硼酸生產工藝中離心機選型與應用 

趙傳立

(青海大通辰光硼業有限公司，青海大通810100)

摘要：國內硼酸生產的現狀基本是間歇式的作業方式，離心機的選擇上每個企業差別很大，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中的使用情況作分析對比操作等各個環節做深入研究為硼酸生產企業選擇離心機提供參考。
    關鍵詞：硼酸生產 離心機選型研究
    我國生產工業硼酸的起步比較晚，1956年在遼寧省開原化工廠，由冉啟培建立第一條國內生產線。而大規模硼酸生產是在近十年來才發展起來的。該行業由于起步較晚，生產規模相對國外的生產規模較小，生產工藝基本上是采用間歇式作業方式。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。在硼酸結晶過濾分離工藝上多數還是采用離心機。國內離心機的生產技術水平也在近年來有很大提高。本文就不同離心機的在生產中的使用狀況和效果做分析對比，為硼酸生產企業在設備選型時提供參考。
    一、硼酸生產中離心機的工藝工程及物料特性
    1．工藝流程
    離心機在硼酸生產上是在硼酸結晶是做過濾分離時使用的，硼酸結晶經過過濾離心機的分離出硼酸結晶和其中母液，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
    結晶液組分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％ ； 母液當量7m3；洗水的當量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
    硼酸生產工藝中，硼酸結晶過程非常特殊，產品的晶型通常會表現為顆粒狀，有時也會表現最為鱗片狀，結晶體的粒徑也有時大些有時會小些，顆粒狀的結晶不管粒徑的大小在脫母液時比較溶液完成，而鱗片狀的結晶無論粒徑大小脫母液時都非常困難。總體物料指數為：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、硼酸生產中過濾離心機的工作特點和典型設備
    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。過濾式離心機轉鼓壁上有孔，一般轉鼓內壁上襯有金屬底網及濾網。轉鼓回轉時，液體因離心力的作用透過濾渣、過濾介質(濾網)、底網及轉鼓小孔甩出鼓外，固體被截留在轉鼓內的濾網上形成濾渣，隨著轉鼓不停地轉動，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，恢復原始位置，開始新的周期。
    3．過濾離心機的性能參數
    離心機的主要指標是離心機的分離因素，離心機在運動過中產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。就是實際離心力轉化為重力加速度的倍數。
    3．1分離因素是離心機分離能力的主要指標，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與離心機的轉鼓半徑r成正比，與轉鼓轉速n的平方也成正比，因此提高轉鼓轉速比增大轉鼓半徑對分離因素的影響要大的多。分離因素Fr的極限取決于轉鼓的機械強度，一般超高速離心機的結構特點都是小直徑、高轉速。
    4．硼酸生產中離心機選型典型設備
    目前典型的過濾離心設備也是以兩大產品為主一是三足離心機，另一是上懸式離心機。三足式離心機現在有的演變為平板式離心機，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中使用情況和存在的問題
    1．三足離心機
    規格有三種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和其他編制濾網的。性能指標為表l。

           
    三足離心機的使用優點主要集中表現為：設備資金投入少，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，設備維修簡單維修費用低，能滿足工藝和經濟要求。缺陷表現為：間歇式作業，勞動用工比較多，尤其是SS型勞動強度太大，無法實現連續自動化生產要求，無法滿足大規模生產。
    2．上懸式離心機   以上懸式重力卸料機為例， 主要規格XR1000一N、XR1200一N、XR1320一N三種。國內有為數不多幾家在使用，以XR1200一N為主產品為湘潭離心機制造廠制造。主要性能指標為表2。

          
    XR型離心機的使用優點表現為：可以實現中速進料、高速分離，具有結構簡單、運轉平穩、操作簡便、勞動強度較低、產量大、能耗低等特點，能滿足硼酸生產工藝指標。缺陷表現為：間歇作業、無法實現連續自動作業、設備體積大、安裝要求高、設備投資相對較大。
    3．臥式刮刀離心機：該機型主要機型為GK800、
    GK1000、GKI250，三種規格，產品也比較成熟。主要性能指標如表3。

         
    GK型離心機是一種連續運轉、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合控制方式，可實現較高程度的自動化，進料、脫液、洗滌、卸料等既可以實現手動操作，又可以采用PC實現全自動控制。但在硼酸生產中卻存在著幾個致命的缺陷，由于硼酸晶體被刮刀嚴重打碎，洗滌時母液和洗水無法分開，過濾損失遠遠大于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線上使用。
    五、總結
    不同型號的離心機在硼酸個生產上表現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模生產需求，而大規模的還是上懸式離心機比較適合。但是適應大規模、連續性、自動化程度較高的離心機的選型是硼酸生產企業的當務之急。國內的離心機廠家近幾年來的技術進步比較大，具有自主產權的產品不斷地出現，適用大規模生產的自動化離心機不久一定能夠實現國產化。
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