卧螺离心机在碱渣固液分离中的应用

1 前言

蒸馏废液是氨碱法纯碱生产过程中产生的废弃物，每生产一吨纯碱需要排放蒸馏废液10m³。目前国内纯碱行业大多数采用板框压滤机对氨碱法纯碱生产的废液进行处理，其缺点是间歇式工作效率低、现场工作环境恶劣、占地面积大、设备故障率高、滤布消耗大、劳动强度大等，同时滤饼含水量较高造成废渣利用率较低。

卧螺离心机是一种卧式螺旋卸料、连续操作的高效离心分离设备，一般可分为卧式螺旋过滤离心机和卧式螺旋沉降离心机。卧螺离心机具有处理能力大、能连续作业、自动化程度高、对物料适应能力强及脱水效果好等特点，在固液分离领域得到了广泛的使用和推广。

2 卧螺离心机介绍

2.1 基本结构和工作原理

卧螺离心机为逆流卧式螺旋卸料沉降离心机，主要有转鼓、螺旋推料器、液压差速器系统、液位挡板、驱动系统及控制系统等组成。

卧螺离心机是利用固液两相的密度差，在离心力的作用下，加快固相颗粒的沉降速度来实现固液分离的。

物料通过中央进料管进入离心机，在主驱动电机带动下进行高速旋转从而形成离心力，由于离心力的作用，物料中密度大的固体颗粒物沉积在转鼓的内壁上。螺旋体通过液压差速器驱动与转鼓作不等速的相对运动，螺旋体不断将沉积在转鼓内壁上的固体颗粒物刮下来输送至转鼓的锥段出料口，并从排渣口推出。分离后的清液经过螺旋体螺旋内液层通道从转鼓溢流口排出，从而实现固液分离过程。

2.2 技术参数

CS30-4TL型卧螺离心机技术参数如下表所示，其性能满足氨碱企业蒸馏废液固液分离技术要求。

3 蒸馏废液性质及工艺流程

3.1 蒸馏废液性质

蒸馏废液的固含量100g/l，其中液相主要成分：NaCl、CaCl2、NH3·H20，固相主要成分：Ca0、CaC03、CaS04、Mg(OH)2、SiO2等杂质。固相物中90%的颗粒粒径在1～100μm范围内，并呈正态分布，平均粒径31.6μm。pH值11.3，温度80℃。

3.2 工艺流程

蒸馏废液通过输送泵经进料管进入卧螺离心机，同时将配置合格的絮凝剂溶液经螺杆泵输送至卧螺离心机进料管线，蒸馏废液与絮凝剂经入料管道混合均匀后进入离心机转鼓内，由于转子高速旋转，在离心力的作用下，密度较大固体颗粒沉降到转鼓内壁，通过螺旋输送至排渣口；滤液从转鼓大端排出，实现固液分离。

4 影响卧螺离心机运行效果的因素

4.1 进料量

离心机的进料量越大，物料在离心机的停留时间越短，分离效果越差。CS30-4TL型卧螺离心机的额定处理量为70m³/h，若超过额定处理量，就会增加螺旋输送负荷，造成转鼓堵塞；若处理量太小，则生产费用相应增加。试验期间，进料量控制在70m³/h左右。

4.2 转鼓长径比

转鼓直径越大，有效长度越长，有效沉降面积越大，离心机的处理能力也越大，物料在转鼓内的停留时间也越长，在相同的转速下，其分离因数就越大，分离效果越好。通常转鼓直径介于200～1000mm，长径比介于3～4。

4.3 转鼓半锥角

在离心机转鼓内沉降的滤饼沿转鼓锥端推向出料口，由于离心力的作用，受到向下滑动的回流力。半锥角越大，干燥区长度短，脱水时间短，滤饼含水率高，但其沉降长度大，沉降面积增大，滤液质量较好。反之，如果半锥角小，则干燥区长度长，脱水时间长，滤饼含水率低，滤液质量较差。从澄清效果来讲，要求锥角尽可能大一些；而从输渣和脱水效果来讲，要求锥角尽可能小一些。对于难分离的物料半锥角一般在6°以内，以便降低沉渣的回流速度。对普通物料半锥角在10°以内就能保证沉渣的顺利输送。

4.4 转鼓转速

卧螺离心机是依靠转鼓高速旋转产生强大离心力，使料浆的固相物沉积在转鼓内壁，实现固液分离，因此转鼓转速是离心机运行的重要参数。转鼓转速越大，离心力越大，分离效果越好。但转速过大会影响物料中絮凝剂的作用，反而降低脱水效果，同时转速过高，对设备的磨损增大，动力消耗、振动及噪音也会相应增加，因此在离心机运行过程中应选择合适的转鼓转速。

4.5 差速度

差速度是转鼓转速与螺旋推料器转速的差值，对离心机的排渣能力、滤饼水分和滤液质量起至关重要的作用，是离心机运行的重要参数，需要根据实际运行情况进行调节。一般差速度增大，有利于提高排渣能力，但脱水时间缩短，滤饼含水率大，滤液质量较差；差速度减小，料浆在转鼓的停留时间增大，脱水时间延长，滤饼含水率小，滤液质量较好，但会增加螺旋推料的负荷，离心机容易造成堵料现象。差速度大小应根据物料性质、处理量大小、处理要求及离心机结构参数来确定。

4.6 液环层厚度

转鼓大直径端上清液排出口安装可调节的溢流堰板，可对转鼓中的液池深度进行调节。液环层厚度直接影响离心机的有效沉降容积和干燥区长度。液环层厚度增加，沉降面积增大，物料在机内停留时间相应增加，滤液质量提高，但物料在机内的干燥区长度缩短，导致滤饼水分增大。因此应选择合适的液环层厚度，使滤饼水分与滤液质量达到较佳组合。

4.7 物料性质

物料颗粒直径越大，分离效果较好；物料湿度越高，液相黏度越低，有利于分离；絮凝剂会增加物料浆液的混合黏度，但也能显著改善颗粒的沉降效果，因此要合理选择絮凝剂的用法和用量，避免不必要的运行成本。

5 卧螺离心机连续运行试验

通过对离心机运行工况和分离效果的考察，确定了较佳的运行操作参数。为评价卧螺离心机可代替板框压滤机的可行性，进行了长时间连续运行试验。试验结果表明，蒸氨废液经卧螺离心机固液分离后，平均滤饼含水率为45.62%，滤液质量较好。卧螺离心机进料中加入絮凝剂，使得蒸氨废液料浆中的细颗粒团聚成较大的颗粒或絮状物，显著改善离心机的分离效果。在试验过程中，离心机运行平稳，卧螺离心机*可代替板框压滤机。

6 结论

（1）采用卧螺离心机对蒸氨废液进行固液分离，转鼓长径比、转鼓半锥角、转鼓转速、差速度、液环厚度是影响分离效果的重要操作参数。

（2）卧螺离心机的运行参数应根据工艺要求滤饼含水率、滤液质量、运行成本等因素来确定，并综合考虑影响离心机脱水效果的诸多相互制约的因素。

（3）卧螺离心机对蒸氨废液进行固液分离，处理能力大，分离效果好，运行平稳，自动化程度高，说明卧螺离心机*可代替板框压滤机