介(jie)紹建筑泥漿(jiang)的特性,分(fen)析了泥漿(jiang)處理對離心(xin)機(ji)(ji)的要(yao)求,闡(chan)述了泥漿(jiang)離心(xin)機(ji)(ji)的結構特點和(he)選型參數,最后以尾礦廢水處理為(wei)例說明(ming)泥漿(jiang)離心(xin)機(ji)(ji)的具體應用(yong)。

泥(ni)(ni)漿(jiang)水(shui)是一(yi)種(zhong)水(shui)中(zhong)含有一(yi)定(ding)量的微細泥(ni)(ni)顆粒的懸浮液(ye)體.泥(ni)(ni)漿(jiang)的特性取決于(yu)它的成分(fen)，和當地(di)的地(di)質(zhi)條(tiao)件(jian)有關，一(yi)般有如(ru)下(xia)特性：外觀：土黃色，均勻(yun)有粘性，長時(shi)間靜(jing)止不分(fen)層，比(bi)重：1.20～1.46；(其中(zhong)黃沙比(bi)重1.6);含泥(ni)(ni)量20%～30%，PH值：6～7。這(zhe)些泥(ni)(ni)漿(jiang)來源(yuan)于(yu)建(jian)筑打樁、砂場、隧(sui)道山洞、礦山尾礦等。

建筑泥漿處理不當(dang)會污(wu)染環(huan)境、造成大量(liang)水(shui)土流失、淤(yu)塞(sai)河(he)道、影響(xiang)水(shui)質(zhi)、破(po)壞市政設施。

早期處理(li)(li)泥(ni)漿的方法有填埋、自然(ran)干燥等，這些較原始的方法費用高(gao)效率低，遠(yuan)遠(yuan)不能滿(man)足日益增長的泥(ni)漿處理(li)(li)需(xu)要(yao)，成了困擾(rao)工(gong)程正(zheng)常(chang)施工(gong)的難題(ti)。因此，近年推出在泥(ni)漿脫(tuo)水干化(hua)處理(li)(li)的基礎上，進行真空吸濾(lv)、壓濾(lv)和(he)離(li)心(xin)分離(li)的新工(gong)藝。

(1)真空(kong)吸濾法效果較差(cha)，原因是泥(ni)漿沉降在下層，抽真空(kong)時，泥(ni)層變得較密實，水難于吸出。

(2)壓濾法效(xiao)果(guo)尚可，但考慮如果(guo)用(yong)于現場需要配置壓濾機，但這(zhe)種泥漿(jiang)水(shui)含泥量(liang)很(hen)高，不適于用(yong)壓濾機，所以也很(hen)難用(yong)于施工現場。

(3)離心脫(tuo)水干化法的(de)處(chu)(chu)理(li)效果比(bi)上述兩種方(fang)法好得多(duo)，離心機密(mi)閉自動連(lian)續運行，不需要絮凝設備，適合于現場施(shi)工(gong)環境(jing)，可以從根(gen)本上取代目前原始落(luo)后的(de)處(chu)(chu)理(li)方(fang)式，提高處(chu)(chu)理(li)效率，降低(di)處(chu)(chu)理(li)費用(yong)，保護城(cheng)市環境(jing)，做到現場文明施(shi)工(gong)。

本文從泥漿處(chu)理(li)對離心機(ji)的(de)要求入手，詳細分(fen)析(xi)了(le)泥漿離心機(ji)的(de)結構特點(dian)，并(bing)以應用實例進行說明(ming)。

2泥漿(jiang)處(chu)理對離心機的要求

2．1單機處(chu)理量大

泥漿的產生有3個特(te)點(dian)：

①產(chan)泥量(liang)大：施(shi)工機械一(yi)旦開機，在(zai)短時間內即可產(chan)生大量(liang)的泥漿(jiang)；

②存儲困難：現(xian)場沒有大容積的泥漿池，直接(jie)排放(fang)會污(wu)染環境，汽車運輸成本很高，就地處理是最佳方案(an)；

這就要(yao)求離心(xin)機的(de)單機處(chu)理量大(da)，有(you)足夠的(de)“肚量”將泥漿吃進(jin)肚子及(ji)時“消(xiao)化”掉。

