臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)應(yīng)用于鹽泥分離

王福航

（大化集團(tuán)大連化工股份有限公司，遼寧 大連 116308）

大化集團(tuán)的60萬t／a聯(lián)堿裝置，采用原鹽洗滌流程。原鹽在進(jìn)入系統(tǒng)使用前，必須經(jīng)過洗滌精制，除去其中大部分的鈣、鎂及水不溶物等雜質(zhì)，保證合格洗鹽進(jìn)入聯(lián)堿系統(tǒng)，洗鹽的澄清洗滌水采用的是石灰——純堿法分步鹽水精制工藝流程，除去可溶性鈣、鎂雜質(zhì)。所有原鹽洗滌和鹽水精制產(chǎn)生的鹽泥經(jīng)過沉淀后，由板框壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離，液體回收，固體鹽泥汽車外排。目前由于原鹽質(zhì)量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，泥沙及除去鈣、鎂所產(chǎn)生的鹽泥量大，洗滌鹽水澄清及板框壓濾機(jī)能力不足，嚴(yán)重影響系統(tǒng)生產(chǎn)能力和生產(chǎn)消耗，并且對純堿和氯化銨產(chǎn)品質(zhì)量造成影響。

1 鹽泥的組成及性質(zhì)的研究

鹽泥主要由原鹽中夾帶的泥沙（主要成分是鐵鋁氧化物及酸不溶物），除去原鹽中鈣鎂硫酸根離子所產(chǎn)生的碳酸鈣、氫氧化鎂、硫酸鈣及過量的氫氧化鈣等組成，其整體顯堿性，pH值為14，固液比5%～15%，溫度25～45℃，顆粒直徑分布廣，為厘米級到微米級。

表1 鹽泥粒度分布表

2 固液分離技術(shù)及設(shè)備的研究

為了能高效地將含鈣、鎂和泥沙的混合液分離，提高洗鹽能力和質(zhì)量，我們對目前已經(jīng)工業(yè)化的固液分離技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行了研究。各種固液分離設(shè)備均有各自的優(yōu)劣勢。

表2 固液分離設(shè)備性能比較

3 新型臥螺離心機(jī)主要構(gòu)造及特點(diǎn)

通過對鹽泥性質(zhì)的研究及各種固液分離設(shè)備的對比，結(jié)合我廠鹽泥分離的現(xiàn)狀，我們選擇了占地面積小、能力大、運(yùn)行成本低的臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)。通過試驗(yàn)并與天圣環(huán)保工程（成都）有限公司工程技術(shù)人員共同技術(shù)攻關(guān)，研制和開發(fā)出了適用于純堿鹽泥分離的臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)。

3.1 技術(shù)規(guī)格性能參數(shù)

3.1.1 分離介質(zhì)性質(zhì)

進(jìn)料濃度：5%～15%

pH值：14

介質(zhì)溫度：25～45℃

3.1.2 運(yùn)行參數(shù)

單機(jī)處理能力：80m3／h

離心分離后泥餅含水率：≤45%

離心分離后分離液懸浮物含量：≤0.5%

固體回收率：≥95%

離心機(jī)沖洗水壓：2～3Bar

噪音：≤85dB（距離離心機(jī)周邊1m處）

3.1.3 離心機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)

轉(zhuǎn)鼓直徑：660mm

外形尺寸（L×B×H）：5 500mm×1 406mm×1 561mm

長徑比：4.0：1

分離因數(shù)：Max3 000g額定轉(zhuǎn)速：2 850rpm

液壓差速器額定扭矩：39 630Nm

差轉(zhuǎn)速：1～25rpm

差速調(diào)節(jié)精度：0.1

驅(qū)動方式：主機(jī)（變頻）＋輔機(jī)（液壓差速器）

額定功率：110（主機(jī)）＋55（輔機(jī)）kW

3.2 主要構(gòu)造及特點(diǎn)

離心機(jī)主要部件有：轉(zhuǎn)鼓、螺旋推料器、主驅(qū)動電機(jī)、液壓差速器系統(tǒng)、外殼、底座、隔振器、連接件及控制系統(tǒng)等。根據(jù)鹽泥性質(zhì)研發(fā)的新型臥螺離心機(jī)各部件的特點(diǎn)如下：

