硼酸生產(chǎn)工藝中離心機選型與應(yīng)用

硼酸生產(chǎn)工藝中離心機選型與應(yīng)用 

趙傳立

(青海大通辰光硼業(yè)有限公司，青海大通810100)

摘要：國內(nèi)硼酸生產(chǎn)的現(xiàn)狀基本是間歇式的作業(yè)方式，離心機的選擇上每個企業(yè)差別很大，離心機的選型對工藝的影響很大。就不同型號的離心機在硼酸生產(chǎn)中的使用情況作分析對比操作等各個環(huán)節(jié)做深入研究為硼酸生產(chǎn)企業(yè)選擇離心機提供參考。
    關(guān)鍵詞：硼酸生產(chǎn) 離心機選型研究
    我國生產(chǎn)工業(yè)硼酸的起步比較晚，1956年在遼寧省開原化工廠，由冉啟培建立第一條國內(nèi)生產(chǎn)線。而大規(guī)模硼酸生產(chǎn)是在近十年來才發(fā)展起來的。該行業(yè)由于起步較晚，生產(chǎn)規(guī)模相對國外的生產(chǎn)規(guī)模較小，生產(chǎn)工藝基本上是采用間歇式作業(yè)方式。離心機在操作上有很多局限，但由于離心機的固液分離效果比較好能夠使得離心出來的硼酸半成品的含水量有效的控制在5％左右。在硼酸結(jié)晶過濾分離工藝上多數(shù)還是采用離心機。國內(nèi)離心機的生產(chǎn)技術(shù)水平也在近年來有很大提高。本文就不同離心機的在生產(chǎn)中的使用狀況和效果做分析對比，為硼酸生產(chǎn)企業(yè)在設(shè)備選型時提供參考。
    一、硼酸生產(chǎn)中離心機的工藝工程及物料特性
    1．工藝流程
    離心機在硼酸生產(chǎn)上是在硼酸結(jié)晶是做過濾分離時使用的，硼酸結(jié)晶經(jīng)過過濾離心機的分離出硼酸結(jié)晶和其中母液，脫除母液后，再用洗水洗滌，洗滌甩干后制出合格的硼酸半成品，母液經(jīng)過集中送入母液池，洗水集中后送入洗水池，半成品則送去烘干車間烘干。工藝流程圖如圖1。

         
    2．工藝指標(biāo)
    結(jié)晶液組分H3BO3=l6％，MgSO4=20-22％ PH=2．5-3；母液組分H3BO3=2．8～3．5％ MgSO4=20-22％ ； 洗水H3BO3=2～3％ ； 母液當(dāng)量7m3；洗水的當(dāng)量4~5m3 ；硼酸過慮損失小于等于l％；硼酸半成品主含量大于等于95％，硫酸根含量小于等于0．5％，水分含量小于等于5％；
    3．物料特性
    硼酸生產(chǎn)工藝中，硼酸結(jié)晶過程非常特殊，產(chǎn)品的晶型通常會表現(xiàn)為顆粒狀，有時也會表現(xiàn)最為鱗片狀，結(jié)晶體的粒徑也有時大些有時會小些，顆粒狀的結(jié)晶不管粒徑的大小在脫母液時比較溶液完成，而鱗片狀的結(jié)晶無論粒徑大小脫母液時都非常困難?？傮w物料指數(shù)為：硼酸的粒徑尺寸在80～20目、固液比l：5、溫度20～25℃ 、PH=2．5-3。
    二、硼酸生產(chǎn)中過濾離心機的工作特點和典型設(shè)備
    1．過濾離心機的工作特點
    過濾離心過濾過程，離心過濾通常用于固相含量較高、顆粒較大的懸浮液的分離。過濾式離心機轉(zhuǎn)鼓壁上有孔，一般轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上襯有金屬底網(wǎng)及濾網(wǎng)。轉(zhuǎn)鼓回轉(zhuǎn)時，液體因離心力的作用透過濾渣、過濾介質(zhì)(濾網(wǎng))、底網(wǎng)及轉(zhuǎn)鼓小孔甩出鼓外，固體被截留在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的濾網(wǎng)上形成濾渣，隨著轉(zhuǎn)鼓不停地轉(zhuǎn)動，濾渣層在離心力作用下被逐步壓實，其孔隙中的流體則在離心力的作用下，被不斷甩出，最后得到較為干燥的濾餅。
    2．過濾離心機的工作過程
    過濾工作原理為間歇性過濾，整個過濾周期可以分為以下五個步驟： 填料、初步甩干、洗滌、甩干、下料，下料后表示一個周期完成，離心鼓的平動部分被推回離心鼓，恢復(fù)原始位置，開始新的周期。
    3．過濾離心機的性能參數(shù)
    離心機的主要指標(biāo)是離心機的分離因素，離心機在運動過中產(chǎn)生的離心加速度和重力加速度的比值，叫做離心機分離因素。就是實際離心力轉(zhuǎn)化為重力加速度的倍數(shù)。
    3．1分離因素是離心機分離能力的主要指標(biāo)，分離因素F越大，物料所受的離心力就打，分離效果就好， 一般SS離心機的Fr為500～1000。
    3．2分離因素Fr與離心機的轉(zhuǎn)鼓半徑r成正比，與轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速n的平方也成正比，因此提高轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速比增大轉(zhuǎn)鼓半徑對分離因素的影響要大的多。分離因素Fr的極限取決于轉(zhuǎn)鼓的機械強度，一般超高速離心機的結(jié)構(gòu)特點都是小直徑、高轉(zhuǎn)速。
    4．硼酸生產(chǎn)中離心機選型典型設(shè)備
    目前典型的過濾離心設(shè)備也是以兩大產(chǎn)品為主一是三足離心機，另一是上懸式離心機。三足式離心機現(xiàn)在有的演變?yōu)槠桨迨诫x心機，在減振性能上比三足離心機性能上有很大幅的提高，工作方式上和三足離心機是一樣的。卸料方式上有上卸料的也有下卸料，都配有刮刀。也有的企業(yè)在使用其他形式的離心機比如臥式刮刀離心機，雙級螺旋離心機，臥式螺旋離心機等，但是使用情況不是很理想。
    三、幾種離心機硼酸生產(chǎn)中使用情況和存在的問題
    1．三足離心機
    規(guī)格有三種800mm、1000mm、1250mm，離心機的濾布主要以滌綸750B為主也有使用金屬濾網(wǎng)和其他編制濾網(wǎng)的。性能指標(biāo)為表l。