③容(rong)易(yi)分離：泥漿的固相和液(ye)相比(bi)重差較大(da)(da)，容(rong)易(yi)分離，因此(ci)設計泥漿離心機時(shi)應(ying)取較小的長徑比(bi),而運行時(shi)應(ying)保持較大(da)(da)的差轉速；

2．2適(shi)應于惡(e)劣現(xian)場

泥漿離心機往往安裝在建筑工地現場，惡劣的環境要求離心機5個不怕：
　　
①不怕(pa)風吹日曬(shai)：現場環境溫度(du)變化大，空氣中存(cun)在大量的灰塵；

②不怕過載(zai)沖擊(ji)：泥漿成分(fen)的變化(hua)，進(jin)料流量(liang)的波動，要求(qiu)離(li)心機要有足(zu)夠的功率余量(liang)，有完善的保護措施；

③不怕泥砂磨(mo)損(sun)：轉(zhuan)鼓內(nei)的(de)固相顆粒(泥砂)象砂輪機一樣在磨(mo)損(sun)著各個接觸部位(wei)，要求這(zhe)些部位(wei)具有足(zu)夠高的(de)抵(di)抗(kang)磨(mo)損(sun)的(de)能力；

④不怕電(dian)氣干擾：現場大功率設(she)(she)備頻繁起(qi)/停，各種電(dian)器設(she)(she)備運行時產生的(de)電(dian)弧(hu)，致使(shi)電(dian)源電(dian)壓大幅度波(bo)動(dong)，諧波(bo)干擾可能使(shi)儀(yi)器儀(yi)表失靈(ling)；

⑤不(bu)怕錯誤操(cao)作：建筑工人文化(hua)水平不(bu)高，離心機電氣操(cao)作件(jian)要(yao)(yao)少，操(cao)作要(yao)(yao)簡單，控制程序(xu)設計要(yao)(yao)容錯；

3泥漿離心機的設計要點

3．1高耐磨

根據不同情況，關鍵部位采(cai)用硬質合金(jin)和轉鼓防磨(mo)技術(shu)設計(ji)：

(1)碳(tan)化鎢鎳(nie)基合金粉(fen)噴焊(含碳(tan)化鎢35%)；

(2)碳(tan)化(hua)鎢焊條堆焊(含碳(tan)化(hua)鎢60%)；

(3)硬質合金(jin)鑲塊、合金(jin)瓦、鑲套(含碳化鎢100%)；

(4)陶瓷鑲塊：其抗磨性(xing)能和硬質合金鑲塊基本相同；

實際(ji)應用證明推(tui)力面(mian)硬質合(he)金(jin)鑲塊(kuai)可(ke)使螺旋(xuan)輸送器的壽命提高五倍以上(普通碳(tan)鋼的硬度為HB<241，碳(tan)化鎢合(he)金(jin)的硬度為HRa≥90)。

由于(yu)碳化鎢合金(jin)價(jia)格昂貴，表(biao)面看來，離心(xin)機(ji)的初次投資高(gao)于(yu)普通材(cai)質離心(xin)機(ji)，但(dan)從長遠(yuan)(yuan)角(jiao)度(du)看，設備(bei)壽命(ming)延長，維修費用降低(di)，停(ting)機(ji)時間(jian)減(jian)少…，這(zhe)些實惠(hui)帶來的經濟效益遠(yuan)(yuan)高(gao)于(yu)首次投資的差額。

可更換的硬質合(he)金(jin)鑲套(tao)呈圓錐(zhui)形，安裝時從錐(zhui)形轉(zhuan)鼓(gu)的里(li)面往外(wai)套(tao)。

3．2大差速

3．2．1臥螺離心機的處理量模型(xing)

在&ldquo;柱塞”流假設的條件下，臥式螺旋卸料沉(chen)降離心機(ji)的處理量計算式為[2，3]

Q=εV0Σ(1)

式(shi)中Q----處理量(liang)，m3/h

V0----重力場中(zhong)固相粒子的自由(you)沉降速度(du)，m/s

Σ----離(li)心機生產(chan)能力指數，㎡

ε----修正(zheng)系(xi)數，ε=0.25

重力場中固相(xiang)粒子的自由(you)沉降速度(Stokes定(ding)律)計算式：

(2)

