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虹吸刮刀离心机在制盐石膏处理中的应用

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浅析虹吸刮刀离心机在制盐 石膏处理中的应用
王安国 娄红斌 二〇〇九年 九月

摘要: 摘要:
本文介绍了虹吸刮刀离心机在制盐石膏处 理中的成功应用, 理中的成功应用,该工艺能有效地把石膏 从制盐母液中分离,分离效果良好, 从制盐母液中分离,分离效果良好,成品 石膏中的水分和盐含量大幅度降低, 石膏中的水分和盐含量大幅度降低,产品 可直接销售,变废为宝。 可直接销售,变废为宝。

关键词: 关键词:
虹吸刮刀离心机 石膏处理 固液分离 虹吸刮刀离心机; 石膏处理;

一、 前



石膏型卤水在制盐生产中产生副产品 石膏。石 石膏型卤水在制盐生产中产生副产品—石膏。 石膏 膏粒度小,粘度大, 膏粒度小,粘度大,如何把副产品石膏从生产系 统中有效分离一直是困扰石膏型卤水生产企业的 难题,有些企业不能把石膏分离出生产系统, 难题,有些企业不能把石膏分离出生产系统,造 成系统传热系数降低,料液粘度增大,影响产量 影响产量; 成系统传热系数降低,料液粘度增大 影响产量; 有些企业虽能分离,但副产品水分大或含盐分高, 有些企业虽能分离,但副产品水分大或含盐分高, 污染环境。怎样使石膏从系统中分离,分离后副 污染环境。怎样使石膏从系统中分离 分离后副 产品质量达到销售要求、配合主业正常生产、 产品质量达到销售要求、配合主业正常生产、形 成一个稳定的工艺操作, 成一个稳定的工艺操作,成为中盐皓龙公司科技 公关的一大课题。 公关的一大课题。

石膏处理设备选型的历史变迁
十几年前,中盐皓龙公司率先在同行业中使用卧式螺旋离心 机分离石膏,能有效地把石膏从系统中分离,但分离出的石 膏含水量高达39%。为满足销售要求,必须建设大面积晾晒 场地,同时需要15天以上晾晒时间,与刮风下雨天气,对周 围环境污染严重。 后又购置三足式离心机分离石膏,虽能满足客户要求,但因 分离效率低、维护费用高、用人多等缺点被我们舍弃。 *些年,我们也调研过板框压滤机、真空过滤机等,均无法 满足生产需要,其处理后的石膏一直存在含水量高、需要晾晒 场地大、晾晒时间长、环境污染严重等问题。 通过查阅大量的科技情报资料及多次考察,我们认识到通过选 择更加合适的石膏处理核心固液分离设备,可达到简单、有 效地处理石膏的目的,提高石膏固液分离效果,降低运行成 本,减少环境污染。

二、 技术准备工作

1、 石膏特性分析
自然界中的石膏有二水石膏、半水石膏、无水石膏三 种形态。 就石膏溶液的固液分离来说,二水石膏由于粒度大、 质地软而分离起来较为容易,无水石膏由于粒度小、 质地硬从而分离起来较为困难。 石膏型卤水在制盐蒸发过程中,料液温度在57℃以下, 析出的是二水石膏; 料液温度在57℃到110℃之间, 析 出的是半水石膏; 料液温度在110℃以上,析出的是无 水石膏;正常生产时, 我公司制盐蒸发料液温度在60℃ 到130℃之间,故析出的石膏大部分是无水石膏和半水 石膏的混合物。

2、目前石膏分离状况
现在大多数企业采用对石膏母液进行简单的沉降、洗涤 后,利用固液分离设备对石膏母液进行分离,提取出石 膏。 所选用的固液分离设备多为板框压滤机、带式压榨机、 带式真空过滤机、卧式螺旋卸料离心机等。 在使用过程中都存在线路长、设备多、处理周期长、处 理后石膏含水量高、运行费用高、环境污染严重等不利 因素。 因此,以上处理设备也一直不能得到制盐企业的认同。

原卤及石膏母液成分分析及特性
表一 成分 原卤g/l 原卤 表二 成分 石膏母液g/l 石膏母液 表三 密度kg/m3 密度 石膏母液 1.21×103 × 粘度pa 粘度 s 0.0017 热度J/g 热度 ℃ 3.49 NaCl 310.2 CaSO4 43.0 CaCl2 16.7 MgCl2 6.8 NaCl 309.4 CaSO4 4.68 CaCl2 1.01 MgCl2 0.17 NH+4 0.54 B 2 O3 0.02

