前言

　　粗液分離是氧化鋁生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵工藝,粗液分離效果的好壞,直接影響氧化鋁回收率的高低。加快粗液分離速度,是減少溶出過程中的二次反應(yīng)、提高氧化鋁凈溶zui直接的辦法。

　　強(qiáng)化燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁過程中,如果能夠較好地解決高濃度鋁酸鈉溶液與赤泥快速分離問題,則可以大幅度降低強(qiáng)化燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁的汽耗,大大提高熟料的氧化鋁凈溶,進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本,提高企業(yè)的市場競爭力。
　　
　　為了加快分離速度,減少二次反應(yīng),在氧化鋁行業(yè)曾先后用于分離的設(shè)備包括: 沉降槽、過濾沉降槽、板框壓濾機(jī)、帶式和轉(zhuǎn)盤真空過濾機(jī)等。現(xiàn)保留使用的設(shè)備僅為沉降槽,而其它設(shè)備均因存在工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、分離不均勻、洗滌不充分和濾布消耗量大等問題,而限制了這類設(shè)備產(chǎn)能的提高,從經(jīng)濟(jì)的角度來看,不適應(yīng)氧化鋁生產(chǎn)的不斷擴(kuò)大。在合成絮凝劑等添加劑出現(xiàn)后,沉降槽的產(chǎn)能有了較大提高,但我公司在使用強(qiáng)化燒結(jié)法生產(chǎn)工藝后,熟料中的A/ S 有了很大提高,赤泥的細(xì)度也相應(yīng)減小,對粗液分離提出了更高的要求。為了適應(yīng)強(qiáng)化燒結(jié)法生產(chǎn)工藝的要求,須尋求一種更為*的分離設(shè)備。

　　1 　設(shè)備選型
　　
　　臥螺離心機(jī)是現(xiàn)今在水處理行業(yè)應(yīng)用zui為有效的設(shè)備之一。經(jīng)過調(diào)研和分析,我們選用上海離心機(jī)研究所生產(chǎn)的LW530 ×2270N Y型離心機(jī)作為分離設(shè)備,進(jìn)行高濃度下的快速分離試驗(yàn)。

　　1.1 　設(shè)備結(jié)構(gòu)
　　
　　LW530 ×2270N Y型臥式螺旋卸料離心機(jī)由轉(zhuǎn)鼓、螺旋、液壓差速器、液壓泵站、液固相收集腔、電機(jī)傳動(dòng)裝置和變頻器等構(gòu)成（見圖1） 。



　　1.2 　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。清液經(jīng)分離葉片進(jìn)一步澄清后,由轉(zhuǎn)鼓溢流孔排出。在整個(gè)分離過程中,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。
　1.3 　設(shè)備性能參數(shù)
　　
　　臥式螺旋卸料離心機(jī)適用于分離固相含量<10 %（ W） 、液固體積濃度< 50 %（ W） 、液固重度差> 0.05 g/ cm3 、固相粒子直徑> 5μm 的懸浮液。當(dāng)液固重度差較大時(shí),固相粒子直徑> 2μm 的懸浮液也可以分離。
　　
　　粗液的比重一般為1.2～1.25 g/ cm3 ,赤泥的比重為2.79 g/ cm3 ,重度差為1.57 g/ cm3 ,赤泥的粒度分布- 5μm 是19.9 % , - 2μm 是10.79 %。因此在離心分離機(jī)的適用范圍內(nèi),可以進(jìn)行離心分離。

　　2 　試驗(yàn)過程及結(jié)果

　　2.1 　試驗(yàn)?zāi)康?br />　　
　　檢驗(yàn)離心分離機(jī)應(yīng)用在燒結(jié)法粗液、赤泥快速分離上的可行性,包括離心機(jī)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的周期、結(jié)疤對設(shè)備的影響情況、設(shè)備的產(chǎn)能以及設(shè)備的可靠性等。

　　2.2 　試驗(yàn)流程




　　2.3 　試驗(yàn)結(jié)果
　　
　　將溶出漿液直接送入離心分離機(jī)進(jìn)行分離,以分析其穩(wěn)定運(yùn)行的作業(yè)條件和產(chǎn)能大小。從2002年12 月9 日11 :00 開始投料運(yùn)行,至2003 年1 月30 日11 :30 ,共運(yùn)行591 h ,期間共停車15 次,經(jīng)過兩次大修。

