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1 前言

臥式螺旋卸料沉降離心機是用離心沉降原理對懸浮液進行分離、分級的機械設備，由于離心力場比重力場要大幾千倍，因此其性能優(yōu)越，用途廣泛。該機在國際上是五十年代發(fā)明的分離機械，七十年代末我國開始引進。現已在石油、化工、冶金、醫(yī)藥、食品、輕工、建筑、環(huán)保等行業(yè)得到廣泛應用。

2  臥式螺旋卸料沉降離心機在分散染料后處理中的應用

就目前國內而言，臥式螺旋離心機主要應用于液固物料的分離。離心機的應用為引進設備形成正常生產能力創(chuàng)造了必要條件。在長期的摸索后已形成：預粉碎→砂磨鍋砂磨→砂磨機砂磨→離心機分級→高壓均化→噴霧干燥→商品化的先進處理工藝，采用這一工藝產品純度高、粒度均勻，質量上了一個等級，在國內染料行業(yè)中處于領先地位。

由于染料的粒子大小及其分布對染色性能有著很大的影響，尤其是隨著滌綸印染技術的不斷發(fā)展和細旦滌綸纖維的出現，對分散染料的應用性能要求也越來越高，采用先進的后處理加工工藝和設備，這對提高分散染料商品的質量滿足印染技術發(fā)展的要求是十分重要的。離心機在分散染料的分級對于提高分散染料的商品質量和超細纖維用分散染料的篩選中已經并將起到更大的作用。

2.1 采用的臥式螺旋離心機主要技術參數及結構

待分級物料從進料管經進料口進入高速旋轉的轉鼓內，在離心力的作用下分成細相、粗相和沉渣三層。細相從轉鼓大端蓋中的溢流孔溢出并從機殼的細相液出口處流出。粗相從轉鼓大端蓋中的節(jié)流孔排出并從機殼的粗相液出口流出。含特大顆粒和雜質由于離心力的作用沉積在轉鼓內壁上，由螺旋輸送器推向小端從排渣口中排出。

2.2 離心機分級工藝流程

試驗先后對分散金黃E-3RL、分散紅E-4B、分散藍E-4R、分散深藍S-3BG等品質的砂磨液進行分級，分級效果見下表：

從上表可知，各染料分級后，不管是細相還是粗相中的顆粒細度都較原液的細度有了改善。從中得到了啟示，即離心分級實際上由于離心力場的作用，不僅有分離效果，同時還有粉碎效果，這對于在實際生產中確定的工藝與理論上是有很大的差異，對排出的沉渣經過處理再進行染色，發(fā)現根本沒有上色率。實際上沉渣并不含有染料的大顆粒，分離出的是染料合成過程中帶進的機械雜質以及砂磨中玻璃珠損耗后的玻璃粉。這些機械雜質砂磨后混在染料中，因其數量減少，染色時如果染深色影響不大，但染淺色時在織物上會造成色點，例如分散藍E-4R特別明顯，原先國產的分散藍E-4R不能染淺色，但分級后的分散藍E-4R商品不僅能染淺色，甚至能起到雕白作用。

染料分級前后的擴散性，見下表：

從上表可知，分級后，各染料細相的擴散性較原液有了提高，可提高到一級。

分級前后染料的粒度分布，見下表：

用傳統(tǒng)沉降法測定，染料粒徑越小，其機械沉降速度越慢，染料的分散性越好，同時沉降速度還與染浴的粘度有關。粘度太大，染料的細小粒子容易凝聚，粘度太小，沉降速度過快，染料的分散性又會變差。因此染料顆粒大小對染料的高溫分散穩(wěn)定性有著密切的關系。從上表可以看出染料的粒徑分布細相較原液也有了較大的改善。

分級前后商品染料與國外同類產品的粒徑分布比較，見下表：

 從上表可知，示經分級的商品其平均粒徑比較大，這也就是目前我國在染料后處理中采用砂磨鍋所達到的水平，國外商品染料的粒徑在0.5μm左右，經分級后的商品染料的粒徑分布與國外商品染料的粒徑盡管還有差距，但還是有了較大的改善，其染色性能已接近和達到國外同類產品的染色性能。

對分散紅S-5BL后處理各過程的粒徑進行了測定，其中粒徑分析采用窄激光光束，在25℃下測定粒徑。通過計算機算出平均粒徑dz大小，可畫出粒徑分布圖，同時算出對平均粒徑的多分散系數poly，數字愈小表示粒徑分布愈均勻。分配比測定是用50ml注射器將染料分散液試樣加入到各含50ml水和氯仿的三角燒瓶中，搖勻后靜止十分鐘，分別從水層和溶劑層中各取5ml，在分光光度計上測其濃度，按k=Cw/Cs計算出染料在水層和溶劑層中的分配比k來表示染料在分散體系中的細度（式中Cw和Cs分別表示染料在水層和溶劑層中的濃度），k值愈大，染料粒度愈細，可作為生產過程中粒徑監(jiān)控指標和方法，測定結果如下：

 從上表可知，砂磨后的分級，可使染料粒徑分布更為均勻，多分散系數減小，分配比增大。

2.3 結論

分散染料在染浴中的高溫分散穩(wěn)定性取決于初始染料粒徑的大小，小粒徑粒子較易擴散，可視為溶解，但自由能較高，在染色過程中體系的自由能降低時，小顆粒逐漸消失，大粒徑增加而呈多分散狀態(tài)，體系不穩(wěn)定。因此，染料顆粒變細，溶解度提高，分散性增加，勻染性可得到改善。一般來說，染料的粒徑在0.5μm，同時粒徑分布范圍較窄時，其分散性較好，而臥式螺旋離心機既能將較小粒徑的染料顆粒和大粒徑染料顆粒分離開，又大大改善染料的粒徑分布，可以提高分散染料的性能。當然染料顆粒的粒徑不必過細，否則會增加染料后處理的成本，染料顆粒究竟多大，這要根據染料具體品種而定。

