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硼酸生产工艺中离心机选型与应用
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摘要:国内硼酸生产的现状基本是间歇式的作业方式,离心机的选择上每个企业差别很大,离心机的选型对工艺的影响很大。就不同型号的离心机在硼酸生产中的使用情况作分析对比操作等各个环节做深入研究为硼酸生产企业选择离心机提供参考。
    关键词:硼酸生产 离心机选型研究
    我国生产工业硼酸的起步比较晚,1956年在辽宁省开原化工厂,由冉启培建立第一条国内生产线。而大规模硼酸生产是在近十年来才发展起来的。该行业由于起步较晚,生产规模相对国外的生产规模较小,生产工艺基本上是采用间歇式作业方式。离心机在操作上有很多局限,但由于离心机的固液分离效果比较好能够使得离心出来的硼酸半成品的含水量有效的控制在5%左右。在硼酸结晶过滤分离工艺上多数还是采用离心机。国内离心机的生产技术水平也在近年来有很大提高。本文就不同离心机的在生产中的使用状况和效果做分析对比,为硼酸生产企业在设备选型时提供参考。
    一、硼酸生产中离心机的工艺工程及物料特性
    1.工艺流程
    离心机在硼酸生产上是在硼酸结晶是做过滤分离时使用的,硼酸结晶经过过滤离心机的分离出硼酸结晶和其中母液,脱除母液后,再用洗水洗涤,洗涤甩干后制出合格的硼酸半成品,母液经过集中送入母液池,洗水集中后送入洗水池,半成品则送去烘干车间烘干。工艺流程图如图1。


         
    2.工艺指标
    结晶液组分H3BO3=l6%,MgSO4=20-22% PH=2.5-3;母液组分H3BO3=2.8~3.5% MgSO4=20-22% ; 洗水H3BO3=2~3% ; 母液当量7m3;洗水的当量4~5m3 ;硼酸过虑损失小于等于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
    硼酸生产工艺中,硼酸结晶过程非常特殊,产品的晶型通常会表现为颗粒状,有时也会表现最为鳞片状,结晶体的粒径也有时大些有时会小些,颗粒状的结晶不管粒径的大小在脱母液时比较溶液完成,而鳞片状的结晶无论粒径大小脱母液时都非常困难。总体物料指数为:硼酸的粒径尺寸在80~20目、固液比l:5、温度20~25℃ 、PH=2.5-3。
    二、硼酸生产中过滤离心机的工作特点和典型设备
    1.过滤离心机的工作特点
    过滤离心过滤过程,离心过滤通常用于固相含量较高、颗粒较大的悬浮液的分离。过滤式离心机转鼓壁上有孔,一般转鼓内壁上衬有金属底网及滤网。转鼓回转时,液体因离心力的作用透过滤渣、过滤介质(滤网)、底网及转鼓小孔甩出鼓外,固体被截留在转鼓内的滤网上形成滤渣,随着转鼓不停地转动,滤渣层在离心力作用下被逐步压实,其孔隙中的流体则在离心力的作用下,被不断甩出,最后得到较为干燥的滤饼。
    2.过滤离心机的工作过程
    过滤工作原理为间歇性过滤,整个过滤周期可以分为以下五个步骤: 填料、初步甩干、洗涤、甩干、下料,下料后表示一个周期完成,离心鼓的平动部分被推回离心鼓,恢复原始位置,开始新的周期。
    3.过滤离心机的性能参数
    离心机的主要指标是离心机的分离因素,离心机在运动过中产生的离心加速度和重力加速度的比值,叫做离心机分离因素。就是实际离心力转化为重力加速度的倍数。
    3.1分离因素是离心机分离能力的主要指标,分离因素F越大,物料所受的离心力就打,分离效果就好, 一般SS离心机的Fr为500~1000。
    3.2分离因素Fr与离心机的转鼓半径r成正比,与转鼓转速n的平方也成正比,因此提高转鼓转速比增大转鼓半径对分离因素的影响要大的多。分离因素Fr的极限取决于转鼓的机械强度,一般超高速离心机的结构特点都是小直径、高转速。
    4.硼酸生产中离心机选型典型设备
    目前典型的过滤离心设备也是以两大产品为主一是三足离心机,另一是上悬式离心机。三足式离心机现在有的演变为平板式离心机,在减振性能上比三足离心机性能上有很大幅的提高,工作方式上和三足离心机是一样的。卸料方式上有上卸料的也有下卸料,都配有刮刀。也有的企业在使用其他形式的离心机比如卧式刮刀离心机,双级螺旋离心机,卧式螺旋离心机等,但是使用情况不是很理想。
    三、几种离心机硼酸生产中使用情况和存在的问题
    1.三足离心机
    规格有三种800mm、1000mm、1250mm,离心机的滤布主要以涤纶750B为主也有使用金属滤网和其他编制滤网的。性能指标为表l。


           
    三足离心机的使用优点主要集中表现为:设备资金投入少,滤饼洗涤均匀透彻,能保证硼酸半成品的含水量和硫酸根含量不超过5%,过滤损失在运行时能保证在2%以下,设备维修简单维修费用低,能满足工艺和经济要求。缺陷表现为:间歇式作业,劳动用工比较多,尤其是SS型劳动强度太大,无法实现连续自动化生产要求,无法满足大规模生产。
    2.上悬式离心机   以上悬式重力卸料机为例, 主要规格XR1000一N、XR1200一N、XR1320一N三种。国内有为数不多几家在使用,以XR1200一N为主产品为湘潭离心机制造厂制造。主要性能指标为表2。


          
    XR型离心机的使用优点表现为:可以实现中速进料、高速分离,具有结构简单、运转平稳、操作简便、劳动强度较低、产量大、能耗低等特点,能满足硼酸生产工艺指标。缺陷表现为:间歇作业、无法实现连续自动作业、设备体积大、安装要求高、设备投资相对较大。
    3.卧式刮刀离心机:该机型主要机型为GK800、
    GK1000、GKI250,三种规格,产品也比较成熟。主要性能指标如表3。


         
    GK型离心机是一种连续运转、刮刀卸料、间歇操作的过滤式离心机该系列离心机采用液压和电器联合控制方式,可实现较高程度的自动化,进料、脱液、洗涤、卸料等既可以实现手动操作,又可以采用PC实现全自动控制。但在硼酸生产中却存在着几个致命的缺陷,由于硼酸晶体被刮刀严重打碎,洗涤时母液和洗水无法分开,过滤损失远远大于2%,无法满足工艺要求,双级螺旋和卧式螺旋虽然不破坏晶体但是在工作过程也是无法克服母液和洗水的分离和过滤损失过大的缺陷,很少采用这三种机型,也不适合在硼酸生产线上使用。
    五、总结
    不同型号的离心机在硼酸个生产上表现出来的工作性能和完成工艺要求是不同的,三足离心机主要适合小规模生产需求,而大规模的还是上悬式离心机比较适合。但是适应大规模、连续性、自动化程度较高的离心机的选型是硼酸生产企业的当务之急。国内的离心机厂家近几年来的技术进步比较大,具有自主产权的产品不断地出现,适用大规模生产的自动化离心机不久一定能够实现国产化。

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