卧螺离心机在拟薄水铝石生产中的应用

王有刚1,2

    （1.西安建筑科技大学，陕西西安710000；2.中国铝业山东分公司，山东淄博255000）

    摘要：介绍了卧螺沉降卸料离心机的结构原理，并就卧螺离心机在拟薄水铝石分离工艺中的应用进行了探讨。

    关键词：卧螺离心机；拟薄水铝石；应用

    中图分类号：TQ051.8文献标识码：B文章编号：1005-8265（2010）01-0044-02

    中国铝业山东分公司采用板框压滤机作为拟薄水铝石生产的分离设备，板框过滤机具有自动化程度低，生产作业环境差，员工劳动强度大等缺点。近年来，公司一直致力于引进新型的拟薄水铝石分离设备替代板框压滤机。卧螺沉降卸料离心机以液固分离速度快、能长期连续运转、无滤网和滤布、维修方便等优点赢得了公司的青睐。为此我们就卧螺离心机在拟薄水铝石生产中的应用进行了试验和探讨。

    1·卧螺沉降卸料离心机的结构和原理[1]

    1.1离心机的结构

    卧螺沉降离心机参数见表1，离心机由转鼓、螺旋输送器、液压泵站，主轴承、底座、主轴承、底架、液固相收集腔、上盖、电机传动、变频器电控柜等组成（见图1）。

                 

    1.2离心机的工作原理

    首先启动液压泵站，液压差速器中的油马达运转，拖动螺旋先于一个差速△N（2～20 RPM之内可调和自动补偿），然后启动主电机，由变频器逐步升速到额定转速，此时转鼓的转速为N，而螺旋的转速为N+△N,由于螺旋比转鼓快△N，以实现螺旋卸出固相沉渣的功能。当主机稳定运行时，可开启阀门，经流量调节，悬浮液由进料管进入离心机，经螺旋加速斗加速后再进入转鼓内，在强大的离心力场作用下，比重大的固相粒子甩在沉降壁面上，并很快沉积到转鼓的内壁上，经螺旋推动，沉渣不断地被推向转鼓小端，从出渣口经固相收集罩壳排出，实现连续自动快速分离。

                 

    2·试验目的和控制指标

    2.1试验目的

    考察卧螺沉降卸料离心机分离拟薄水铝石浆料的可行性，与板框压滤机各项性能指标作对比。

    2.2试验控制的目标参数

    清液浮游物＜1 g/L

    滤饼含液量＜45％

    2.3影响控制目标参数的因素

    2.3.1转鼓转速n

    提高转速n，分离因素（Fr＝r·ω2/g）上升，改善分离效果，进料量可加大或清液浮游物减少,但离心机的振动和噪音增加，机器使用寿命降低和能耗增加，一般在满足工艺控制目标参数情况下，选用合适的转速。n可任意调节。

    2.3.2螺旋和转鼓差转速△N

    △N小，螺旋对流体扰动小，分离效果好，固相沉渣在干燥区的停留时间长，滤饼水份少，但固相排渣能力下降，易产生堵料：反之△N增大，螺旋对流体扰动大，分离效果差，固相沉渣在转鼓中停留时间短，滤饼水份增大，但固相排渣能力增加。差转速△N一般根据物料固含的大小来选择。物料固含大，△N大；物料固含小△N小。△N可随机调节。

    2.3.3溢流板直径D

    转鼓大端溢流板直径的调节，能改变转鼓沉降区和干燥区的有效长度，D小，则液池深，沉降区增大，干燥区小，清液浮游物减少，滤饼水份增加；D大，则液池浅，沉降区就小，干燥区增加，清液浮游物增加，滤饼水份减少。通常按工艺控制参数合理调节。必须停机调节。

    2.3.4进料量Q

    进料量Q和离心机性能既和转鼓转速n，螺旋和转鼓差转速△N溢流板直径D和最大排渣能力（m3/h）有关外，又和控制目标中清液的浮游物指标和滤饼水份有关，以及所处理的物料物性（固含量、可离心分离的固体量（和固体颗粒直径有关），温度∝粘度、液固两相比重差等）有关。

    2.3.5长径比（L/D）

    即转鼓有效工作长度L和转鼓直径D之比（L/D），长径比越大，产能越高。本次试验机的长径比为1550/350≈4.4。

    3·试验方案及结果

    使用不同工序的拟薄水铝石浆液（既：拟薄水铝石老化液、拟薄水铝石一次浆液）进行试验，通过调整进料量、进料固含、转速等参数，考察滤饼含液量、清夜浮游物指标，并与板框压滤机做对比分析。试验结果见表2～表4。



    4·结果讨论

    4.1拟薄水铝石老化液试验

    在进料量1.2 m3/h以下时，滤液浮游物小于1 g/L,滤饼含液量平均为：73.6％，较板框压滤机高2.96％。

    4.2拟薄水铝石一次浆液试验

    在进料量3 m3/h以下时，滤液浮游物小于1 g/L,4.3卧螺离心机和板框压滤机优缺点比较卧螺离心机的优点：自动化程度高，劳动强度低，占地面积小；物料在机中分离，基本可做到密封输送、蒸汽散发少、环境改善；经试验测算老化液分离能耗小于2 kWh/m3，一次浆液分离能耗小于1 kWh/m3；因无滤布，维修周期较长，大约3～6个月。

    卧螺离心机的缺点：滤饼含液量较板框大1.95～2.96％；维修技术要求高，较板框复杂，单次维修费用高；初次投资费用高。

    5·结论

    拟薄水老化液和一次浆液可用卧螺离心机进行固液二相离心沉降分离；滤饼含液量较板框高2％～3％；根据折算若采用大长径比（L/D=5）卧螺离心机，拟薄水铝石老化液分离能力可达到12～15 m3/h，拟薄水铝石一次浆液分离能力可达到25～30 m3/h，能耗可进一步降低。

    卧螺离心机应用时，原则上单机单泵配套应用，进料泵最好用耐碱性的螺杆泵或隔膜泵，进料量可用变频调速自动控制，这两种泵的效率一般都大于90%,而离心泵的效率小于70％，浆液粘度越高，效率越低。因此可采取更换进料泵、增加变频调速装置的方法，达到节能和自动控制的效果。滤饼含液量平均为：72.7％，较板框压滤机高1.95％。