臥螺式離心機(jī)在鹽泥脫水中的實(shí)踐應(yīng)用
行業(yè)動(dòng)態(tài)
1 前言
鹵水凈化工藝是制鹽行業(yè)提高精制鹽產(chǎn)品純度，降低鹽中雜質(zhì)含量，提高鹽產(chǎn)品白度的一個(gè)關(guān)鍵過(guò)程，是提高制鹽企業(yè)有效工作時(shí)間，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，降低能源消耗的一個(gè)重要工序；是提高資源綜合利用率，保障鹽化工穩(wěn)定生產(chǎn)的重要措施之一；是制鹽行業(yè)降低生產(chǎn)成本的重要途徑之一。
鹵水凈化工藝一般以“兩堿法”和“石灰煙道氣法”為主，即通過(guò)加入一定量的藥劑進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)除去原鹵中的Ca2+、Mg2+、SO42-等雜質(zhì)離子。上述兩種鹵水凈化工藝均產(chǎn)生鹽泥漿料，由于鹽泥的生成量大、成分復(fù)雜、附加值較低，所以行業(yè)內(nèi)普遍采用注入鹽井回填的方式處理。注井回填之前需對(duì)鹽泥進(jìn)行脫水處理，業(yè)內(nèi)常用的鹽泥脫水設(shè)備包括：真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)、板框隔膜壓濾機(jī)、帶式過(guò)濾機(jī)等。這些設(shè)備在使用過(guò)程中出現(xiàn)能耗高、維修成本高、占地面積大、脫水效果不理想等問(wèn)題，不僅增加生產(chǎn)成本，也限制了鹽泥的綜合循環(huán)利用。所以選擇一種能耗和維修成本低，占地面積小，且脫水效果好的設(shè)備，是鹽泥綜合利用亟需解決的一個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)題。
臥螺離心機(jī)是一種利用離心沉降原理進(jìn)行不同比重間物料分離的設(shè)備，其基本結(jié)構(gòu)由轉(zhuǎn)鼓、螺旋、動(dòng)力系統(tǒng)和變速系統(tǒng)等組成。轉(zhuǎn)鼓與螺旋同向高速旋轉(zhuǎn)但存在可以調(diào)整的速差，物料連續(xù)進(jìn)入螺旋內(nèi)筒時(shí)，由于螺旋的高速旋轉(zhuǎn)，物料被加速后進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓，在轉(zhuǎn)鼓中進(jìn)一步加速旋轉(zhuǎn)，在離心力場(chǎng)作用下，物料因比重不同將進(jìn)行分離，其中比重較大的固相物在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上形成沉積層，比重較輕的液相物則形成內(nèi)層液環(huán)。在螺旋和轉(zhuǎn)鼓差速的作用下，螺旋將沉積的固相物推至轉(zhuǎn)鼓錐端，經(jīng)排渣口排出機(jī)外，而內(nèi)層液環(huán)也就是澄清液由轉(zhuǎn)鼓溢流堰板處溢出轉(zhuǎn)鼓，完成分離過(guò)程。該機(jī)能在全速運(yùn)轉(zhuǎn)下，連續(xù)進(jìn)料、分離、洗滌和卸料，是一種連續(xù)式脫水設(shè)備。
臥螺式離心機(jī)目前已廣泛應(yīng)用于石油化工、煤炭、醫(yī)藥、輕工、食品等工業(yè)部門和污水處理工程，它利用離心沉降法來(lái)分離懸浮液、能連續(xù)操作、處理量大、無(wú)濾布和濾網(wǎng)、單位產(chǎn)量的耗電量較少、適應(yīng)性強(qiáng)、維修方便、能長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)。
由于鹽泥與污泥的物理性質(zhì)類似，且臥螺式離心機(jī)在污泥脫水領(lǐng)域應(yīng)用情況良好，但在鹽行業(yè)還沒(méi)有進(jìn)行過(guò)工業(yè)化應(yīng)用，因此本文主要探討臥螺式離心機(jī)在鹽行業(yè)的鹽泥脫水領(lǐng)域中的應(yīng)用。
2 鹽泥的特點(diǎn)及處理現(xiàn)狀
2.1 鹽泥的理化性質(zhì)
原鹵屬芒硝型，其中Ca2+含量約2.0g/L，Mg2+含量約0.25g/L，在實(shí)際生產(chǎn)系統(tǒng)中采用連續(xù)式兩堿法鹵水凈化工藝，產(chǎn)生的鹽泥總量近200t/d。經(jīng)過(guò)鹵水凈化后，其鹽泥主要化學(xué)成分為Mg（OH）2、CaCO3和少量CaSO4等不溶性化合物，以及未完全分離的鹵水中所含雜的NaCl、Na2SO4、MgCl2等可溶性化合物。兩堿法鹽泥的兩個(gè)基本特點(diǎn)為：（1）顆粒度大小為60μm左右；（2）固液密度差比較大。
