臥螺離心機(jī)在氧化鋁生產(chǎn)赤泥分離技術(shù)中的應(yīng)用探討
行業(yè)動(dòng)態(tài)
近年來(lái)，臥螺沉降卸料離心機(jī)在水處理和許多化工領(lǐng)域中的應(yīng)用已越來(lái)越廣泛，具有液固分離速度快、能長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、無(wú)濾網(wǎng)和濾布、維修方便等特點(diǎn)。在氧化鋁生產(chǎn)工藝流程中，對(duì)于溶出液的赤泥分離，傳統(tǒng)工藝采用分離槽進(jìn)行沉降分離，分離速度慢，容易引起二次反應(yīng)。根據(jù)臥螺離心機(jī)的特點(diǎn)，結(jié)合氧化鋁溶出漿液的物料特性，利用臥螺離心機(jī)實(shí)現(xiàn)溶出漿液的快速分離是氧化鋁赤泥分離技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向。已有部分氧化鋁廠進(jìn)行了這方面的嘗試，但尚無(wú)成功應(yīng)用的先例。
先期采用LW530×2270N Y型離心機(jī)，在中國(guó)鋁業(yè)公司中州分公司中州分公司氧化鋁廠進(jìn)行了一年的快速分離試驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上于2004年7月開(kāi)始產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目的建設(shè)，并將機(jī)型增大為LW900×3600N YD型，共安裝6臺(tái)。通過(guò)在實(shí)踐中的不斷摸索和改進(jìn)，取得了一定的經(jīng)驗(yàn)，離心機(jī)的運(yùn)行工況和效果得到了大幅改善和提高。
1 臥螺沉降離心機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理
1.1 LW900×3600N YD離心機(jī)參數(shù)
轉(zhuǎn)鼓直徑（大端）：900mm
轉(zhuǎn)鼓長(zhǎng)徑比：4:1
轉(zhuǎn)鼓型式：圓柱-圓錐型
螺旋型式：?jiǎn)晤^、左旋、超前
溢流堰板：可調(diào)節(jié)范圍12mm～52mm
分離因數(shù)：1630
轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速變頻調(diào)速：0～1800r/min
液壓差速器差速范圍：2～50r/min
處理能力：80m3/h～120m3/h（視物料的性能）
電機(jī)功率：主電機(jī)110kW，差速器主電機(jī)37kW
1.2 LW900×3600N YD離心機(jī)結(jié)構(gòu)
該離心機(jī)由轉(zhuǎn)鼓、螺旋輸送器、液壓差速器、液壓泵站、主軸承、機(jī)座、液固相收集腔、上蓋、電機(jī)傳動(dòng)和變頻器電控柜等組成。
1.3 工作原理
啟動(dòng)液壓電機(jī)，使轉(zhuǎn)鼓與螺旋產(chǎn)生差速，通過(guò)主機(jī)變頻器逐步升速到額定轉(zhuǎn)速，在液壓差速器的作用下，使螺旋產(chǎn)生一個(gè)超前轉(zhuǎn)鼓的穩(wěn)定差轉(zhuǎn)速，以實(shí)現(xiàn)螺旋的卸料功能。
機(jī)器轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，懸浮液由進(jìn)料管進(jìn)入離心機(jī)，在強(qiáng)大的離心力場(chǎng)作用下，比重大的固體粒子被甩在沉降壁面上，并很快沉積在轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)壁上，在螺旋的推動(dòng)下，沉渣不斷被推向轉(zhuǎn)鼓的小端，從出渣口排出，清液則由轉(zhuǎn)鼓大端的溢流孔排出。在整個(gè)分離過(guò)程中，懸浮液不斷地輸入，澄清的液相不斷排出，從而實(shí)現(xiàn)了連續(xù)自動(dòng)分離。
2 離心機(jī)的運(yùn)行狀況及改善措施
LW900×3600N YD離心機(jī)是在前期試驗(yàn)的基礎(chǔ)上建成的，由于試驗(yàn)機(jī)的機(jī)型小，在試驗(yàn)機(jī)上取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)處理后應(yīng)用于LW900×3600N YD離心機(jī)的開(kāi)發(fā)尚需實(shí)踐的檢驗(yàn)。因此產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目建成后，LW900×3600N YD離心機(jī)的運(yùn)行是在不斷嘗試、不斷改進(jìn)中進(jìn)行的。