Δρ=ρ2-ρ1(3)

式中d----粒子的當量直徑，m

μ----液體的動力粘度，kg/ms

Δρ----固(gu)液兩相(xiang)的比重差，kg/m3

g----重力(li)加(jia)速(su)度，m/s2

對于如圖4所示柱(zhu)錐(zhui)形(xing)轉(zhuan)鼓，其生產能力(li)指數式為：

式中(zhong)F----離(li)心機的分離(li)因數

L----沉降區(qu)長度m

L1----圓柱(zhu)長(chang)短(duan)m

D----離心機轉鼓的公稱直(zhi)徑(jing)m

λ----液層深度系數(shu),即厚度與轉鼓半徑之比λ=(r2-r1)/r2

圖(tu)4計算(suan)離(li)心機處(chu)理量(liang)用圖(tu)

F=rω2/g(5)

式(shi)中F----離心機的分離因數(shu)

r----轉鼓內半(ban)徑(jing)，m

ω----轉鼓回轉角速度(du)(du)，弧度(du)(du)/S

3．2．2離心機(ji)的處理能力

在工(gong)程應用中，離(li)心機處(chu)理能力是指離(li)心機的(de)干固體負荷和水力負荷。

干(gan)固(gu)體負荷是指每小時(shi)處理的(de)不揮發固(gu)體重量，以(yi)(yi)ＫｇＤＳ(干(gan)污(wu)泥(ni))／ｈ表示；水力負荷指進入(ru)離心機的(de)污(wu)泥(ni)流量，以(yi)(yi)ｍ３／ｈ表示，它與離心機進泥(ni)濃度(ＭＬＳＳ，ｇ／Ｌ)的(de)乘積(ji)即為干(gan)固(gu)體負荷。

 三聯(lian)泥(ni)漿(jiang)離心機的單(dan)機處(chu)理量：(進泥(ni)含(han)固量為20%～30%)

3．2．3臥螺離心機的固相清(qing)除率模型(xing)

臥螺離心機分離總(zong)效率是指(zhi)沉渣中的固(gu)(gu)相質量與(yu)進料懸浮液中的固(gu)(gu)相質量之比，又(you)稱固(gu)(gu)相回收(shou)率。

離心(xin)機的固(gu)相清除(chu)率與離心(xin)機的生(sheng)產能力指數、進料(liao)液中的固(gu)相粒(li)度(du)分(fen)布(bu)有關，對于建(jian)筑泥(ni)漿，其固(gu)相粒(li)度(du)分(fen)布(bu)與瑞(rui)利分(fen)布(bu)函數十分(fen)接(jie)近，在瑞(rui)利分(fen)布(bu)假設條件下，離心(xin)機的固(gu)相清除(chu)率為[2]：

3．2．4計算舉例

三聯環保機械LWnj-B-6000離心機運行時，固相排(pai)出口每小時可以(yi)排(pai)出含固量為38%的泥(ni)餅8-12噸，可以(yi)計(ji)算得到干固體負荷(he)(he)為3000～4500kgDS/h，水力負荷(he)(he)為10～20m3/h.

在實(shi)際運行中(zhong)(zhong)，通過調整水(shui)力(li)(li)負(fu)荷(he)，來保證進入離(li)(li)心機(ji)干(gan)固體負(fu)荷(he)不超過離(li)(li)心機(ji)的最(zui)大(da)承受能(neng)(neng)力(li)(li)，否則，多(duo)余的干(gan)固體將從(cong)上清液中(zhong)(zhong)排出，上清液的懸(xuan)浮物(wu)會(hui)急劇增多(duo)，并增加離(li)(li)心機(ji)電機(ji)的負(fu)荷(he)；同時(shi)也應注意，應保證進入離(li)(li)心機(ji)的干(gan)固體負(fu)荷(he)不小于離(li)(li)心機(ji)最(zui)大(da)承受能(neng)(neng)力(li)(li)的６０％，否則，離(li)(li)心機(ji)不能(neng)(neng)充分發(fa)揮(hui)其性能(neng)(neng)。