           
    三足離心機的使用優(yōu)點主要集中表現(xiàn)為：設(shè)備資金投入少，濾餅洗滌均勻透徹，能保證硼酸半成品的含水量和硫酸根含量不超過5％，過濾損失在運行時能保證在2％以下，設(shè)備維修簡單維修費用低，能滿足工藝和經(jīng)濟要求。缺陷表現(xiàn)為：間歇式作業(yè)，勞動用工比較多，尤其是SS型勞動強度太大，無法實現(xiàn)連續(xù)自動化生產(chǎn)要求，無法滿足大規(guī)模生產(chǎn)。
    2．上懸式離心機   以上懸式重力卸料機為例， 主要規(guī)格XR1000一N、XR1200一N、XR1320一N三種。國內(nèi)有為數(shù)不多幾家在使用，以XR1200一N為主產(chǎn)品為湘潭離心機制造廠制造。主要性能指標(biāo)為表2。

          
    XR型離心機的使用優(yōu)點表現(xiàn)為：可以實現(xiàn)中速進料、高速分離，具有結(jié)構(gòu)簡單、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、操作簡便、勞動強度較低、產(chǎn)量大、能耗低等特點，能滿足硼酸生產(chǎn)工藝指標(biāo)。缺陷表現(xiàn)為：間歇作業(yè)、無法實現(xiàn)連續(xù)自動作業(yè)、設(shè)備體積大、安裝要求高、設(shè)備投資相對較大。
    3．臥式刮刀離心機：該機型主要機型為GK800、
    GK1000、GKI250，三種規(guī)格，產(chǎn)品也比較成熟。主要性能指標(biāo)如表3。

         
    GK型離心機是一種連續(xù)運轉(zhuǎn)、刮刀卸料、間歇操作的過濾式離心機該系列離心機采用液壓和電器聯(lián)合控制方式，可實現(xiàn)較高程度的自動化，進料、脫液、洗滌、卸料等既可以實現(xiàn)手動操作，又可以采用PC實現(xiàn)全自動控制。但在硼酸生產(chǎn)中卻存在著幾個致命的缺陷，由于硼酸晶體被刮刀嚴(yán)重打碎，洗滌時母液和洗水無法分開，過濾損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于2％，無法滿足工藝要求，雙級螺旋和臥式螺旋雖然不破壞晶體但是在工作過程也是無法克服母液和洗水的分離和過濾損失過大的缺陷，很少采用這三種機型，也不適合在硼酸生產(chǎn)線上使用。
    五、總結(jié)
    不同型號的離心機在硼酸個生產(chǎn)上表現(xiàn)出來的工作性能和完成工藝要求是不同的，三足離心機主要適合小規(guī)模生產(chǎn)需求，而大規(guī)模的還是上懸式離心機比較適合。但是適應(yīng)大規(guī)模、連續(xù)性、自動化程度較高的離心機的選型是硼酸生產(chǎn)企業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。國內(nèi)的離心機廠家近幾年來的技術(shù)進步比較大，具有自主產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品不斷地出現(xiàn)，適用大規(guī)模生產(chǎn)的自動化離心機不久一定能夠?qū)崿F(xiàn)國產(chǎn)化。
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