1 前言

粗液分离是氧化铝生产过程中的关键工艺，粗液分离效果的好坏，直接影响氧化铝回收率的高低。加快粗液分离速度，是减少溶出过程中的二次反应、提高氧化铝净溶直接的办法。

强化烧结法生产氧化铝过程中，如果能够较好地解决高浓度铝酸钠溶液与赤泥快速分离问题，则可以大幅度降低强化烧结法生产氧化铝的汽耗，大大提高熟料的氧化铝净溶，进一步降低生产成本，提高企业的市场竞争力。

为了加快分离速度，减少二次反应，在氧化铝行业曾先后用于分离的设备包括：沉降槽、过滤沉降槽、板框压滤机、带使和转盘真空过滤机等。现保留使用的设备仅为沉降槽，而其它设备均因存在工人劳动强度大、分离不均匀、洗涤不充分和滤布消耗量大等问题，而限制了这类设备产能的提高，从经济的角度来看，不适应氧化铝生产的不断扩大。在合成高效絮凝剂等添加剂出现后，沉降槽的产能有了较大提高，但中国铝业中州分公司在使用强化烧结法生产工艺后，熟料中的A/S有了很大提高，赤泥的细度也相应减小，对粗液分离提出了更高的要求。为了适应强化烧结法生产工艺的要求，须寻求一种更为先进的分离设备。

2 设备选型

卧螺离心机是现今在水处理行业应用较为有效的设备之一。经过调研和分析，该公司选用上海离心机研究所生产的LW530×2270NY型离心机作为分离设备，进行高浓度下的快速分离试验。

2.1 设备结构

LW530×2270NY型卧式螺旋卸料离心机由转鼓、螺旋、液压差速器、液压泵站、液固相收集腔、电机传动装置和变频器等构成。

2.2 工作原理

启动液压电机，使转鼓与螺旋产生差速，通过主机变频器逐步升速到额定转速，在液压差速器的作用下，使螺旋产生一个超前转鼓的稳定差速器，以实现螺旋的卸料功能。

机器转速稳定后，悬浮液由进料管进入离心机，在强大的离心力场作用下，比重大的固体离子被甩在沉降壁面上，并很快沉积在转鼓的内壁上，在螺旋的推动下，沉渣不断被推向转鼓的小端，从出渣口排出。清液经分离叶片进一步澄清后，由转鼓溢流孔排出。在整个分离过程中，悬浮液不断地输入，澄清的液相不断排出，从而实现了连续自动分离。

2.3 设备性能参数

卧式螺旋卸料离心机适用于分离固相含量＜10%，液固体积浓度＜50%，液固重度差＞0.05g/cm³，固相离子直径＞5μm的悬浮液。当液固重度差较大时，固相粒子直径＞2μm的悬浮液也可以分离。

粗液的比重一般为1.2～1.25g/cm³，赤泥的比重为2.79g/cm³，重度差为1.57g/cm³，赤泥的粒度分布-5μm是19.9%，-2μm是10.79%。因此在离心分离机的适用范围内，可以进行离心分离。

3 试验过程及结果

3.1 实验目的

检验离心分离机应用在烧结法粗液、赤泥快速分离上的可行性，包括离心机连续稳定运行的周期、结疤对设备的影响情况、设备的产能以及设备的可靠性等。

3.2 试验结果

将溶出浆液直接送入离心分离机进行分离，以分析其稳定运行的作业条件和产能大小。经过591h的运行，期间共停车15次，经过两次大修。

3.2.1 结疤情况

试验机内的转鼓分三段：清液区、进料区和排渣区。其中清液区的结疤形状为：转鼓内结疤8～10mm，螺旋结疤3～5mm，呈深蓝色。进料区：转鼓内结疤8～10mm，螺旋结疤3～5mm，呈褐色。

进料管亦存在一定程度的结疤，但在试验中，并未发现离心机的振动加剧。因此可以认为：采用卧螺离心机进行粗液分离，结疤对设备运转的影响可以忽略。

3.2.2 可维修性

在试验中，曾由于操作不当造成离心机堵塞，进行过两次解体大修，对其中的积料和结疤进行了彻底清理。再次安装后，设备运行平稳，未出现因检修而致设备停运的情况。

因此，可以认为，检修工作只要按照设计和检修规程执行，该设备仍具有一定的可维修性。

3.2.3 工艺指标

试验机的设计产能为30m³/h。当离心机的进料量稳定在13.5～17m³/h、平均为14m³/h时，溢流浮游物平均为0.66g/l，底流水份平均为39%。离心机试验底流赤泥氧化铝溶出率平均为94.4%，与同期沉降槽底流氧化铝溶出率93.47%相比，提高0.97%；当离心机的进料量稳定在25～35m³/h，平均为30m³/h时，溢流浮游物平均为1.44g/l，底流水份平均为40%。离心机试验底流赤泥氧化铝溶出率平均为95.37%，与同期沉降槽底流氧化铝溶出率93.04%相比，提高2.33%。

