臥式螺旋卸料沉降離心機應用于鹽泥分離

王福航

（大化集團大連化工股份有限公司，遼寧 大連 116308）

大化集團的60萬t／a聯堿裝置，采用原鹽洗滌流程。原鹽在進入系統使用前，必須經過洗滌精制，除去其中大部分的鈣、鎂及水不溶物等雜質，保證合格洗鹽進入聯堿系統，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。所有原鹽洗滌和鹽水精制產生的鹽泥經過沉淀后，由板框壓濾機進行固液分離，液體回收，固體鹽泥汽車外排。目前由于原鹽質量達不到設計要求，泥沙及除去鈣、鎂所產生的鹽泥量大，洗滌鹽水澄清及板框壓濾機能力不足，嚴重影響系統生產能力和生產消耗，并且對純堿和氯化銨產品質量造成影響。

1 鹽泥的組成及性質的研究

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 固液分離技術及設備的研究

為了能高效地將含鈣、鎂和泥沙的混合液分離，提高洗鹽能力和質量，我們對目前已經工業化的固液分離技術和設備進行了研究。各種固液分離設備均有各自的優劣勢。

表2 固液分離設備性能比較

3 新型臥螺離心機主要構造及特點

通過對鹽泥性質的研究及各種固液分離設備的對比，結合我廠鹽泥分離的現狀，我們選擇了占地面積小、能力大、運行成本低的臥式螺旋卸料沉降離心機。通過試驗并與天圣環保工程（成都）有限公司工程技術人員共同技術攻關，研制和開發出了適用于純堿鹽泥分離的臥式螺旋卸料沉降離心機。

3.1 技術規格性能參數

3.1.1 分離介質性質

進料濃度：5%～15%

pH值：14

介質溫度：25～45℃

3.1.2 運行參數

單機處理能力：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%

離心機沖洗水壓：2～3Bar

噪音：≤85dB（距離離心機周邊1m處）

3.1.3 離心機設計參數

轉鼓直徑：660mm

外形尺寸（L×B×H）：5 500mm×1 406mm×1 561mm

長徑比：4.0：1

分離因數：Max3 000g額定轉速：2 850rpm

液壓差速器額定扭矩：39 630Nm

差轉速：1～25rpm

差速調節精度：0.1

驅動方式：主機（變頻）＋輔機（液壓差速器）

額定功率：110（主機）＋55（輔機）kW

3.2 主要構造及特點

離心機主要部件有：轉鼓、螺旋推料器、主驅動電機、液壓差速器系統、外殼、底座、隔振器、連接件及控制系統等。根據鹽泥性質研發的新型臥螺離心機各部件的特點如下：

3.2.1 轉鼓

轉鼓由直轉鼓和錐轉鼓組成。轉鼓大端內徑為660mm。確定新型臥螺離心機長徑比：4.0∶1，使其適應純堿行業鹽泥分離的特殊要求。轉鼓采用最小抗拉強度660MPa的雙相不銹鋼離心鑄造。

轉鼓內壁采用縱向不銹鋼抗磨條進行保護。

固體進出料口采用可更換的碳化鎢成型套件進行保護。

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不銹鋼材質螺旋葉片。

推料器內的進料區域采用可更換的碳化鎢嵌件進行抗磨損保護。

推料器葉片的接近表面邊緣噴涂碳化鎢硬質合金粉做抗磨損保護。

3.2.3 液壓差速器系統

液壓差速器系統提供推料器和轉鼓之間的轉速差。選擇美國進口的ROTODIFF液壓差速器，并確定液壓差速器額定扭矩為39 630Nm，差速調節精確可靠，差轉速范圍1～25r／min，精度可以達到0.1r／min。

該液壓系統獨立驅動螺旋推料器，采用水冷卻方式降低油溫。液壓螺旋推料器驅動的設計使螺旋推料驅動順序上不需要任何機械齒輪減速機。液壓驅動系統可在速度模式或扭矩模式下運行。可以確保最好的泥餅脫水效果，并且不會堵塞離心機。

3.2.4 外殼

離心機外殼材質采用316L不銹鋼。外殼提供了一個完整的屏蔽以降低離心機運行時產生的噪音，離心機產生的噪音在距離離心機一米以外≤85 dB。

在固體和液體兩端隔艙內，離心機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配裝置

研發了鹽泥分離用絮凝劑熟化配制和添加系統，實現了添加的自動控制。不僅能讓藥劑得到充分的熟化溶解，添加劑量更加準確，使臥螺離心機的分離效果好，運行成本也可以大大的降低。

4 鹽泥分離用臥螺離心機的應用

大化集團大連化工股份有限公司經過試運行、研究和論證確認，臥螺離心機能夠滿足鹽泥分離要求。于2012年初與天圣環保工程（成都）有限公司簽訂合同，委托其制造共同開發的鹽泥分離用臥式螺旋卸料沉降離心機，10月投入生產，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應用于洗鹽廢液分離提高了洗鹽系統的廢液分離能力，降低鹽泥水分，降低了一次和二次鹽水濁度，進而提高了原鹽洗滌效率，保證洗鹽質量，最終降低純堿和氯化銨產品的水不溶物，滿足了顧客要求。鹽水精制及臥式螺旋沉降離心機流程如下：

4.2 新離心機試運行

新型臥式螺旋沉降離心機于2012年10月10日安裝完畢，并進行試運行，以積累運行經驗，試運行數據表3。

1）通過試運行確定了適用于鹽泥分離用臥螺離心機的絮凝劑品種、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行調節，可提高濾液質量和濾餅含固率。

4）試運行證明，臥螺離心機分離鹽泥，能連續生產，處理量大，操作簡單方便。在處理過程中，人員勞動強度小，人手用量少，工作環境好，勞動成本低。

4.3 離心機的運行結果

結合試運行發現的問題，根據生產實際，不斷摸索調試，尋找規律，通過調整離心機轉鼓的轉速、調整轉筒與螺旋輸送器之間的差轉速、改變離心機的進料量等措施，保證泥餅含固率和濾液濁度指標達到設計要求。

表3 新型臥式螺旋沉降離心機試運行數據

表4 2013年4～10月鹽泥分離指標

5 效益分析

1）臥式螺旋沉降離心機使用周期長，維護簡便，比板框壓濾可節約設備維護34.88萬元。

2）節省新建鹽水澄清設備的費用。臥螺離心機能力較大，并且對濾液有澄清能力，因此，避免新建一套鹽水澄清設備（澄清面積為175m2的鹽水澄清桶的建設費用為300萬元）。

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

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

6 存在的問題及改進方向

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

1）整套設備應用于鹽泥分離生產時間較短，需要在今后的生產實踐中不斷摸索經驗，使其進一步完善。

2）由于臥螺離心機自動化程度較高，對操作工的素質要求相對較高。

3）針對純堿生產廢水腐蝕性大的特性，對已選定的耐腐蝕、耐磨損設備材質，需進一步考察。

4）鹽泥中雜物較多，增設過濾裝置，保證臥式螺旋卸料沉降離心機的運行周期。