3.2.1 轉(zhuǎn)鼓

轉(zhuǎn)鼓由直轉(zhuǎn)鼓和錐轉(zhuǎn)鼓組成。轉(zhuǎn)鼓大端內(nèi)徑為660mm。確定新型臥螺離心機(jī)長徑比：4.0∶1，使其適應(yīng)純堿行業(yè)鹽泥分離的特殊要求。轉(zhuǎn)鼓采用最小抗拉強(qiáng)度660MPa的雙相不銹鋼離心鑄造。

轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁采用縱向不銹鋼抗磨條進(jìn)行保護(hù)。

固體進(jìn)出料口采用可更換的碳化鎢成型套件進(jìn)行保護(hù)。

3.2.2 螺旋推料器

螺旋推料器中心軸為離心鑄造或鍛造。螺旋推料器軸承潤滑由潤滑脂潤滑。螺旋推料器中心軸上安裝有316L不銹鋼材質(zhì)螺旋葉片。

推料器內(nèi)的進(jìn)料區(qū)域采用可更換的碳化鎢嵌件進(jìn)行抗磨損保護(hù)。

推料器葉片的接近表面邊緣噴涂碳化鎢硬質(zhì)合金粉做抗磨損保護(hù)。

3.2.3 液壓差速器系統(tǒng)

液壓差速器系統(tǒng)提供推料器和轉(zhuǎn)鼓之間的轉(zhuǎn)速差。選擇美國進(jìn)口的ROTODIFF液壓差速器，并確定液壓差速器額定扭矩為39 630Nm，差速調(diào)節(jié)精確可靠，差轉(zhuǎn)速范圍1～25r／min，精度可以達(dá)到0.1r／min。

該液壓系統(tǒng)獨(dú)立驅(qū)動螺旋推料器，采用水冷卻方式降低油溫。液壓螺旋推料器驅(qū)動的設(shè)計(jì)使螺旋推料驅(qū)動順序上不需要任何機(jī)械齒輪減速機(jī)。液壓驅(qū)動系統(tǒng)可在速度模式或扭矩模式下運(yùn)行?？梢源_保最好的泥餅脫水效果，并且不會堵塞離心機(jī)。

3.2.4 外殼

離心機(jī)外殼材質(zhì)采用316L不銹鋼。外殼提供了一個完整的屏蔽以降低離心機(jī)運(yùn)行時產(chǎn)生的噪音，離心機(jī)產(chǎn)生的噪音在距離離心機(jī)一米以外≤85 dB。

在固體和液體兩端隔艙內(nèi)，離心機(jī)外殼安裝有符合外形尺寸的不銹鋼耐磨襯墊。

為減少潑濺和空氣泄漏，在外殼上、下部分的交接處安裝有橡膠墊片或密封材料。

3.2.5 研制了適用于鹽泥絮凝劑的調(diào)配裝置

研發(fā)了鹽泥分離用絮凝劑熟化配制和添加系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了添加的自動控制。不僅能讓藥劑得到充分的熟化溶解，添加劑量更加準(zhǔn)確，使臥螺離心機(jī)的分離效果好，運(yùn)行成本也可以大大的降低。

4 鹽泥分離用臥螺離心機(jī)的應(yīng)用

大化集團(tuán)大連化工股份有限公司經(jīng)過試運(yùn)行、研究和論證確認(rèn)，臥螺離心機(jī)能夠滿足鹽泥分離要求。于2012年初與天圣環(huán)保工程（成都）有限公司簽訂合同，委托其制造共同開發(fā)的鹽泥分離用臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)，10月投入生產(chǎn)，取得很好的效果。

4.1 工藝流程描述

將新型臥式螺旋沉降離心機(jī)應(yīng)用于洗鹽廢液分離提高了洗鹽系統(tǒng)的廢液分離能力，降低鹽泥水分，降低了一次和二次鹽水濁度，進(jìn)而提高了原鹽洗滌效率，保證洗鹽質(zhì)量，最終降低純堿和氯化銨產(chǎn)品的水不溶物，滿足了顧客要求。鹽水精制及臥式螺旋沉降離心機(jī)流程如下：