3.2.4 絮凝剂对工艺指标的影响

为提高产能加入适量的絮凝剂后，离心机的进料量可由35m³/h提高至45m³/h，平均为39.6m³/h。絮凝剂的加入量低至160～200ml，为干赤泥量的0.05‰；高至350～500ml，为干赤泥量的0.18‰。溢流浮游物平均为1.92g/l，底流水份平均为37.12%。底流赤泥氧化铝溶出率平均为95.81%，与同期沉降槽底流氧化铝溶出率92.20%相比提高了3.61%。

4 试验机存在的问题

从试验过程来看，工艺指标达到了预期的目标，离心分离后，粗液浮游物平均为1.61g/l，氧化铝溶出率平均为95.29%，与同期沉降槽底流赤泥相比，氧化铝溶出率提高2.33%；但设备本身仍然存在诸多问题。

4.1 轴向密封效果差，轴承损坏

试验中因轴承损坏，曾造成两次停机检修。

现有的设备结构并未考虑轴向密封问题，只是在壳体的两端采用了毛毡密封，这对易结硬的物料基本上不起作用；同时，这种结构也不利于对物料的密封。

4.2 出渣口易堵塞，不利于出料

由于氧化铝赤泥的粘度大，易结硬，因此，排出的渣应迅速脱离设备。试验中，经常因出渣排出不及时造成堵塞。

4.3 保护罩上未设置出气筒，护罩内的废气难以排出

流程中的物料温度在80℃左右，其产生的废气无法排出，依靠密封亦难以完全封死，造成传动系统污染，易出故障。

4.4 进料口易磨损

由于进料部位的结构为垂直出料，造成物料反射，使进料口磨损严重，因此会降低设备的使用寿命。

4.5 未设溢流装置

试验中进料量波动，进入分离机的物料有时大于设定的产能，形成进料口倒料。试验机对物料波动特别是进料量大于设计产能时的情况，没有应对措施，造成环境污染。

4.6 部件拆卸不便

转鼓的连接法兰因位置小，不易拆检；差速器与螺旋轴的连接销轴亦不易拆除，拆检困难。

5 改进措施

尽管卧螺离心机能够获得较好的工艺指标，但其自身结构存在问题，需进行相应的改进。从试验过程可以看出，排渣口堵塞是造成设备停机较多、且较不易处理的故障。

为了能在生产中使用该设备，从烧结法物料的特性出发，结合该设备本身的结构特点，提出了以下改进措施。

5.1 改进密封结构

在两端的出料位置各设置一个挡料环，以加强轴向密封效果。

5.2 设计专门的挡料圈

在出渣口处设计专门的挡料圈，并在保护罩上设计洗液冲洗口，使泥渣能够及时排出，避免泥渣堵塞。

5.3 改造保护罩

将保护罩的下半部分改为斜斗形，并加冲洗管，以便及时冲洗里面的积泥；同时加上拔气筒，以排出保护罩内的热气；将保护罩上的加强筋板设置在外壁（原设计在内壁）；清液出口加集料装置，结构类似出渣口，以减少物料外溢。

5.4 进料出口加防磨层

在螺旋中心的进料出口加防磨层，即在出口位置向前耐磨材料或对出口形状再做改进，以延长使用寿命。

5.5 设置溢流装置

为了应对由于进料量的波动、造成进入分离机的物料有时大于其设定的产能、出现出料口倒料的情况，设置溢流装置，在保证机器产能的前提下，可以自动分流。

5.6 加大连接法兰尺寸

转鼓的分体连接法兰适当加大，考虑螺栓连接或其他有利于拆卸的连接方式，至少在半径上增加30mm，可预留扳手转动空间，保证检修拆卸方便，可靠。

6 试验结论

（1）采用卧式螺旋离心分离机进行铝酸钠溶液与赤泥的快速分离，基本上可以达到快速分离的目的。

（2）离心分离后粗液浮游物平均为1.61g/l，氧化铝溶出率平均为95.29%，与同期沉降槽底流赤泥相比，氧化铝溶出率提高2.33%。

（3）在离心分离机相同的转速下，添加絮凝剂可以提高离心机的产能。该离心分离机的额定产能为30m³/h，添加絮凝剂时可以达到39.6m³/h，并且粗液浮游物平均为1.92g/l，氧化铝溶出率平均为95.81%，与同期沉降槽底流赤泥相比，氧化铝溶出率提高3.61%。

（4）离心分离机在额定流量和较低转速下运行比较稳定，但是，转速低导致浮游物升高。

（5）烧结法赤泥容易结硬，在如何解决排渣口结硬导致设备停机问题上，还需对排渣口做进一步的改进。