卧式螺旋卸料沉降离心机应用于盐泥分离

王福航

（大化集团大连化工股份有限公司，辽宁 大连 116308）

大化集团的60万t／a联碱装置，采用原盐洗涤流程。原盐在进入系统使用前，必须经过洗涤精制，除去其中大部分的钙、镁及水不溶物等杂质，保证合格洗盐进入联碱系统，洗盐的澄清洗涤水采用的是石灰——纯碱法分步盐水精制工艺流程，除去可溶性钙、镁杂质。所有原盐洗涤和盐水精制产生的盐泥经过沉淀后，由板框压滤机进行固液分离，液体回收，固体盐泥汽车外排。目前由于原盐质量达不到设计要求，泥沙及除去钙、镁所产生的盐泥量大，洗涤盐水澄清及板框压滤机能力不足，严重影响系统生产能力和生产消耗，并且对纯碱和氯化铵产品质量造成影响。

1 盐泥的组成及性质的研究

盐泥主要由原盐中夹带的泥沙（主要成分是铁铝氧化物及酸不溶物），除去原盐中钙镁硫酸根离子所产生的碳酸钙、氢氧化镁、硫酸钙及过量的氢氧化钙等组成，其整体显碱性，pH值为14，固液比5%～15%，温度25～45℃，颗粒直径分布广，为厘米级到微米级。

表1 盐泥粒度分布表

2 固液分离技术及设备的研究

为了能高效地将含钙、镁和泥沙的混合液分离，提高洗盐能力和质量，我们对目前已经工业化的固液分离技术和设备进行了研究。各种固液分离设备均有各自的优劣势。

表2 固液分离设备性能比较

3 新型卧螺离心机主要构造及特点

通过对盐泥性质的研究及各种固液分离设备的对比，结合我厂盐泥分离的现状，我们选择了占地面积小、能力大、运行成本低的卧式螺旋卸料沉降离心机。通过试验并与天圣环保工程（成都）有限公司工程技术人员共同技术攻关，研制和开发出了适用于纯碱盐泥分离的卧式螺旋卸料沉降离心机。

3.1 技术规格性能参数

3.1.1 分离介质性质

进料浓度：5%～15%

pH值：14

介质温度：25～45℃

3.1.2 运行参数

单机处理能力：80m3／h

离心分离后泥饼含水率：≤45%

离心分离后分离液悬浮物含量：≤0.5%

固体回收率：≥95%

离心机冲洗水压：2～3Bar

噪音：≤85dB（距离离心机周边1m处）

3.1.3 离心机设计参数

转鼓直径：660mm

外形尺寸（L×B×H）：5 500mm×1 406mm×1 561mm

长径比：4.0：1

分离因数：Max3 000g额定转速：2 850rpm

液压差速器额定扭矩：39 630Nm

差转速：1～25rpm

差速调节精度：0.1

驱动方式：主机（变频）＋辅机（液压差速器）

额定功率：110（主机）＋55（辅机）kW

3.2 主要构造及特点

离心机主要部件有：转鼓、螺旋推料器、主驱动电机、液压差速器系统、外壳、底座、隔振器、连接件及控制系统等。根据盐泥性质研发的新型卧螺离心机各部件的特点如下：

3.2.1 转鼓

转鼓由直转鼓和锥转鼓组成。转鼓大端内径为660mm。确定新型卧螺离心机长径比：4.0∶1，使其适应纯碱行业盐泥分离的特殊要求。转鼓采用最小抗拉强度660MPa的双相不锈钢离心铸造。

转鼓内壁采用纵向不锈钢抗磨条进行保护。

固体进出料口采用可更换的碳化钨成型套件进行保护。

3.2.2 螺旋推料器

螺旋推料器中心轴为离心铸造或锻造。螺旋推料器轴承润滑由润滑脂润滑。螺旋推料器中心轴上安装有316L不锈钢材质螺旋叶片。

推料器内的进料区域采用可更换的碳化钨嵌件进行抗磨损保护。

推料器叶片的接近表面边缘喷涂碳化钨硬质合金粉做抗磨损保护。

3.2.3 液压差速器系统

液压差速器系统提供推料器和转鼓之间的转速差。选择美国进口的ROTODIFF液压差速器，并确定液压差速器额定扭矩为39 630Nm，差速调节精确可靠，差转速范围1～25r／min，精度可以达到0.1r／min。

该液压系统独立驱动螺旋推料器，采用水冷却方式降低油温。液压螺旋推料器驱动的设计使螺旋推料驱动顺序上不需要任何机械齿轮减速机。液压驱动系统可在速度模式或扭矩模式下运行。可以确保最好的泥饼脱水效果，并且不会堵塞离心机。

