臥式螺旋卸料沉降離心機（以下簡稱“臥螺離心機”）普遍被用來澄清懸浮液、回收晶體和聚合物等，也被用作礦漿或其它漿料的脫水，近年來已廣泛應用于城市和工業污泥的脫水。隨著超細粉體材料科學的飛速發展，臥螺離心機也被用來進行顆粒的分級，如淀粉、氧化鋯等。本文將介紹臥螺離心機在化纖用二氧化鈦工業制備分級中的應用。

化纖用二氧化鈦的制備分兩步：原料制備和表面處理。表面處理步驟為：原料干粉→打漿→濕磨→分級→表面處理→成品。

分級就是將粒徑大于5μm的粗粒子從漿料中分離出來，返回打漿槽，細料用來做后序加工，細料中的粗粒子要求小于5個/5.5×10-4cm3。

1 臥螺離心機的結構及工作原理

臥螺離心機型號為WL220，主要部件為轉鼓和螺旋推料器。轉鼓內徑為220mm，長度為930mm，其中圓筒部分（沉降區）長度700mm，圓錐部分（干燥區）長度230mm，長徑比為4.23，錐角10°。螺旋推料器的外徑為218mm，長度和錐角與轉鼓相對應，轉鼓與螺旋推料器的間隙為1mm。轉鼓的轉速為4800r/min，即臥螺離心機的分離因素為2524。螺旋推料器與轉鼓的速度差稱為差速，差速是通過減速機來實現的，差速有10、20、30r/min三檔可調節。臥螺離心機的轉速可通過變頻器在0～4800r/min間任意調節。液面在轉鼓內的高度可通過擋板的尺寸來調節，擋板尺寸是指環形擋板內環的直徑，擋板尺寸有φ133mm、φ135mm、φ137mm、φ140mm、φ145mm。臥螺離心機的進料速度由螺桿進料泵的轉速來決定，進料管在沉降區內的長度為460mm。

物料從進料管進入至沉降區2/3處，很快獲得近似于轉鼓的旋轉速度，并沿轉鼓壁向溢流擋板方向流動。顆粒在離心力的作用下，向轉鼓壁方向沉降，大顆粒的沉降速度比小顆粒沉降速度快。在轉鼓內形成的液體層中，大顆粒靠近轉鼓壁，小顆粒離轉鼓壁較遠，在溢流擋板的作用下，小顆粒溢流出轉鼓，大顆粒留在轉鼓內，而被推料螺旋不斷地往干燥區方向推，被推出轉鼓，使大、小顆粒得以分離。

2 臥螺離心機各參數對分級效果的影響

本次工業制備的分級能力為300t/a二氧化鈦，通過調節進料濃度、進料速度、轉速、擋板尺寸、差速等來得到較佳的分級效果。

2.1 進料濃度

進料濃度對分級效果的影響如下；

試驗條件：差速10r/min，擋板φ135mm，變頻器頻率40Hz（轉速3840r/min），進料速度680L/h。

可以看出，在其它條件不變的情況下，進料濃度增加，細組分中的粗粒子會增加，粗細組分的濃度也會增加。進料濃度降低，臥螺離心機的生產能力會降低。對于濃度為182.0g/L的漿料，只要將變頻器頻率提至42Hz時（轉速4032r/min），細組分中的粗粒子數可降至1個。所以進料濃度一般控制在160～180g/L較合理。

2.2 進料速度

進料速度對分級效果的影響如下：

試驗條件：差速10r/min，擋板φ135mm，變頻器頻率40Hz（轉速3840r/min），進料濃度182.0g/L。

在其它條件不變的情況下，進料速度減小，細組分中的粗粒子減少，粗組分濃度增加，流動性變差，粗組分的量減少，生產能力降低。反之，進料速度增大，分級效果變差，細組分中的粗粒子增加，粗組分濃度降低。對應于一定的物料有一個較佳的進料速度，較佳進料速度與物料的粗粒子數及臥螺離心機的設計生產能力有關。

2.3 轉速

轉速對分級效果的影響如下：

試驗條件：差速10r/min，擋板φ135mm，進料速度680L/h，進料濃度182.0g/L。

轉速增加，細組分的粗粒子減少，有利于分級。但轉速增加，粗組分濃度增加，流量也增加，細組分濃度降低，流量減小，粗細比增加，臥螺離心機的工作效率降低。轉速太高也能使粗組分緊貼在轉鼓內壁上，螺旋推料器負荷增加，容易造成臥螺離心機損壞，所以只要能達到所需要的分級效果，就不要將轉速調得過高。

