈4.4。

    3·試驗(yàn)方案及結(jié)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(jìn)行試驗(yàn)，通過(guò)調(diào)整進(jìn)料量、進(jìn)料固含、轉(zhuǎn)速等參數(shù)，考察濾餅含液量、清夜浮游物指標(biāo)，并與板框壓濾機(jī)做對(duì)比分析。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2～表4。



    4·結(jié)果討論

    4.1擬薄水鋁石老化液試驗(yàn)

    在進(jìn)料量1.2 m3/h以下時(shí)，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(jī)高2.96％。

    4.2擬薄水鋁石一次漿液試驗(yàn)

    在進(jìn)料量3 m3/h以下時(shí)，濾液浮游物小于1 g/L,4.3臥螺離心機(jī)和板框壓濾機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)比較臥螺離心機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低，占地面積??；物料在機(jī)中分離，基本可做到密封輸送、蒸汽散發(fā)少、環(huán)境改善；經(jīng)試驗(yàn)測(cè)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(wú)濾布，維修周期較長(zhǎng)，大約3～6個(gè)月。

    臥螺離心機(jī)的缺點(diǎn)：濾餅含液量較板框大1.95～2.96％；維修技術(shù)要求高，較板框復(fù)雜，單次維修費(fèi)用高；初次投資費(fèi)用高。

    5·結(jié)論

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

    臥螺離心機(jī)應(yīng)用時(shí)，原則上單機(jī)單泵配套應(yīng)用，進(jìn)料泵最好用耐堿性的螺桿泵或隔膜泵，進(jìn)料量可用變頻調(diào)速自動(dòng)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(jìn)料泵、增加變頻調(diào)速裝置的方法，達(dá)到節(jié)能和自動(dòng)控制的效果。濾餅含液量平均為：72.7％，較板框壓濾機(jī)高1.95％。