泥漿離心機和污水處理離心機在性能上(shang)有較大的差別。

假設：污水處(chu)(chu)理離心機(ji)(ji)初沉池污泥的濃度(du)為(wei)(３５ｇ／Ｌ)，離心機(ji)(ji)的干固(gu)體負(fu)荷為(wei)４０５ｋｇＤＳ／ｈ，二(er)沉池污泥因沒有污泥濃縮池，進泥濃度(du)低(di)(７．５ｇ／Ｌ)，干固(gu)體負(fu)荷只能達到８５～１２０ｋｇ／ｈ，離心機(ji)(ji)幾(ji)乎(hu)等于(yu)空轉，因此，單(dan)位時間(jian)內的處(chu)(chu)理能力大大降低(di)。

3．2．5差速器

泥(ni)漿(jiang)離心機的差速器有2個特點(dian)：小速比和(he)大扭矩。

①小速比

差轉速的(de)大小主要取決于所需排渣量的(de)大小、差轉速太高時(shi)(shi)沉渣在干燥(zao)區的(de)停(ting)留(liu)時(shi)(shi)間(jian)減少會使沉渣的(de)含濕率增高，但差轉速過(guo)低會增大螺旋(xuan)的(de)推料力(li)矩，明顯降低螺旋(xuan)的(de)輸渣效率并使螺旋(xuan)受到的(de)扭矩增大而(er)損壞差速器(qi)。

泥漿離(li)心機(ji)為了將大量的沉泥排出鼓外，差(cha)轉速(su)(su)必(bi)須遠大于普通(tong)污水處理離(li)心機(ji)(前(qian)者差(cha)速(su)(su)約(yue)4～10r/min,后者差(cha)速(su)(su)>30r/min).

差(cha)轉速按下(xia)式計算：

式中：Δn—差轉速

n1—轉(zhuan)鼓轉(zhuan)速

nh—小軸轉速

i—速比

由式(7)可知(zhi)，小軸固定時，可獲得最大差速(例如：若n1=2200、i=87,則Δnmax=25r/min).

小軸(zhou)反(fan)轉(zhuan)可以提高差(cha)速(su)(su)(例如：n1=2200，nh=-1280，i=87則(ze)Δn=40)，但由(you)于差(cha)速(su)(su)器(qi)內部各個行星齒輪(lun)之間相(xiang)對轉(zhuan)速(su)(su)增大(da)，可能影響差(cha)速(su)(su)器(qi)壽(shou)命(ming)。

由上(shang)分析可知(zhi)，泥漿(jiang)離心機(ji)(ji)的(de)差速器速比要(yao)選得小，以獲取較大差速。例如，三聯環保(bao)機(ji)(ji)械LWnj-B-6000離心機(ji)(ji)的(de)最大差速可高(gao)達48r/min或(huo)更高(gao)。

②大扭矩

差速(su)(su)器(qi)是(shi)在高速(su)(su)、重載、不斷承(cheng)受沖擊交變載荷的惡劣工(gong)作(zuo)條(tiao)件下運轉，故要求差速(su)(su)器(qi)的抗過載沖擊及抗扭震性能特(te)別好(hao)。

螺旋(xuan)推料力矩(ju)(ju)可(ke)通(tong)過測(ce)量小軸力矩(ju)(ju)間接測(ce)量。離(li)心機(ji)穩定(ding)運行時，若不考慮(lv)磨擦損失，則有[2]：

Ms=-i*Mh(8)

式中Ms—螺旋推(tui)料力矩

Mh—小軸力矩(ju)

i----差速(su)器速(su)比

上式物理(li)意義是：螺(luo)旋推料力矩(ju)是小(xiao)軸力矩(ju)的(de)i倍，負號(hao)表示小(xiao)軸為主動件(jian)，運行時轉(zhuan)臂向電動機回輸(shu)部分能(neng)量。

分(fen)析指(zhi)出：螺旋推(tui)料(liao)力矩(ju)和鼓內(nei)沉泥的數(shu)量、黏性、物料(liao)成(cheng)分(fen)、推(tui)料(liao)面(mian)光潔度等諸多因(yin)素相(xiang)關(guan)，根據泥漿的特性，必須采用大扭矩(ju)差速器(qi)。例如(ru)LWnj-B-6000離心(xin)機(ji)差速器(qi)額定扭矩(ju)高(gao)達10KN.m～20KN.m。