利用離心機(jī)進(jìn)行對(duì)溶出液的快速赤泥分離，所得到的各項(xiàng)工藝指標(biāo)均優(yōu)于或等于利用傳統(tǒng)工藝得到的指標(biāo)，這點(diǎn)在理論及工業(yè)試驗(yàn)上都得到了驗(yàn)證?，F(xiàn)在的關(guān)鍵問(wèn)題是離心機(jī)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間。因此對(duì)影響離心機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的因素進(jìn)行分析是很有必要的。
2.1 結(jié)疤的影響
強(qiáng)化燒結(jié)熟料溶出漿液中的主要成分為鋁酸鈉溶液，其中還含有大量的SiO2、CaO、Fe2O3等礦物成分，溶出漿液的粘度很大，且極易膠結(jié)。結(jié)疤成為影響離心機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的主要因素。從三個(gè)方面試驗(yàn)結(jié)疤對(duì)離心機(jī)的影響程度，即結(jié)疤對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)（轉(zhuǎn)鼓和螺旋）平衡的影響、結(jié)疤對(duì)離心機(jī)結(jié)構(gòu)方面的影響、結(jié)疤對(duì)工藝操作方面的影響。
2.1.1 結(jié)疤對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)平衡的影響
臥螺離心機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，如果被分離介質(zhì)很容易導(dǎo)致轉(zhuǎn)子平衡系統(tǒng)受到破壞，則該離心機(jī)將不能適應(yīng)氧化鋁赤泥分離流程。目前我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：臥螺離心機(jī)零部件（指旋轉(zhuǎn)部件）動(dòng)平衡精度等級(jí)為G6.3級(jí)，整機(jī)的振動(dòng)烈度指標(biāo)空載為7.1mm/s，負(fù)載為11.2mm/s。
轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于種種原因使轉(zhuǎn)子的主慣性軸與旋轉(zhuǎn)軸不重合而產(chǎn)生不平衡離心力。不平衡量越大，偏移量越大，造成的設(shè)備振動(dòng)也就越大。即使非常小的偏心距，由于高速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子也會(huì)產(chǎn)生很大的離心力。
轉(zhuǎn)鼓分三段，清液區(qū)、進(jìn)料區(qū)和排渣區(qū)。
試驗(yàn)機(jī)連續(xù)運(yùn)行7天后停車檢查結(jié)疤情況，清液區(qū)為：轉(zhuǎn)鼓內(nèi)結(jié)疤8mm～10mm，螺旋結(jié)疤3mm～5mm，呈深藍(lán)色；進(jìn)料區(qū)：轉(zhuǎn)鼓內(nèi)結(jié)疤8mm～10mm，螺旋結(jié)疤3mm～5mm，呈褐色。設(shè)備連續(xù)運(yùn)行15天后，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁結(jié)疤約為20mm。結(jié)疤均勻附著于轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁及螺旋表面，結(jié)構(gòu)致密、堅(jiān)硬。
在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，離心機(jī)的振動(dòng)沒(méi)有發(fā)生明顯變化，也就是說(shuō)物料在離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓及螺旋上的結(jié)疤是均勻的，沒(méi)有產(chǎn)生明顯的偏心質(zhì)量。因此，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)結(jié)疤不會(huì)對(duì)離心機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的平衡產(chǎn)生明顯的影響。
2.1.2 結(jié)疤對(duì)離心機(jī)結(jié)構(gòu)方面的影響