成品石膏特性取样分析及分析数据
表四 成分 含量 表五 粒度m 粒度 成品石膏 5~18 ~ 8 密度kg/m3 密度 2.32×103 × 无水石膏 70% 半水石膏 25% 二水石膏 5%

石膏特性分析结论
由以上分析可知 , 我公司的石膏 由以上分析可知, 我公司的石膏70%不含 不含 结晶水, 是无水石膏, 属硬石膏, 结晶水 , 是无水石膏 , 属硬石膏 , 且石膏 粒度小, 粘度大, 不易分离, 粒度小 , 粘度大 , 不易分离 , 后续处理困 难。

3、现有相关处理设备使用比较分析
我公司对国内现有石膏处理设备的使用情 况进行了考察、 分析。 况进行了考察 、 分析 。 目前国内大多数企 业选用的设备主要为板框压滤机、 业选用的设备主要为板框压滤机 、 带式压 榨机、 转鼓真空过滤机、 带式真空过滤机、 榨机 、 转鼓真空过滤机 、 带式真空过滤机 、 卧式螺旋沉降离心机等, 它们在使用过程 卧式螺旋沉降离心机等 , 中存在着不同程度的问题,主要有: 中存在着不同程度的问题,主要有:

3.1板框压滤机
板框压滤机是一种非连续操作的过滤设备, 板框压滤机是一种非连续操作的过滤设备, 其主要问题有: 其主要问题有: ①卸料后滤布清理工作十分繁琐,工人的 卸料后滤布清理工作十分繁琐, 劳动强度大。 劳动强度大。 ②设备各框密封面易出现漏料现象,不易 设备各框密封面易出现漏料现象, 处理。 处理。 ③单套设备处理能力小,不能连续操作, 单套设备处理能力小,不能连续操作, 劳动生产率低。 劳动生产率低。

3.2带式压榨机
带式压榨机是我公司天源一期选用设备, 带式压榨机是我公司天源一期选用设备, 主要问题有: 主要问题有: ①石膏产量低,不能满足石膏产出量。 石膏产量低,不能满足石膏产出量。 ②需加入絮凝剂维持生产,生产成本高。 需加入絮凝剂维持生产,生产成本高。 ③滤布易破损,正常运行时两个月要进行 滤布易破损, 更换,增加了维修成本。 更换,增加了维修成本。 ④经过滤处理后石膏含水量高达 经过滤处理后石膏含水量高达40%,需 , 大的晾晒场地进行长时间的晾晒, 大的晾晒场地进行长时间的晾晒,给周围 环境带来较大的污染。 环境带来较大的污染。

3.3带式真空过滤机
带式真空过滤机的主要问题为: 带式真空过滤机的主要问题为: ①占地面积大,投资费用高。 占地面积大,投资费用高。 处理后石膏含水量大, 40%以上 以上。 ②处理后石膏含水量大,在40%以上。 需要的晾晒场地较大,环境污染严重。 ③需要的晾晒场地较大,环境污染严重。

3.4卧式螺旋沉降离心机
卧式螺旋沉降离心机是我公司 万吨生产线选用 卧式螺旋沉降离心机是我公司30万吨生产线选用 设备,在使用过程中存在的主要问题有: 设备,在使用过程中存在的主要问题有: ①经过滤分离后石膏含水量高,达40%以上。 经过滤分离后石膏含水量高, 以上。 以上 ②需要的石膏晾晒场地大,环境污染严重。 需要的石膏晾晒场地大,环境污染严重。 ③每年由于维修螺旋转鼓、更换轴承等,需增加 每年由于维修螺旋转鼓、更换轴承等, 维修费用10~15万元,维护费用高。 维修费用 ~ 万元,维护费用高。 万元

三、分离设备的选型确定与使用
选型背景
结合皓龙公司长期在石膏分离工艺研究和设备 选型的经验和教训,在制盐行业还没有满足石 选型的经验和教训, 膏分离要求的设备,我们决定在制盐企业以外 膏分离要求的设备, 的行业进行考察调研,将眼光放宽,到化工、 的行业进行考察调研,将眼光放宽,到化工、 食品等企业考察固液分离设备。经过多次的实 食品等企业考察固液分离设备。 地考察和对专业生产分离设备厂家的咨询,一 地考察和对专业生产分离设备厂家的咨询, 种广泛应用于淀粉及氨基酸等行业的固液分离 设备——虹吸刮刀离心机引起了我们的注意。 虹吸刮刀离心机引起了我们的注意。 设备 虹吸刮刀离心机引起了我们的注意