 此外，三聯環保機械泥漿離心機正在(zai)考慮配置低速(su)液壓馬(ma)達差速(su)器(qi)。

差速器(qi)為(wei)20KN·m的(de)(de)大扭(niu)矩液(ye)壓(ya)馬達(da)，其傳(chuan)動(dong)(dong)效率(lv)高，傳(chuan)動(dong)(dong)平(ping)穩，體積小，是同樣功(gong)率(lv)的(de)(de)行星差速器(qi)體積的(de)(de)1／2，并且噪音低，振動(dong)(dong)小；可(ke)無(wu)級調速，使固(gu)液(ye)分(fen)離達(da)到(dao)最佳組(zu)合，如果因(yin)物料(liao)的(de)(de)變化，使螺(luo)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)受到(dao)的(de)(de)負載增加，壓(ya)力升高，模擬控制器(qi)會釋(shi)放出更多(duo)的(de)(de)流量(liang)，螺(luo)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)轉速加快，防(fang)止(zhi)螺(luo)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)堵塞(sai)，保證了正(zheng)常(chang)的(de)(de)工作(zuo)，當工作(zuo)壓(ya)力恢(hui)復正(zheng)常(chang)時，螺(luo)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)仍能按正(zheng)常(chang)的(de)(de)差轉速恒定轉動(dong)(dong)。液(ye)壓(ya)差速器(qi)可(ke)以在(zai)轉鼓不(bu)轉動(dong)(dong)的(de)(de)情況(kuang)下使螺(luo)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)轉動(dong)(dong)。可(ke)快速排渣清(qing)除轉鼓內的(de)(de)沉渣，使轉鼓清(qing)洗更干凈。

3．3戶外型

安(an)裝在現場的(de)電器設備應選用戶外型，例：主/副電機(ji)、污泥輸(shu)送(song)機(ji)電機(ji)、各種泵(beng)電機(ji)、各種閥以及聲光報警(jing)系統等。

3．4傻瓜式

電氣(qi)控制功能力求簡(jian)單實(shi)用(yong)，特別強(qiang)調可(ke)靠性和操作簡(jian)單，可(ke)采取下述措施：

(1)主變頻器為(wei)重(zhong)載型，功率(lv)比電(dian)機功率(lv)提高(gao)一檔；

(2)和(he)現場設備有(you)關(guan)的模擬量(liang)輸入/輸出光電隔離；

(3)注(zhu)意防雷(lei)電設計；

(4)采用(yong)觸摸屏人機界面；

4應用實例

4．1泥漿離心機在(zai)尾礦廢水處理中的應用

龍蟒集(ji)團是四川(chuan)省“十一五”重(zhong)點扶持的百億元(yuan)企業之一，其主導產(chan)品--飼料(liao)磷酸鹽產(chan)能(neng)居亞洲(zhou)第一，鈦白粉單裝置(zhi)能(neng)力居全國之首。

南(nan)漳龍蟒有限(xian)責任(ren)公司(si)每天(tian)產(chan)生大量的(de)尾礦廢水(shui)，自(zi)2009年3月起(qi)開始使用(yong)麗(li)水(shui)三聯環(huan)保機械(xie)有限(xian)公司(si)生產(chan)的(de)LWnj-B-6000型臥螺離心機，一舉(ju)解(jie)決了多(duo)年來(lai)一直困擾他(ta)們的(de)尾礦廢水(shui)處理難題。

樣品分析(xi)方(fang)法(fa)和固相回收率的(de)計算：

離(li)心機作(zuo)為(wei)固/液分(fen)離(li)設備只能分(fen)離(li)固體和液體，所以在測試分(fen)析離(li)心機進(jin)料濃度和分(fen)離(li)液的(de)(de)含(han)固率(lv)時(shi)必須完全去(qu)除料漿和分(fen)離(li)液中(zhong)的(de)(de)溶解(jie)物質。分(fen)析時(shi)均應用定量濾紙(zhi)過濾，并且在過濾過程(cheng)中(zhong)要用蒸溜水洗凈漏斗中(zhong)樣品里的(de)(de)可(ke)溶物質、再衡溫(wen)稱量，否則(ze)測試的(de)(de)數據是不準(zhun)確的(de)(de)。