離心機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中曾經(jīng)常出現(xiàn)因排渣口堵料而停車的現(xiàn)象，經(jīng)打開(kāi)設(shè)備檢查發(fā)現(xiàn)，螺旋出渣口與離心機(jī)外殼間已結(jié)滿泥渣，越往外側(cè)結(jié)疤越致密堅(jiān)硬。如果發(fā)現(xiàn)堵料后未及時(shí)停車，則螺旋葉片之間、螺旋與轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁之間會(huì)被厚達(dá)200mm以上的結(jié)疤層連為一體。
采取措施：在出渣口處設(shè)置合理的高壓沖洗管路，隨時(shí)沖刷甩在離心機(jī)外罩殼上的泥漿。
2.1.3 結(jié)疤對(duì)工藝操作方面的影響
由于溶出漿液粘度大，附著力強(qiáng)，所以在設(shè)備停車前必須先斷料，并用洗液迅速涮車，否則料漿很快會(huì)沉淀于轉(zhuǎn)鼓下部并迅速結(jié)疤，破壞轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的平衡。同時(shí)，必須保證進(jìn)料完全斷開(kāi)，不能有料漿滲漏進(jìn)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)。
在工藝管路控制方面，現(xiàn)在還沒(méi)有一種閥門能長(zhǎng)期有效隔離料漿，因?yàn)殚y門的密封面會(huì)很快被結(jié)疤破壞。
采取措施：設(shè)置旁通管路，將因閥門密封不嚴(yán)而滲漏的料漿引入底流槽。
2.2 離心機(jī)自身結(jié)構(gòu)的影響
2.2.1 軸向密封效果差，軸承易損壞
試驗(yàn)中因軸承損壞，曾造成兩次停機(jī)檢修。
經(jīng)拆檢發(fā)現(xiàn)有物料沿軸頸進(jìn)入軸承內(nèi)部，破壞了軸承的潤(rùn)滑環(huán)境。離心機(jī)在軸承軸向密封方面的結(jié)構(gòu)不合理，僅是在殼體的兩端采用了毛氈密封，這對(duì)易結(jié)硬的物料基本上不起作用。
采取措施，在軸頸處增設(shè)甩水環(huán)。
2.2.2 外罩殼為密閉型，罩殼內(nèi)的廢氣難以排出
流程中的物料溫度在85℃左右，其產(chǎn)生的含堿的水蒸氣只能從機(jī)殼兩側(cè)軸頸處排出，造成傳動(dòng)系統(tǒng)污染，易出故障。
采取措施：在外罩殼上部增設(shè)拔氣筒。
2.2.3 螺旋進(jìn)料口易磨損
由于螺旋進(jìn)料部位的結(jié)構(gòu)為垂直出料，造成物料反射，使螺旋進(jìn)料口磨損嚴(yán)重，因此會(huì)降低設(shè)備的使用壽命。
采取措施：在螺旋進(jìn)料口處設(shè)置導(dǎo)向頭，使來(lái)料以導(dǎo)向頭曲線的切線方向自螺旋進(jìn)料口進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部。
2.2.4 未設(shè)溢流裝置
試驗(yàn)中進(jìn)料量波動(dòng)，進(jìn)入分離機(jī)的物料有時(shí)大于設(shè)定的產(chǎn)能，形成進(jìn)料口倒料。試驗(yàn)機(jī)對(duì)物料波動(dòng)特別是進(jìn)料量大于設(shè)計(jì)產(chǎn)能時(shí)的情況，沒(méi)有應(yīng)對(duì)措施，造成環(huán)境污染。
2.2.5 部件制作工藝的影響
轉(zhuǎn)鼓大端空心軸直接與滾針軸承外圈配合，起支撐轉(zhuǎn)鼓的作用。該空心軸與大端法蘭垂直焊接，無(wú)過(guò)渡導(dǎo)角，導(dǎo)致焊接處應(yīng)力集中，在運(yùn)行過(guò)程中該處出現(xiàn)過(guò)3臺(tái)次焊縫裂紋。經(jīng)過(guò)改造，在該處增加應(yīng)力過(guò)渡帶，問(wèn)題得以解決。
3 結(jié)語(yǔ)
離心機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中雖然也暴露出一些問(wèn)題，但這些問(wèn)題并未涉及到阻礙離心機(jī)運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。大直徑、大長(zhǎng)徑比的臥螺沉降式離心機(jī)應(yīng)用于氧化鋁生產(chǎn)赤泥分離是可行的。
4 下一步的工作方向
（1）逐步提高離心機(jī)進(jìn)料量，在80m3/h～120m3/h的狀態(tài)下考驗(yàn)離心機(jī)的性能。
（2）盡量減少結(jié)疤對(duì)流程的影響，采用一臺(tái)喂料泵對(duì)一臺(tái)離心機(jī)的生產(chǎn)組織模式。
（3）采用旋轉(zhuǎn)接頭喂料，解決進(jìn)料管漏料問(wèn)題。