4.2 新離心機(jī)試運(yùn)行

新型臥式螺旋沉降離心機(jī)于2012年10月10日安裝完畢，并進(jìn)行試運(yùn)行，以積累運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，試運(yùn)行數(shù)據(jù)表3。

1）通過試運(yùn)行確定了適用于鹽泥分離用臥螺離心機(jī)的絮凝劑品種、配制濃度及添加比例。

由于鹽泥呈堿性，正電荷居多，離心機(jī)處理鹽泥必須使用陰離子絮凝劑，同時確定絮凝劑的配置濃度為（1～2.5）‰。

2）專門的絮凝劑配藥裝置，使流量能應(yīng)做到精確控制，不僅是降低消耗和成本，而且通過控制絮凝劑的加入量還不影響濾液的質(zhì)量。同時可以增加絮凝劑熟化率，有利于提高分離物料的含固率和清液的回收率。

3）出料堰板針對不同情況物料進(jìn)行調(diào)節(jié)，可提高濾液質(zhì)量和濾餅含固率。

4）試運(yùn)行證明，臥螺離心機(jī)分離鹽泥，能連續(xù)生產(chǎn)，處理量大，操作簡單方便。在處理過程中，人員勞動強(qiáng)度小，人手用量少，工作環(huán)境好，勞動成本低。

4.3 離心機(jī)的運(yùn)行結(jié)果

結(jié)合試運(yùn)行發(fā)現(xiàn)的問題，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際，不斷摸索調(diào)試，尋找規(guī)律，通過調(diào)整離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速、調(diào)整轉(zhuǎn)筒與螺旋輸送器之間的差轉(zhuǎn)速、改變離心機(jī)的進(jìn)料量等措施，保證泥餅含固率和濾液濁度指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

表3 新型臥式螺旋沉降離心機(jī)試運(yùn)行數(shù)據(jù)

表4 2013年4～10月鹽泥分離指標(biāo)

5 效益分析

1）臥式螺旋沉降離心機(jī)使用周期長，維護(hù)簡便，比板框壓濾可節(jié)約設(shè)備維護(hù)34.88萬元。

2）節(jié)省新建鹽水澄清設(shè)備的費(fèi)用。臥螺離心機(jī)能力較大，并且對濾液有澄清能力，因此，避免新建一套鹽水澄清設(shè)備（澄清面積為175m2的鹽水澄清桶的建設(shè)費(fèi)用為300萬元）。

3）鹽泥分離用臥式離心機(jī)主機(jī)功率110kW，單臺即可滿足生產(chǎn)。而板框壓濾機(jī)則需要3臺同時運(yùn)行，每臺的功率為110kW。

4）由于臥式離心機(jī)能力大，能夠滿足洗滌的鹵水處理要求，提高處理后鹵水質(zhì)量，避免鹽泥排放帶來的損失，同時回收的二次鹽水應(yīng)用于制堿，提高系統(tǒng)鈉離子濃度，形成我廠聯(lián)堿獨(dú)特的二次加鹽新技術(shù)。

6 存在的問題及改進(jìn)方向

鹽泥分離用臥螺離心機(jī)應(yīng)用于大化60萬t／a聯(lián)堿的鹽泥分離后，取得較好效果，完全能夠滿足鹽泥分離和濾液澄清的要求，提高了洗鹽質(zhì)量，但也存在一些問題。

1）整套設(shè)備應(yīng)用于鹽泥分離生產(chǎn)時間較短，需要在今后的生產(chǎn)實(shí)踐中不斷摸索經(jīng)驗(yàn)，使其進(jìn)一步完善。

2）由于臥螺離心機(jī)自動化程度較高，對操作工的素質(zhì)要求相對較高。

3）針對純堿生產(chǎn)廢水腐蝕性大的特性，對已選定的耐腐蝕、耐磨損設(shè)備材質(zhì)，需進(jìn)一步考察。

4）鹽泥中雜物較多，增設(shè)過濾裝置，保證臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)的運(yùn)行周期。