2.4 擋板尺寸

擋板尺寸對分級效果的影響如下：

試驗條件：差速10r/min，進料速度800L/h。

擋板尺寸增加，臥螺離心機轉鼓內沉降區域縮短，干燥區域增長，粗組分濃度增加，流動性變差，細組分中的粗粒子增多，分級效果變差。反之，擋板尺寸減小，有利于分級，但擋板尺寸也不可降得太小。降得太小，細組分的總量會大大下降，粗細比大，雖然分級效果較好，但效率太低。所以必須適當選擇臥螺離心機的擋板高度。

2.5 差速

差速增加有利于粗組分的出料，但粗組分的濃度會有所降低，粗組分的流量會增加，粗細比增大，同時細組分中的粗粒子數也會增加。因為差速增加造成臥螺離心機轉鼓內液面的擾動增加，因此影響分級。所以在粗組分濃度不是很高、流動性不是很差的情況下，差速還是低于一些有利于臥螺離心機的分級。如果粗組分的濃度太高流不出來，則必須增加差速，但也要以細組分中的粗粒子數合格為前提。

2.6 不同物料

不同的物料，要達到所要求的分級效果，必須對臥螺離心機的參數進行調整，用于不同物料分級的臥螺離心機的參數如下：

不同物料由于水分散性、粗粒子數等性質上存在差異，必須要對臥螺離心機的參數進行調整，以滿足所需要的分級效果。

3 臥螺離心機各參數對分級影響的分析

3.1 進料濃度的影響

物料進入離心機后，大顆粒在離心力的作用下，會在小顆粒和分散介質中作沉降運動，這一相對運動也可以看作是分散介質夾帶著小顆粒在大顆粒間隙中運動，物料濃度越大，顆粒間間隙就越小，分散介質和小顆粒在大顆粒間隙中運動的阻力就會增加。相反，物料濃度越低，分散介質和小顆粒在大顆粒的間隙中運動的阻力就越小，所以物料濃度越高，越不利于物料的分級。但物料的濃度也不可過低，物料濃度過低，分離效果雖然較好，但臥螺離心機的產量會大大降低，所以必須選擇適當的進料濃度。

3.2 進料速度的影響

進料速度直接影響到物料在轉鼓內的停留時間，在擋板高度等其它條件不變的情況下，進料速度大，物料在轉鼓內的停留時間則短，大顆粒還沒有來得及沉降就隨小顆粒一起流出轉鼓，使大顆粒與小顆粒分離不開。物料在轉鼓內的停留時間也不可過長，停留時間過長，粗組分的濃度增加，流動性變差，不利于出料，所以要選擇適當的進料速度。

3.3 轉速的影響

根據Stokes定律可知，顆粒的沉降速度與離心加速度成正比，轉速越高，離心加速度就越大，顆粒的沉降速度也越大，這樣就容易使大顆粒與小顆粒分離。但轉速太高也會使大顆粒沉降在轉鼓內壁上，并粘附在內壁上，使螺旋推料器的負荷加大，容易造成臥螺離心機保護銷折斷，所以只要達到所要求的分離效果，轉速還是低一些好。

擋板尺寸減小，轉鼓內液面厚度增加，沉降區增加，干燥區縮小，轉鼓內的物料的總體積增加，在進料速度不變的情況下，物料在轉鼓內的停留時間增加，有利于粒子的分級。反之，則沉降區縮小，干燥區增加，物料在轉鼓內的停留時間減少，不利于粒子的分級。

3.4 差速的影響

差速增加表示螺旋推料器相對轉鼓的運動速度增加，螺旋推料器不斷地把物料推向干燥區，使粗組分的濃度得以下降，有利于出料。螺旋出料器的相對運動速度增加也使轉鼓內的液面擾動增加，干擾了粗細顆粒的分級，所以只要在粗組分流動性還可以的情況下，盡量選擇較低的差速有利于粒子的分級。

4 結束語

臥螺離心機的各參數之間是相互聯系的，必須根據物料的性質和產品的粒度的要求來調節各個參數，使其發揮較佳的分級效果和較高的生產能力，以滿足實際生產的需要。

從本次試驗的情況來看，臥螺離心機是化纖用二氧化鈦生產中不可缺少的分級工具。只要二氧化鈦原料煅燒完全，臥螺離心機就不會出現因物料粘壁而發生堵料現象，適當調節參數，臥螺離心機就會發揮很好的粗粒子把關作用。相信隨著超細粉體材料工業的發展，臥螺離心機將會越來越廣泛地用于粒子的分級。