下(xia)表是實際(ji)測得的一(yi)組數據：

處理能力(li)m3/h進泥(ni)含固%清液含固%泥(ni)餅(bing)含水(shui)率%

20～3021<2.5～322～28

固體回收率按(an)下式計算(suan)：

式(shi)中(zhong)η--固體(ti)回(hui)收率

Y—濕(shi)沉渣中絕干物質含量%

T—進(jin)料懸浮(fu)物中絕(jue)干物質(zhi)含量%

Z—分離(li)液中絕干物質含量%

以表2測試數據代入式9，可以得到固體回(hui)收率達到99.4%

4．2經濟效益

LWnj-B-6000型臥螺離心機處(chu)理尾礦，產生了(le)良(liang)好的經(jing)濟效益：

①節省絮凝劑成本：

以(yi)前使用帶式壓濾機每(mei)天(tian)需要(yao)消耗大量的(de)藥(yao)劑，由于泥(ni)漿離心(xin)機處理尾礦不需要(yao)添(tian)加絮凝劑，因此降低了成本；

②泥漿離心機(ji)采用雙電機(ji)雙變(bian)頻驅動，可以節省電費；

③表(biao)面上(shang)看(kan)離心機(ji)單(dan)臺(tai)價格較貴，但帶式壓(ya)(ya)濾(lv)機(ji)配套(tao)有絮凝罐、空壓(ya)(ya)機(ji)、水(shui)(shui)泵水(shui)(shui)箱以及(ji)除(chu)臭抽(chou)風機(ji)，多(duo)占廠房面積(ji)，加(jia)起來總投(tou)資大(da)大(da)超(chao)過離心脫水(shui)(shui)機(ji)成(cheng)本(ben)。

尾礦綜合(he)利用，變廢為寶，既保護了資(zi)源，又充分利用了資(zi)源，同時(shi)又凈化了環境，可(ke)謂一舉多得(de)。

4．3電氣控(kong)制

手動(dong)方式：每一(yi)臺(tai)電動(dong)機，每一(yi)臺(tai)泵(beng)和(he)每一(yi)臺(tai)閥門(men)都可以單獨啟動(dong)/停車(che)，適用于修理和(he)調試階段；

自(zi)動方式：按一個鍵，所有設備接(jie)受程序控制，適(shi)用(yong)于運行階段(duan)；

※恒差速/恒力矩兩種(zhong)控制(zhi)模式：

 恒差速控制：差速一經設(she)定，始終(zhong)保持不變(bian)。用于穩(wen)定泥(ni)餅的干度，穩(wen)定每(mei)小時處理量；

恒力矩控制：將螺旋推料(liao)力矩穩定(ding)在合適(shi)(shi)的大小，適(shi)(shi)用于進泥(ni)流(liu)量和進泥(ni)性質變(bian)化很大的場合；

※彩色觸(chu)摸屏操(cao)(cao)作界面：顯示直觀生動，一看就(jiu)會，一觸(chu)就(jiu)靈，真(zhen)正的傻瓜式(shi)操(cao)(cao)作；

5結論

(1)泥漿離(li)心(xin)機的(de)關鍵是大(da)處理量和(he)高耐(nai)磨能力；

(2)泥(ni)漿離心(xin)機的結構特點是：長徑比小(xiao)；差速(su)器扭矩(ju)大速(su)比小(xiao)；

(3)泥漿離(li)心機(ji)的(de)運行特點是(shi)：低轉速，大差速；

離(li)心脫(tuo)水法(fa)處理泥漿水具有自(zi)動連(lian)續密閉運行、無(wu)須添(tian)加(jia)絮(xu)凝劑、現場適(shi)應(ying)性強等特(te)點，在今后很長(chang)一(yi)段時(shi)期內，必(bi)定占據主(zhu)導地位。

目前，國內(nei)泥漿離心機(ji)尚處(chu)于(yu)初級階段：最(zui)大處(chu)理量(liang)50～60m3/h；最(zui)大直(zhi)徑Φ720，可靠性低，壽命短(duan)。離開真正滿足(zu)建筑(zhu)泥漿處(chu)理需求(單機(ji)處(chu)理量(liang)100～200m3/h)有(you)很長一段路要走。

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