2.2 真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)
真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)屬于連續(xù)式過(guò)濾設(shè)備，以負(fù)壓（真空度）作為過(guò)濾推動(dòng)力，隨著部分浸入漿料槽的水平圓柱形轉(zhuǎn)鼓的旋轉(zhuǎn)，漿料中的固體顆粒被吸附在轉(zhuǎn)鼓表面的濾布（過(guò)濾面）上，連續(xù)完成過(guò)濾、洗渣、吸干、卸渣和濾布再生等操作。
該公司兩堿法工藝中采用“間歇式”兩堿法生產(chǎn)工藝，反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)；選用真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)進(jìn)行鹽泥脫水，過(guò)濾效果比較理想，在濾布孔徑為75μm的條件下，濾餅厚度約40～50mm，生產(chǎn)能力約4800kg/㎡·h（干基），濾餅含水率18～22%，濾餅易從濾布表面脫落，脫餅率高，濾液固含量低，小于10g/L，因鹽泥量少，過(guò)濾面積5㎡的轉(zhuǎn)鼓，每天一個(gè)班次即可完成全天產(chǎn)生的鹽泥的過(guò)濾，滿足現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際生產(chǎn)要求。后來(lái)將工藝改為“連續(xù)式”，選用同型號(hào)的真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)進(jìn)行鹽泥脫水。由于反應(yīng)條件改變，鹽泥的形態(tài)發(fā)生變化，致使過(guò)濾效果很差，濾餅厚度5～10mm，含水率高且不易脫餅，造成生產(chǎn)能力大幅下降，并且濾液固含量高；后將濾布更換為75μm以上的孔徑，濾餅厚度變化不大，濾餅含水率隨濾布孔徑增加而增加，濾液固含量相應(yīng)減少。
2.3 板框壓濾機(jī)
板框式壓濾機(jī)屬間隙式過(guò)濾機(jī)的一種，以正壓（漿料壓力）作為過(guò)濾推動(dòng)力，混合液流經(jīng)過(guò)濾介質(zhì)（濾布），固體停留在濾布上，并逐漸在濾布上堆積形成過(guò)濾泥餅。而濾液部分則滲透過(guò)濾布，成為不含固體的清液。隨著過(guò)濾過(guò)程的進(jìn)行，濾餅過(guò)濾開始，泥餅厚度逐漸增加，過(guò)濾阻力加大。過(guò)濾時(shí)間越長(zhǎng)，分離效率越高。過(guò)濾完畢后停止供料，打開濾板和濾框卸除濾渣，清洗濾布，重新壓緊濾板和濾框，完成一個(gè)循環(huán)，重復(fù)進(jìn)料過(guò)濾。
“連續(xù)式”兩堿法的鹽泥選用板框壓濾機(jī)脫水，在確定與鹽泥量相適應(yīng)的過(guò)濾面積后，脫水后鹽泥的產(chǎn)量能滿足生產(chǎn)需要，但使用常規(guī)的板框壓濾機(jī)鹽泥濾餅含水率高達(dá)40%以上，不利于鹽泥后期處理，選用隔膜式板框壓濾機(jī)對(duì)濾餅二次加壓，鹽泥含水率得以降低至27%左右。
3 臥螺式離心機(jī)脫水實(shí)驗(yàn)
3.1 設(shè)備選型及主要技術(shù)規(guī)格
針對(duì)該公司鹵水凈化的處理量以及鹽泥的理化性質(zhì)，選取LW650×2800-N型臥式螺旋卸料沉降式離心機(jī)進(jìn)行鹽泥脫水實(shí)驗(yàn)。該離心機(jī)主要技術(shù)規(guī)格為：轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑650mm，工作長(zhǎng)度2800mm，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速2500r/min，分離因數(shù)2270G，差轉(zhuǎn)速10～35r/min，主電機(jī)功率90kW，使用壽命20年。
針對(duì)物料中含有NaCl等腐蝕性較強(qiáng)物質(zhì)，該設(shè)備的主要材料為：螺旋、轉(zhuǎn)鼓及內(nèi)壁、罩殼等與物料接觸部分，使用2507雙相不銹鋼；在螺旋葉片等易磨損部位，噴涂硬質(zhì)合金。
3.2 鹽泥脫水試驗(yàn)
臥螺離心機(jī)要實(shí)現(xiàn)連續(xù)的對(duì)輸入機(jī)器內(nèi)的物料進(jìn)行分離，就要求將已經(jīng)在其內(nèi)部完成分離的物料排除除去，以便能夠繼續(xù)處理新物料。這種連續(xù)排料就是通過(guò)螺旋和離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)也就是離心機(jī)的“差速”來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