用臥式螺旋離心機可以有效地對分散染料進行分級，可以改善砂磨液的粒徑分布，特別是能將染料合成過程中的機械雜質和砂磨過程中由于砂磨珠的損耗而帶進染料中的機械雜質和砂磨過程中由于砂磨珠的損耗而帶進染料中玻璃粉進行有效的分離。從而提高了商品染料的染色性能。分級不僅可使均化器發(fā)揮出更大的效果，同時干燥過程中，對于氣流式噴霧干燥器和壓力式噴霧干燥器能延長噴的使用壽命，對于離心式噴霧干燥器則能延長離心盤的使用壽命，分級已成分散染料后處理新工藝中不可缺少的一個重要環(huán)節(jié)。

3 臥式螺旋離心機在分散劑生產中的應用

萘系分散劑從理論上講，生產過程是不存在廢水的。合成過程中磺化，縮合無廢水產生，中和后的物料其主要成分為成品漿料和硫酸鈣，只有廢渣產生。

事實上，因傳統(tǒng)的生產方式是通過真空抽濾或壓濾機壓濾來進行分離，兩種方式分離雖然是有效的，但是生產過程中會產生大量的廢水，而且廢水CODcr高達數千mg/L。

分析了污水主要來源于過濾后濾袋、濾布的洗滌水，雖然是間隙排放水量不大，但廢水中含有成品組分，因此CODcr較高，造成出水口的水樣經常超標。如上生化處理裝置，一則投資較大，二則所需場地也大，只有在污水的源頭設法，選用臥式螺旋離心機來改進過濾方式。由于該機不用濾袋，這樣不再產生洗滌廢水，從源頭上杜絕了廢水的產生，達到了環(huán)保的要求。

3.1 采用的臥式螺旋卸料沉降離心機主要技術參數

 小樣試驗采用LW220×930臥式離心機進行了試驗，采用的頻率為50Hz，轉速為3000r/min，分離時間為45min，固體殘渣中的含水量為18%，小于大生產抽濾后的固體殘渣中的含水量。之后又進行了批量試驗，處理量為1.2t/h，分離后的物料懸浮物達到要求，固體渣中的含水量為21%。從兩次試驗的結果看，分離是有效的。可以大大改善廢水超標的情況。實際生產中采用了離心機，廢水排放口再也沒有出現超標現象了。

3.2 存在問題

分散劑生產時中和后的漿料黏度較大，沉渣不易排出，文獻報道在分離難分離物料時，只要沉推出液面及干燥段處轉鼓錐增角小于6°，在分離一般物料時小于10°就能保證沉渣順利的輸送，現采用的臥式螺旋沉降離心機干燥段處轉鼓錐增角為8°，實際生產中會發(fā)生堵料，還須經常清理。

3.3 經濟效益和社會效益

老工藝中真空抽濾用的水環(huán)泵電機功率37kW，根據實際生產統(tǒng)計，平均工作時間為4小時，耗電為148度，采用臥式離心機以極小流量工作，耗電約為90度（包括計量泵），全年節(jié)約電費5.7萬元；由于固體渣中的含水量降低10%左右，每噸固體渣中可回收物料40kg，全年可回收成品約50噸，全年回收凈資金20萬元；改真空抽濾為臥式螺旋沉降離心機分離不僅可大幅度降低洗滌污水，一天節(jié)約用水80噸，全年節(jié)水26400噸，全年可節(jié)約水費3萬多元，廢水無超標現象，可減少排污費用，而且對改善勞動條件也十分有利，三項合計可節(jié)約費用29萬元。一套裝置的投資當年即可收回，其經濟效益和社會效益是顯而易見的。

4 結束語

裝備制造業(yè)是工業(yè)發(fā)展的基礎，大力振興裝備制造業(yè)，既是傳統(tǒng)產業(yè)改造的重要內容，也是傳統(tǒng)產業(yè)改造的重要前提，染料行業(yè)的生產集約化程度、在國際市場競爭能力的高低，很大程度上，取決于裝備制造業(yè)所提供技術裝備的性能和水平。改革開放以來，通過技術引進、技術改造和自主創(chuàng)新，裝備制造業(yè)有了很大的發(fā)展。臥式螺旋卸料沉降離心機的發(fā)展過程反映了離心與分離行業(yè)得到了長足的進步，設計和制造能力有了明顯的增強，已能為能源、冶金、建筑、石化、環(huán)保等行業(yè)提供各種類型的離心分離機械，但是與發(fā)達國家相比，我國離心與分離行業(yè)提供的臥式螺旋卸料沉降離心機總體水平、質量及可靠性還有差距。特別當傳統(tǒng)產業(yè)在進行技術改造時，迫切希望和離心機制造業(yè)的工程技術人員共同做好應用推廣工作。同樣采用新型的分離機械，對于使用單位的企業(yè)家、工程技術人員和工人都需要在觀念上要有所更新，只有這樣臥式螺旋卸料沉降離心機才能在發(fā)展綠色工業(yè)中發(fā)揮更大的作用。