臥螺式離心機在鹽泥脫水中的應(yīng)用
行業(yè)動態(tài)
一、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)品白度的一個關(guān)鍵過程，是提高制鹽企業(yè)有效工作時間，延長設(shè)備使用壽命，降低能源消耗的一個重要工序；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。
鹵水凈化工藝一般是以“兩堿法”和“石灰煙道氣法”為主，即通過加入一定量的藥劑進行化學(xué)反應(yīng)出去原鹵中的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。注井回填之前需對鹽泥進行脫水處理，業(yè)內(nèi)常用的鹽泥脫水設(shè)備包括：真空轉(zhuǎn)鼓過濾機、板框隔膜壓濾機、帶式過濾機等。這些設(shè)備在使用過程中出現(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關(guān)鍵性問題。
臥螺離心機是一種利用離心沉降原理進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)進入螺旋內(nèi)筒時，由于螺旋的高速旋轉(zhuǎn)，物料被加速后進入轉(zhuǎn)鼓，在轉(zhuǎn)鼓中進一步加速旋轉(zhuǎn)，在離心力場作用下，物料因比重不同將進行分離。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，完成分離過程。
臥螺式離心機目前已廣泛應(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分離懸浮液，能連續(xù)操作，處理量大，無濾布和濾網(wǎng)，單位產(chǎn)量的耗電量較少，適應(yīng)性強，維修方便，能長期運轉(zhuǎn)。
由于鹽泥和污泥的物理性質(zhì)類似，且臥螺式離心機在污泥脫水領(lǐng)域應(yīng)用情況良好，但在鹽行業(yè)還沒有進行過工業(yè)化應(yīng)用，因此本文主要探討臥螺式離心機在鹽行業(yè)的鹽泥脫水領(lǐng)域的應(yīng)用。
二、鹽泥的特點及處理現(xiàn)狀
1.鹽泥的理化性質(zhì)
該公司的原鹵屬芒硝型，其中Ca2+含量約2.0g/L，Mg2+含量約0.25g/L。在實際生產(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。兩堿法鹽泥的兩個基本特點為：顆粒度大小為60μm左右；固液密度差比較大。
2.真空轉(zhuǎn)鼓過濾機
真空轉(zhuǎn)鼓過濾機屬于連續(xù)式過濾設(shè)備，以負壓（真空度）作為過濾推動力，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（過濾面）上，連續(xù)完成過濾、洗渣、吸干、卸渣和濾布再生等操作。
該公司起初兩堿法工藝中采用“間歇式”兩堿法生產(chǎn)工藝，反應(yīng)時間較長，選用真空轉(zhuǎn)鼓過濾機進行鹽泥脫水，過濾效果比較理想。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，濾液含固量低，小于10g/L。因鹽泥量少，過濾面積5㎡的轉(zhuǎn)鼓，每天一個班次即可完成全天產(chǎn)生的鹽泥的過濾，滿足現(xiàn)場的實際生產(chǎn)要求。
后來將工藝改為“連續(xù)式”，選用同型號的真空轉(zhuǎn)鼓過濾機進行鹽泥脫水，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。
3.板框壓濾機
板框式壓濾機屬間歇式過濾機的一種，以正壓（漿料壓力）作為過濾推動力，混合液流經(jīng)過濾介質(zhì)（濾布），固體停留在濾布上，并逐漸在濾布上堆積形成過濾泥餅。而濾液部分則滲透過濾布，成為不含固體的清液。隨著過濾過程的進行，濾餅過濾開始，泥餅厚度逐漸增加，過濾阻力加大。過濾時間越長，分離效率越高。過濾完畢后停止供料，打開濾板和濾框卸除濾渣，清洗濾布，重新壓緊濾板和濾框，完成一個循環(huán)，重復(fù)進料過濾。
“連續(xù)式”兩堿法的鹽泥選用板框壓濾機脫水，在確定與鹽泥量相適應(yīng)的過濾面積后，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，鹽泥濾餅含水率高達40%以上，不利于鹽泥后期處理。選用隔膜式板框壓濾機對濾餅二次加壓，鹽泥含水率得以降低至27%左右。
三、臥螺式離心機脫水實驗
1.設(shè)備選型及主要技術(shù)規(guī)格
針對該公司鹵水凈化的處理量以及鹽泥的理化性質(zhì)，選取LW650型臥式螺旋卸料沉降式離心機進行鹽泥脫水實驗。
針對物料中含有NaCl等腐蝕性較強物質(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。
2.鹽泥脫水試驗
臥螺離心機要實現(xiàn)連續(xù)的對輸入機器內(nèi)的物料進行分離，就要求將已經(jīng)在其內(nèi)部完成分離的物料排除出去，以便能夠繼續(xù)處理新物料。這種連續(xù)排料就是通過螺旋和離心機轉(zhuǎn)鼓之間的相對旋轉(zhuǎn)運動，也就是離心機的“差速”來實現(xiàn)的。
在固定的離心力作用之下，合理的差速對離心機分離效果起到非常關(guān)鍵的輔助作用，也是實際生產(chǎn)中，為適應(yīng)物料的變化，較常用的調(diào)整手段。沒有合理的差速，離心機就無法達到物料平衡，就無法實現(xiàn)良好的連續(xù)分離功能。因為差速度直接決定著離心機的處理能力和處理效果，所以作為實際運行中較常用的調(diào)節(jié)參數(shù)之一來進行分析。
提高差速度，有利于盡快的將沉積物推出機外，進而減少固體沉積層厚度，提高處理能力，而且因為減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。不利的方面是因為沉積物在離心機內(nèi)停留時間短，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，有利于增大沉積層厚度，進而增加沉渣的脫水時間，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會得到相對渾濁的澄清液。
轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速也對脫水效果產(chǎn)生重要影響。適當(dāng)?shù)奶岣咿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，離心機處理量也隨之上升。
但是過高的轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速也會帶來不利的影響。首先轉(zhuǎn)鼓電機功耗隨著轉(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的功耗。從設(shè)備本身來說，隨著轉(zhuǎn)速的增加，設(shè)備的機械磨損也大大增加。因此，設(shè)置經(jīng)濟合理的轉(zhuǎn)速非常重要。
在實際應(yīng)用中，LW650機型的轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速一般在2500~2800rpm之間。
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)鼓過濾機、板框壓濾機與臥螺式離心機進行比較，在相同處理量，相同處理條件情況下，比較結(jié)果如下：
①臥螺式離心機和真空轉(zhuǎn)鼓過濾機均可連續(xù)式運行，而板框壓濾機為間歇式運行。間歇式過濾設(shè)備的操作周期更長、人工勞動強度更大，在工作效率及工作穩(wěn)定性方面，都遠低于連續(xù)式過濾設(shè)備。
②由臥螺式離心機的分離原理可知，鹽泥粒徑對分離效果的影響不明顯，所以對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)鼓過濾機和板框壓濾機都是通過濾布進行固液分離，對鹽泥的粒徑有著嚴格的要求，在連續(xù)法鹽泥顆粒較細的情況下，脫水效果更差。
③臥螺式離心機屬于全封閉運行的脫水設(shè)備，運行環(huán)境相對較好，且不需要更換濾布，整體運行穩(wěn)定，運行成本低。
四、結(jié)束語
針對鹽泥固有的特性，通過對比不同脫水設(shè)備對鹽泥脫水的實際效果，結(jié)果表明臥螺式離心機具有結(jié)構(gòu)簡單，安裝、維護方便，脫水效果好，符合環(huán)保要求等特點，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，爭取盡早解決這些問題。