在固定的離心力作用之下，合理的差速對(duì)離心機(jī)分離效果起到非常關(guān)鍵的輔助作用，也是實(shí)際生產(chǎn)中，為適應(yīng)物料的變化，常用的調(diào)整手段。沒(méi)有合理的差速，離心機(jī)就無(wú)法達(dá)到物料平衡，就無(wú)法實(shí)現(xiàn)良好的連續(xù)分離功能。因?yàn)椴钏俣戎苯記Q定著離心機(jī)的處理能力和處理效果，所以作為實(shí)際運(yùn)行中常用的調(diào)節(jié)參數(shù)之一來(lái)進(jìn)行分析。
提高差速度，有利于盡快地將沉積物推出機(jī)外，進(jìn)而減少固體沉積層厚度，提高處理能力，而且因?yàn)闇p少了沉積物向澄清液的滲透，澄清液的固含量得到很好的降低；不利的方面是因?yàn)槌练e物在離心機(jī)內(nèi)停留時(shí)間短，脫水效果降低，脫水后干泥含水率將增大。相反降低差速度時(shí)，有利于增大沉積層厚度，進(jìn)而增加沉渣的脫水時(shí)間，干泥含水率降低；不利的方面是固渣向清液方向的滲透加大，所以降低差速，提高排渣干度的同時(shí)會(huì)得到相對(duì)渾濁的澄清液。
轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速也對(duì)脫水效果產(chǎn)生重要影響。適當(dāng)?shù)靥岣咿D(zhuǎn)速可以使鹽泥更干，清液更清。而且轉(zhuǎn)速的提高增加了沉降速度，離心機(jī)處理量也隨之上升。
但是過(guò)高的轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速也會(huì)帶來(lái)不利的影響，首先轉(zhuǎn)鼓電機(jī)功耗隨著轉(zhuǎn)速的增加而增加。其次由于附著在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上的固渣更加致密，要維持轉(zhuǎn)鼓和螺旋之間的速差，也必將增大螺旋電機(jī)的功耗。從設(shè)備本身來(lái)說(shuō)，隨著轉(zhuǎn)速的增加，設(shè)備的機(jī)械磨損也大大增加。因此，設(shè)置經(jīng)濟(jì)合理的轉(zhuǎn)速非常重要。
在實(shí)際應(yīng)用中，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速一般在2500～2800rpm之間。
3.3 幾種不同脫水設(shè)備比較
將該公司現(xiàn)階段使用的真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)、板框壓濾機(jī)與臥螺式離心機(jī)進(jìn)行比較。在相同處理量，相同處理?xiàng)l件情況下，比較結(jié)果如下：
（1）臥螺式離心機(jī)和真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)均可連續(xù)式運(yùn)行，而板框壓濾機(jī)為間歇式運(yùn)行。間歇式過(guò)濾設(shè)備的操作周期更長(zhǎng)、人工勞動(dòng)強(qiáng)度更大，在工作效率及工作穩(wěn)定性方面，都遠(yuǎn)低于連續(xù)式過(guò)濾設(shè)備。
（2）由臥螺式離心機(jī)的分離原理可知，鹽泥粒徑對(duì)分離效果的影響不明顯，所以對(duì)不同鹵水凈化工藝的鹽泥均有較好的脫水效果；而真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)和板框壓濾機(jī)都是通過(guò)濾布進(jìn)行固液分離，對(duì)鹽泥的粒徑有著嚴(yán)格的要求，在連續(xù)法鹽泥顆粒較細(xì)情況下，脫水效果較差。
（3）臥螺式離心機(jī)屬于全封閉運(yùn)行的脫水設(shè)備，運(yùn)行環(huán)境相對(duì)較好，且不需要更好濾布，整體運(yùn)行穩(wěn)定，運(yùn)行成本低。
4 結(jié)束語(yǔ)
針對(duì)鹽泥固有的特性，通過(guò)對(duì)比不同脫水設(shè)備對(duì)鹽泥脫水的實(shí)際效果，結(jié)果表明臥螺式離心機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝、維護(hù)方便，脫水效果好，符合環(huán)保要求等特點(diǎn)，選用其作為制鹽行業(yè)的鹽泥脫水設(shè)備是比較理想的，值得推廣應(yīng)用。當(dāng)然，該設(shè)備也存在電機(jī)功率較高、材質(zhì)要求高等不足，這還需要設(shè)備廠家和相關(guān)設(shè)備配套廠家在這些方面多做研究，爭(zhēng)取盡早解決這些問(wèn)題。