3.2.4 外壳

离心机外壳材质采用316L不锈钢。外壳提供了一个完整的屏蔽以降低离心机运行时产生的噪音，离心机产生的噪音在距离离心机一米以外≤85 dB。

在固体和液体两端隔舱内，离心机外壳安装有符合外形尺寸的不锈钢耐磨衬垫。

为减少泼溅和空气泄漏，在外壳上、下部分的交接处安装有橡胶垫片或密封材料。

3.2.5 研制了适用于盐泥絮凝剂的调配装置

研发了盐泥分离用絮凝剂熟化配制和添加系统，实现了添加的自动控制。不仅能让药剂得到充分的熟化溶解，添加剂量更加准确，使卧螺离心机的分离效果好，运行成本也可以大大的降低。

4 盐泥分离用卧螺离心机的应用

大化集团大连化工股份有限公司经过试运行、研究和论证确认，卧螺离心机能够满足盐泥分离要求。于2012年初与天圣环保工程（成都）有限公司签订合同，委托其制造共同开发的盐泥分离用卧式螺旋卸料沉降离心机，10月投入生产，取得很好的效果。

4.1 工艺流程描述

将新型卧式螺旋沉降离心机应用于洗盐废液分离提高了洗盐系统的废液分离能力，降低盐泥水分，降低了一次和二次盐水浊度，进而提高了原盐洗涤效率，保证洗盐质量，最终降低纯碱和氯化铵产品的水不溶物，满足了顾客要求。盐水精制及卧式螺旋沉降离心机流程如下：

4.2 新离心机试运行

新型卧式螺旋沉降离心机于2012年10月10日安装完毕，并进行试运行，以积累运行经验，试运行数据表3。

1）通过试运行确定了适用于盐泥分离用卧螺离心机的絮凝剂品种、配制浓度及添加比例。

由于盐泥呈碱性，正电荷居多，离心机处理盐泥必须使用阴离子絮凝剂，同时确定絮凝剂的配置浓度为（1～2.5）‰。

2）专门的絮凝剂配药装置，使流量能应做到精确控制，不仅是降低消耗和成本，而且通过控制絮凝剂的加入量还不影响滤液的质量。同时可以增加絮凝剂熟化率，有利于提高分离物料的含固率和清液的回收率。

3）出料堰板针对不同情况物料进行调节，可提高滤液质量和滤饼含固率。

4）试运行证明，卧螺离心机分离盐泥，能连续生产，处理量大，操作简单方便。在处理过程中，人员劳动强度小，人手用量少，工作环境好，劳动成本低。

4.3 离心机的运行结果

结合试运行发现的问题，根据生产实际，不断摸索调试，寻找规律，通过调整离心机转鼓的转速、调整转筒与螺旋输送器之间的差转速、改变离心机的进料量等措施，保证泥饼含固率和滤液浊度指标达到设计要求。

表3 新型卧式螺旋沉降离心机试运行数据

表4 2013年4～10月盐泥分离指标

5 效益分析

1）卧式螺旋沉降离心机使用周期长，维护简便，比板框压滤可节约设备维护34.88万元。

2）节省新建盐水澄清设备的费用。卧螺离心机能力较大，并且对滤液有澄清能力，因此，避免新建一套盐水澄清设备（澄清面积为175m2的盐水澄清桶的建设费用为300万元）。

3）盐泥分离用卧式离心机主机功率110kW，单台即可满足生产。而板框压滤机则需要3台同时运行，每台的功率为110kW。

4）由于卧式离心机能力大，能够满足洗涤的卤水处理要求，提高处理后卤水质量，避免盐泥排放带来的损失，同时回收的二次盐水应用于制碱，提高系统钠离子浓度，形成我厂联碱独特的二次加盐新技术。

6 存在的问题及改进方向

盐泥分离用卧螺离心机应用于大化60万t／a联碱的盐泥分离后，取得较好效果，完全能够满足盐泥分离和滤液澄清的要求，提高了洗盐质量，但也存在一些问题。

1）整套设备应用于盐泥分离生产时间较短，需要在今后的生产实践中不断摸索经验，使其进一步完善。

2）由于卧螺离心机自动化程度较高，对操作工的素质要求相对较高。

3）针对纯碱生产废水腐蚀性大的特性，对已选定的耐腐蚀、耐磨损设备材质，需进一步考察。

4）盐泥中杂物较多，增设过滤装置，保证卧式螺旋卸料沉降离心机的运行周期。