　　2.3.1 　結(jié)疤情況
　　
　　試驗(yàn)機(jī)內(nèi)的轉(zhuǎn)鼓分三段,清液區(qū)、進(jìn)料區(qū)和排渣區(qū)。其中清液區(qū)的結(jié)疤形狀為:轉(zhuǎn)鼓內(nèi)結(jié)疤8～10mm ,螺旋結(jié)疤3～5 mm ,呈深藍(lán)色;進(jìn)料區(qū):轉(zhuǎn)鼓內(nèi)結(jié)疤8～10 mm ,螺旋結(jié)疤3～5 mm ,呈褐色。
　　
　　進(jìn)管亦存在一定程度的結(jié)疤,但在試驗(yàn)中,并未發(fā)現(xiàn)離心機(jī)的振動(dòng)加劇。因此可以認(rèn)為:采用臥螺離心機(jī)進(jìn)行粗液分離,結(jié)疤對設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的影響可以忽略。

　　2.3.2 　可維修性
　　
　　在試驗(yàn)中,曾由于操作不當(dāng)造成離心機(jī)堵塞,進(jìn)行過兩次解體大修,對其中的積料和結(jié)疤進(jìn)行了*清理。再次安裝后,設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn),未出現(xiàn)因檢修而致設(shè)備停運(yùn)的情況。
　　
　　因此,可以認(rèn)為,檢修工作只要按照設(shè)計(jì)和檢修規(guī)程執(zhí)行,該設(shè)備仍具有一定的可維修性。

　　2.3.3 　工藝指標(biāo)
　　
　　試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)產(chǎn)能為30 m3/ h 。當(dāng)離心機(jī)的進(jìn)料量穩(wěn)定在13.5～17 m3/ h 、平均為14 m3/ h 時(shí),溢流浮游物平均為0.66 g/ l ,底流水份平均為39 %。離心機(jī)試驗(yàn)底流赤泥氧化鋁溶出率平均為94.44 % ,與同期沉降槽底流氧化鋁溶出率93.47 %相比,提高0.97 %;當(dāng)離心機(jī)的進(jìn)料量穩(wěn)定在25～35 m3/ h 平均為30 m3/ h 時(shí), 溢流浮游物平均為1.44 g/ l ,底流水份平均為40 %。離心機(jī)試驗(yàn)底流赤泥氧化鋁溶出率平均為95.37 % ,與同期沉降槽底流氧化鋁溶出率93.04 %相比,提高2.33 %。
2.3.4 　絮凝劑對工藝指標(biāo)的影響
　　
　　為提高產(chǎn)能加入適量的絮凝劑后,離心機(jī)的進(jìn)料量可由35 m3/ h 提高至45 m3/ h ,平均為39.6 m3/h 。絮凝劑的加入量zui低為160～200 ml ,為干赤泥量的0.05 ‰; zui高為350～500 ml ,為干赤泥量的0.18 ‰。溢流浮游物平均為1.92 g/ l ,底流水份平均為37.12 %。底流赤泥氧化鋁溶出率平均為95.81 % ,與同期沉降槽底流氧化鋁溶出率92.20 %相比提高了3.61 %。

　　3 　試驗(yàn)機(jī)存在的問題
　　
　　從試驗(yàn)過程來看,工藝指標(biāo)達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo),離心分離后,粗液浮游物平均為1.61 g/ l ,氧化鋁溶出率平均為95.29 % ,與同期沉降槽底流赤泥相比,氧化鋁溶出率提高2.33 %;但設(shè)備本身仍然存在諸多問題。

　　3.1 　軸向密封效果差,軸承損壞
　　
　　試驗(yàn)中因軸承損壞,曾造成兩次停機(jī)檢修?，F(xiàn)有的設(shè)備結(jié)構(gòu)并未考慮軸向密封問題,只是在殼體的兩端采用了毛氈密封,這對易結(jié)硬的物料基本上不起作用;同時(shí),這種結(jié)構(gòu)也不利于對物料的密封。

　　3.2 　出渣口易堵塞,不利于出料
　　
　　由于氧化鋁赤泥的粘度大,易結(jié)硬,因此,排出的渣應(yīng)迅速脫離設(shè)備。試驗(yàn)中,經(jīng)常因出渣排出不及造成堵塞。

　　3.3 　保護(hù)罩上未設(shè)置出氣筒,護(hù)罩內(nèi)的廢氣難以排出
　　
　　流程中的物料溫度在80 ℃左右,其產(chǎn)生的廢氣無法排出,依靠密封亦難以*封死,造成傳動(dòng)系統(tǒng)污染,易出故障。