虹吸刮刀离心机应用范围及特点
广泛应用与食品、制药等行业。 它能在全速运转下自动实现进料、分离、洗涤、脱水、排 液、卸料、洗网等工序。具有结构新颖、运转*稳、自动 化程度高、劳动强度低、生产能力大、洗涤效果好、滤饼 含湿率低等特点。适合分离浓度范围在25-60%的悬浮液。 在运行过程中主电机带动套装的内外转鼓全速旋转,物料 由进料管引入转鼓,在离心力作用下,液相物穿过滤布和 内转鼓壁滤孔排出内转鼓,汇集到内外转鼓间的间隙内, 穿过到虹吸室的通孔进入虹吸室,再由虹吸装置抽走排出 机外。固相物截留在内转鼓形成环形滤饼层。进料达到预 定容积后停止进料,进一步分离,此时可进行洗涤。洗涤、 分离结束,刮刀自动旋转,将固相物刮下经输料螺旋排出 机外,然后自动洗网,开始下一个循环。 该设备在淀粉业应用中,分离出的淀粉含水量≤12%,产品 成干粉状,效果很好。

选型试验过程及试验效果分析
通过相关的了解和考察后,我公司将石膏产品运 通过相关的了解和考察后, 送至专业设备生产厂家进行试验, 送至专业设备生产厂家进行试验,通过上千次的 反复试验,模拟现场生产参数,调整设备运行状态, 反复试验 模拟现场生产参数,调整设备运行状态 模拟现场生产参数 最终分离出的石膏含水量在12%以下,成干粉状, 以下, 最终分离出的石膏含水量在 以下 成干粉状, 试验效果良好。 试验效果良好。 在试验成功的基础上,结合中盐皓龙公司的实际 在试验成功的基础上, 生产需求, 生产需求,我们在其下属单位天源二期石膏处理 系统应用虹吸刮刀离心机进行石膏分离。 系统应用虹吸刮刀离心机进行石膏分离。

配套虹吸刮刀离心机石膏处理工艺
该工艺途径可简单描述为:制盐车间排出 该工艺途径可简单描述为: 石膏母液泵送至石膏处理澄清桶, 石膏母液泵送至石膏处理澄清桶,经澄清 后清液返回制盐使用, 后清液返回制盐使用,沉积石膏浆泵入石 膏洗涤桶进行洗涤, 膏洗涤桶进行洗涤,洗涤后清液溢流至循 环水废水池打回矿山,洗涤后石膏浆(固 环水废水池打回矿山,洗涤后石膏浆( 体含量20-40%)泵入虹吸刮刀离心机完 体含量 ) 成固液分离过程。 成固液分离过程。

天源二期石膏处理工艺流程图

工业化成功应用及运行特点
2006年9月,天源二期石膏处理系统建设完工,虹吸刮 年 月 天源二期石膏处理系统建设完工, 刀离心机安装完成,开始调试,通过一系列的反复调整, 刀离心机安装完成,开始调试,通过一系列的反复调整, 经过*六个月的连续试运行,处理后石膏呈分散粉末状, 经过*六个月的连续试运行,处理后石膏呈分散粉末状, 含水量低( 以下),含盐量小于1%, 含水量低(在12%以下),含盐量小于 ,单台处理能 以下),含盐量小于 小时, 力300kg/小时,试验取得圆满成功。 小时 试验取得圆满成功。 其操作劳动强度大大降低,石膏质量明显提高,处理后 其操作劳动强度大大降低,石膏质量明显提高, 的成品石膏不需要晾晒,可直接出售。 的成品石膏不需要晾晒,可直接出售。由于石膏质量的 提高,使其更容易出售,石膏产品供不应求, 提高,使其更容易出售,石膏产品供不应求,体现了该 机型的优点。因存货少,占地少,少建一座3000*方米 机型的优点。因存货少,占地少,少建一座 *方米 左右的晾晒场,减少投资30万元 万元。 左右的晾晒场,减少投资 万元。

