1 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)、提高氧化鋁凈溶直接的辦法。

強化燒結(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、帶使和轉(zhuǎn)盤真空過濾機等。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強度大、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)濟的角度來看，不適應(yīng)氧化鋁生產(chǎn)的不斷擴大。在合成高效絮凝劑等添加劑出現(xiàn)后，沉降槽的產(chǎn)能有了較大提高，但中國鋁業(yè)中州分公司在使用強化燒結(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)強化燒結(jié)法生產(chǎn)工藝的要求，須尋求一種更為先進的分離設(shè)備。

2 設(shè)備選型

臥螺離心機是現(xiàn)今在水處理行業(yè)應(yīng)用較為有效的設(shè)備之一。經(jīng)過調(diào)研和分析，該公司選用上海離心機研究所生產(chǎn)的LW530×2270NY型離心機作為分離設(shè)備，進行高濃度下的快速分離試驗。

2.1 設(shè)備結(jié)構(gòu)

LW530×2270NY型臥式螺旋卸料離心機由轉(zhuǎn)鼓、螺旋、液壓差速器、液壓泵站、液固相收集腔、電機傳動裝置和變頻器等構(gòu)成。

2.2 工作原理

啟動液壓電機，使轉(zhuǎn)鼓與螺旋產(chǎn)生差速，通過主機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)生一個超前轉(zhuǎn)鼓的穩(wěn)定差速器，以實現(xiàn)螺旋的卸料功能。

機器轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，懸浮液由進料管進入離心機，在強大的離心力場作用下，比重大的固體離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)分離葉片進一步澄清后，由轉(zhuǎn)鼓溢流孔排出。在整個分離過程中，懸浮液不斷地輸入，澄清的液相不斷排出，從而實現(xiàn)了連續(xù)自動分離。

2.3 設(shè)備性能參數(shù)

臥式螺旋卸料離心機適用于分離固相含量＜10%，液固體積濃度＜50%，液固重度差＞0.05g/cm3，固相離子直徑＞5μm的懸浮液。當液固重度差較大時，固相粒子直徑＞2μm的懸浮液也可以分離。

粗液的比重一般為1.2～1.25g/cm3，赤泥的比重為2.79g/cm3，重度差為1.57g/cm3，赤泥的粒度分布-5μm是19.9%，-2μm是10.79%。因此在離心分離機的適用范圍內(nèi)，可以進行離心分離。

3 試驗過程及結(jié)果

3.1 實驗?zāi)康?/strong>

檢驗離心分離機應(yīng)用在燒結(jié)法粗液、赤泥快速分離上的可行性，包括離心機連續(xù)穩(wěn)定運行的周期、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。

3.2 試驗結(jié)果

將溶出漿液直接送入離心分離機進行分離，以分析其穩(wěn)定運行的作業(yè)條件和產(chǎn)能大小。經(jīng)過591h的運行，期間共停車15次，經(jīng)過兩次大修。

3.2.1 結(jié)疤情況

試驗機內(nèi)的轉(zhuǎn)鼓分三段：清液區(qū)、進料區(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3～5mm，呈深藍色。進料區(qū)：轉(zhuǎn)鼓內(nèi)結(jié)疤8～10mm，螺旋結(jié)疤3～5mm，呈褐色。

進料管亦存在一定程度的結(jié)疤，但在試驗中，并未發(fā)現(xiàn)離心機的振動加劇。因此可以認為：采用臥螺離心機進行粗液分離，結(jié)疤對設(shè)備運轉(zhuǎn)的影響可以忽略。

3.2.2 可維修性

在試驗中，曾由于操作不當造成離心機堵塞，進行過兩次解體大修，對其中的積料和結(jié)疤進行了徹底清理。再次安裝后，設(shè)備運行平穩(wěn)，未出現(xiàn)因檢修而致設(shè)備停運的情況。