　　3.4 　進(jìn)料口易磨損
　　
　　由于進(jìn)料部位的結(jié)構(gòu)為垂直出料,造成物料反射,使進(jìn)料口磨損嚴(yán)重,因此會(huì)降低設(shè)備的使用壽命。

　　3.5 　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,沒有應(yīng)對措施,造成環(huán)境污染。

　　3.6 　部件拆卸不便
　　
　　轉(zhuǎn)鼓的連接發(fā)蘭因位置小,不易拆檢;差速器與螺旋軸的連接銷軸亦不易拆除,拆檢困難。

　　4 　改進(jìn)措施
　　
　　盡管臥螺離心機(jī)能夠獲得較好的工藝指標(biāo),但其自身結(jié)構(gòu)存在問題,需進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)。從試驗(yàn)過程可以看出,排渣口堵塞是造成設(shè)備停機(jī)zui多、且zui不易處理的故障。

　　為了能在生產(chǎn)中使用該設(shè)備,從燒結(jié)法物料的特性出發(fā),結(jié)合該設(shè)備本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),提出了以下改進(jìn)措施。

　　4.1 　改進(jìn)密封結(jié)構(gòu)
　　
在兩端的出料位置各設(shè)置一個(gè)擋料環(huán),以加強(qiáng)軸向密封效果（見圖3） 。

　　4.2 　設(shè)計(jì)專門的擋料圈
　　
　　在出渣口處設(shè)計(jì)專門的擋料圈,并在保護(hù)罩上設(shè)計(jì)洗液沖洗口,使泥渣能夠及時(shí)排出,避免泥渣堵塞。

　　4.3 　改造保護(hù)罩
　　
　　將保護(hù)罩的下半部分改為斜斗形,并加沖洗管,以便及時(shí)沖洗里面的積泥;同時(shí)加上拔氣筒,以排出保護(hù)罩內(nèi)的熱氣;將保護(hù)罩上的加強(qiáng)筋板設(shè)置在外壁（原設(shè)計(jì)在內(nèi)壁） ;清液出口加集料裝置,結(jié)構(gòu)類似出渣口,以減少物料外溢。

　　4.4 　進(jìn)料出口加防磨層
　　
　　在螺旋中心的進(jìn)料出口加防磨層,即在出口位置鑲嵌耐磨材料或?qū)Τ隹谛螤钤僮龈倪M(jìn),以延長使用壽命。

　　4.5 　設(shè)置溢流裝置
　　
　　為了應(yīng)對由于進(jìn)料量的波動(dòng)、造成進(jìn)入分離機(jī)的物料有時(shí)大于其設(shè)定的產(chǎn)能、出現(xiàn)進(jìn)料口倒料的情況,設(shè)置溢流裝置,在保證機(jī)器產(chǎn)能的前提下,可以自動(dòng)分流。

　　4.6 　加大連接發(fā)蘭尺寸
　　
　　轉(zhuǎn)鼓的分體連接發(fā)蘭適當(dāng)加大,考慮螺栓連接或其他有利于拆卸的連接方式,至少在半徑上增加30 mm ,可預(yù)留扳手轉(zhuǎn)動(dòng)空間,保證檢修拆卸方便、可靠。

　　5 　試驗(yàn)結(jié)論

　　①采用臥式螺旋離心分離機(jī)進(jìn)行鋁酸鈉溶液與赤泥的快速分離,基本上可以達(dá)到快速分離的目的。

　　②離心分離后粗液浮游物平均為1.61 g/ l ,氧化鋁溶出率平均為95.29 % ,與同期沉降槽底流赤泥相比,氧化鋁溶出率提高2.33 %。

　?、墼陔x心分離機(jī)相同的轉(zhuǎn)速下,添加絮凝劑可以提高離心機(jī)的產(chǎn)能。該離心分離機(jī)的額定產(chǎn)能為30 m3/ h ,添加絮凝劑時(shí)可以達(dá)到39.6 m3/ h ,并且粗液浮游物平均為1.92 g/ l , 氧化鋁溶出率平均為95.81 % ,與同期沉降槽底流赤泥相比,氧化鋁溶出率提高3.61 %。

　?、茈x心分離機(jī)在額定流量和較低轉(zhuǎn)速下運(yùn)行比較穩(wěn)定,但是,轉(zhuǎn)速低導(dǎo)致浮游物升高。

　?、轃Y(jié)法赤泥容易結(jié)硬,在如何解決排渣口結(jié)硬導(dǎo)致設(shè)備停機(jī)問題上,還需對排渣口做進(jìn)一步的改進(jìn)。