四、存在问题
虽然产品质量好,但此种机型第一次在石 虽然产品质量好, 膏分离方面应用, 膏分离方面应用,由于制造方对石膏分离 的特殊情况认识不够, 的特殊情况认识不够,致使设备运行初期 故障率较高, 故障率较高,一些问题一度导致生产无法 正常进行。 正常进行。 调试过程中出现的主要问题有: 调试过程中出现的主要问题有:

4.1卸料刮刀选材强度差
问题及现象分析 因在离心机厂做试验时用的卸料刮刀只处理了几吨 石膏浆, 石膏浆,所以未发现卸料刮刀长期在生产中使用的 缺点。实际使用中,由于石膏颗粒小, 缺点。实际使用中,由于石膏颗粒小,在转鼓中形 成的滤饼致密坚硬,卸料刮刀的刀口从转速达20r/s、 成的滤饼致密坚硬,卸料刮刀的刀口从转速达 、 直径1.25米的转鼓上卸料,刀口与 米的转鼓上卸料, 直径 米的转鼓上卸料 刀口与78.5m/s线速度的 线速度的 滤饼摩擦,磨损严重,磨损后与滤饼的接触面增大, 滤饼摩擦,磨损严重,磨损后与滤饼的接触面增大, 阻力增大,电机电流超标,刀体断裂, 阻力增大,电机电流超标,刀体断裂,固定卸料刮 刀的螺栓崩断。 刀的螺栓崩断。

4.1卸料刮刀选材强度差
解决方案 经过反复的研究分析,卸料刮刀的材质和 经过反复的研究分析, 安装角度不适合是造成以上问题的主要原 因,需要在制作新刮刀时重新设计安装角 度并改进材质。经过四次摸索试验, 度并改进材质。经过四次摸索试验,2007 年4月,通过采用激光加工工艺对刮刀及刮 月 刀固定销进行设计制作,问题得到解决, 刀固定销进行设计制作,问题得到解决, 设备*稳运行。 设备*稳运行。

4.2残余滤渣清理困难
问题及现象分析: 问题及现象分析: 固相石膏被过滤截留在转鼓的过滤网上形成滤渣 卸料刮刀将其刮下, 层,卸料刮刀将其刮下,由于刮刀与滤渣层之间 的相对速度达78.5m/s,刮刀无法在高速情况下 的相对速度达 , 把滤网上的石膏刮干净,否则会刮坏滤网。 把滤网上的石膏刮干净,否则会刮坏滤网。所以 与过滤网紧贴在一起的石膏层在离心力的作用下 越来越致密,影响石膏料液中的水分通过过滤层, 越来越致密,影响石膏料液中的水分通过过滤层, 致使分离效果变差,分离时间增长, 致使分离效果变差,分离时间增长,分离效率降 所以必须定期清理硬质滤渣。 低,所以必须定期清理硬质滤渣。

4.2残余滤渣清理困难
解决方案: 解决方案: 开始我们采用钢钎缓慢敲击,用力小时滤渣不脱 开始我们采用钢钎缓慢敲击, 落,用力大时使滤网受到损伤,造成运行时滤网 用力大时使滤网受到损伤, 局部通透量大,转鼓不*衡,机器剧烈震动。 局部通透量大,转鼓不*衡,机器剧烈震动。后 来我们改进了清渣方法,用一根60cm长空心管, 长空心管, 来我们改进了清渣方法,用一根 长空心管 将一端加工成鸭嘴状, 将一端加工成鸭嘴状,另一端通过胶管与自来水 管连接,使用时打开自来水阀门, 管连接,使用时打开自来水阀门,这样缓冲撞击 强度,清理速度明显加快,同时也避免了滤布破 强度,清理速度明显加快, 损现象的发生,问题得到解决 问题得到解决。 损现象的发生 问题得到解决。

5.结束语 结束语
虹吸刮刀离心机应用于制盐石膏的处理取得了 成功,解决了制约我公司生产的难题, 成功,解决了制约我公司生产的难题,减少了 环境污染,符合国家科学发展节能减排的方针, 环境污染,符合国家科学发展节能减排的方针, 产生了明显的经济和社会效益。 产生了明显的经济和社会效益。为国内石膏型 卤水处理制盐石膏母液提供了一条有效的方法, 卤水处理制盐石膏母液提供了一条有效的方法, 推广应用前景广阔。 推广应用前景广阔。

谢谢大家! 同时衷心祝贺世界盐 业大会成功召开!




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