因此，可以認為，檢修工作只要按照設(shè)計和檢修規(guī)程執(zhí)行，該設(shè)備仍具有一定的可維修性。

3.2.3 工藝指標

試驗機的設(shè)計產(chǎn)能為30m3/h。當離心機的進料量穩(wěn)定在13.5～17m3/h、平均為14m3/h時，溢流浮游物平均為0.66g/l，底流水份平均為39%。離心機試驗底流赤泥氧化鋁溶出率平均為94.4%，與同期沉降槽底流氧化鋁溶出率93.47%相比，提高0.97%；當離心機的進料量穩(wěn)定在25～35m3/h，平均為30m3/h時，溢流浮游物平均為1.44g/l，底流水份平均為40%。離心機試驗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%。

3.2.4 絮凝劑對工藝指標的影響

為提高產(chǎn)能加入適量的絮凝劑后，離心機的進料量可由35m3/h提高至45m3/h，平均為39.6m3/h。絮凝劑的加入量低至160～200ml，為干赤泥量的0.05‰；高至350～500ml，為干赤泥量的0.18‰。溢流浮游物平均為1.92g/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%。

4 試驗機存在的問題

從試驗過程來看，工藝指標達到了預期的目標，離心分離后，粗液浮游物平均為1.61g/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。

4.1 軸向密封效果差，軸承損壞

試驗中因軸承損壞，曾造成兩次停機檢修。

現(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，這種結(jié)構(gòu)也不利于對物料的密封。

4.2 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。試驗中，經(jīng)常因出渣排出不及時造成堵塞。

4.3 保護罩上未設(shè)置出氣筒，護罩內(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，依靠密封亦難以完全封死，造成傳動系統(tǒng)污染，易出故障。

4.4 進料口易磨損

由于進料部位的結(jié)構(gòu)為垂直出料，造成物料反射，使進料口磨損嚴重，因此會降低設(shè)備的使用壽命。

4.5 未設(shè)溢流裝置

試驗中進料量波動，進入分離機的物料有時大于設(shè)定的產(chǎn)能，形成進料口倒料。試驗機對物料波動特別是進料量大于設(shè)計產(chǎn)能時的情況，沒有應(yīng)對措施，造成環(huán)境污染。

4.6 部件拆卸不便

轉(zhuǎn)鼓的連接法蘭因位置小，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。

5 改進措施

盡管臥螺離心機能夠獲得較好的工藝指標，但其自身結(jié)構(gòu)存在問題，需進行相應(yīng)的改進。從試驗過程可以看出，排渣口堵塞是造成設(shè)備停機較多、且較不易處理的故障。

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，提出了以下改進措施。

5.1 改進密封結(jié)構(gòu)

在兩端的出料位置各設(shè)置一個擋料環(huán)，以加強軸向密封效果。

5.2 設(shè)計專門的擋料圈

在出渣口處設(shè)計專門的擋料圈，并在保護罩上設(shè)計洗液沖洗口，使泥渣能夠及時排出，避免泥渣堵塞。

5.3 改造保護罩

將保護罩的下半部分改為斜斗形，并加沖洗管，以便及時沖洗里面的積泥；同時加上拔氣筒，以排出保護罩內(nèi)的熱氣；將保護罩上的加強筋板設(shè)置在外壁（原設(shè)計在內(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。

5.4 進料出口加防磨層

在螺旋中心的進料出口加防磨層，即在出口位置向前耐磨材料或?qū)Τ隹谛螤钤僮龈倪M，以延長使用壽命。

5.5 設(shè)置溢流裝置

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

5.6 加大連接法蘭尺寸

轉(zhuǎn)鼓的分體連接法蘭適當加大，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30mm，可預留扳手轉(zhuǎn)動空間，保證檢修拆卸方便，可靠。

6 試驗結(jié)論

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

（2）離心分離后粗液浮游物平均為1.61g/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%。

（3）在離心分離機相同的轉(zhuǎn)速下，添加絮凝劑可以提高離心機的產(chǎn)能。該離心分離機的額定產(chǎn)能為30m3/h，添加絮凝劑時可以達到39.6m3/h，并且粗液浮游物平均為1.92g/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%。

（4）離心分離機在額定流量和較低轉(zhuǎn)速下運行比較穩(wěn)定，但是，轉(zhuǎn)速低導致浮游物升高。

（5）燒結(jié)法赤泥容易結(jié)硬，在如何解決排渣口結(jié)硬導致設(shè)備停機問題上，還需對排渣口做進一步的改進。