固液分离离心机的发展现状及其趋势2

固液分离离心机的发展现状及其趋势

1、前言

固液分离(solid-liquid separation) 是一种重要的单元操作，从液相中除去固体一般采用筛或沉淀的方法。国民经济各部门如化工、轻工、制药、矿山、冶金、能源、环境保护等应用非常广泛。在许多生产过程中, 过滤与分离机构是关键设备之一, 其技术水平的高低, 质量的优劣直接影响到许多过程实现工业化规模生产的可能性、工艺过程的先进性和可靠性、制品质量、和能耗、环境保护等经济和社会效益。其中运用离心力场进行非均相物系的分离的技术称为离心分离。离心分离装备按有无旋转部件可以分为机身固定的旋转流分离设备和机身旋转的离心分离设备（亦称离心机）。前者如旋流分离器（亦称旋流器），流体在固定的机身内旋转而产生离心力场；后者如各种沉降离心机或过滤离心机，由旋转的机身带动内部流体作回旋运动而产生离心力场。我们主要论述后者，即固液分离离心机。

按照处理规模，离心机可以分为两种。一是试验用离心机，处理量相对较小，但是分离效果好。工业用离心机分离效果比试验用要差一些，但处理量大。同时，离心机又可以分为生产用和和分析用两种。

2、固液分离离心机的发展现状 当下，离心机在化工工业部门以及相关部门中大量使用，对于这类离心机按照其分离原理可以分为，沉降式离心机，过滤式离心机和组合式离心机。

2.1过滤式离心机

依靠滤网和离心力作用的离心机就是过滤式离心机。它的转鼓壁上有许多小孔，孔内有过滤网（滤布），悬浮液在转鼓内旋转，靠离心力把液相甩出筛网，而固相颗粒被筛网截留，形成滤饼，从而实现固液分离, 适用于固相含量高，固体颗粒较大（d>10µm)的悬浮液。 过滤式离心机共有：三组过滤式离心机、上悬式离心机、卧式刮刀卸料离心机、卧式活塞卸料离心机和离心惯性力卸料式离心机五种类型。其中三足过滤式离心机是应用的数量最多、最广泛的的一种过滤离心机。

三足过滤式离心机是一种人工上部上料式离心机，它具有竖轴、实底和半封闭状的转鼓，顶部的围边称为鼓缘，转鼓支在三足架上，故名三足式离心机。使用时，悬浮液自顶部逐渐加入转鼓内，物料在离心力场的作用下，液体经滤网及转鼓甩出，固体则被截留在滤网内，形成滤饼。

上悬式离心机。它的转鼓悬于细长轴下端，轴上端有电机，与轴用轴承悬挂机构相连，使用时，电机带动轴旋转，轴带动转鼓旋转。

卧式刮刀卸料离心机，可以在高速下连续运转，间歇加料、卸料。同时，处理范围较广，可以处理粗、中、细的悬浮液。但是刮刀易磨损，易产生冲击。 卧式活塞卸料离心机，可以匀速连续运转，自动连续加料、液压脉动活塞卸料，自动化程度较高，操作稳定，效率较高。但不适应细颗粒悬浮液，对波动比较敏感，容易产生漏料现象，而且结构较为复杂，制造，维修成本较高。 离心惯性力卸料式离心机。又称追篮离心机，可以在全速下工作，自动连续加料、卸料，无专门的卸料装置。离心惯性力卸料式离心机结构简单，体积小，造价低，效率高耗电少，可自动上、卸料，易于操作。但对于物料性质，浓度变化敏感适应性差，而且物料停留时间不易控制，易产生跑液。

2.2沉降式离心机 沉降式离心机与过滤式离心机不同转鼓上既没有孔，也没有滤网，当沉降式离心机工作时，悬浮液随转鼓高速旋转，由于固液两相的比重不同，产生的离心惯性力也不同，则离心力大的固相颗粒沉积在转鼓内壁上，液相沉积在里层，之后从不同的出口排出，从而使固液两相分离。沉降式离心机的转速一般较高，在7000rpm-8000rpm 之间，适用于固体颗粒较小（d

沉降式离心机有：螺旋卸料沉降式离心机、碟式分离机、室式分离机、贯石分离机和撇液管式沉降离心机等五种。 螺旋卸料沉降式离心机。其中转鼓无孔，高速运转时转鼓内有与转鼓同心安装的输料螺旋，输料螺旋的旋向与转鼓相同，但存在由差速传动系统产生的转速度差。悬浮液进入转鼓后，大部分的固体颗粒在离心力的作用下沉降到内壁，之后被输料螺旋从小端推出，澄清后的液体从转鼓的另一端溢流口排出。螺旋卸料沉降式离心机可以自动连续操作，维护简便；适用范围广。对物料的适应性好。但是沉渣含液量较高；且机器结构复杂造价较高。 碟式分离机。分离机是沉降式分离中的一种类型，用于难分离的物料。碟式分离机是应用最广泛的沉降式离心机。可以完成分离和澄清两种操作。碟式分离机是立式离心机，转鼓在立轴上端，转鼓内部有一组互相套叠在一起的碟形零件-碟片，碟片之间留有很小的缝隙，悬浮液由转鼓中心的进料管进入转鼓，当分离时，悬浮液流经碟片的缝隙，固体颗粒在离心力的作用下成降到碟片上形成沉渣，沉渣沿碟片脱落并自动聚集在转鼓内部直径最大的位置，之后分离后的液体从出液口排出转鼓，而沉渣则在分离机停止工作后由人工清除。碟式分离机结构紧凑，占地小，产量大，适用范围广；但是结构复杂，转速高，操作和维修要求比较高，且清洗较为麻烦。

室式分离机应用较为广泛，主要用于分离固体含量在20%以下的悬浮液。结构上与碟式分离机相似，转鼓中安装一组同心的分离圆筒，使得转鼓内的空间分割成了一个个相互串联的环形空间，称为室。室的划分原则一般依据直径相等原则或横截面相等原则。分离机工作时，悬浮液进入转鼓中心，之后逐一流过各个室，液体的流速逐渐减小（各式径向间距相等）或保持不变（各室横截面积相等），最大的固体颗粒沉降在中心的第一室内壁，较细的颗粒在外室沉降。澄清的液体用向心泵排出。室式分离机由于在转鼓内设置了几个同心的室，所

以沉降距离较小，结构比碟式分离机简单，转鼓内零件少，容纳沉渣的空间大，可用于分离固体含量较高的悬浮液，且排渣方便。 管式分离机的分离因素很高结构小巧紧凑，应用广泛。管式分离机为立式结构，有澄清型和分离型两种澄清型用于含少量固体的悬浮液的分离，悬浮液自下部输入转鼓，在离心力的作用下，固体颗粒沉积于内壁，液体自转鼓上部溢流而出。分离型主要用于乳浊液的分离。管式分离机结构简单，体积小，操作平稳且分离因数高，但是分离的悬浮液固体含量较低因为转鼓容积小，如果浮液固体含量过高，需要频繁的停机清除沉渣，较为麻烦。

撇液管式沉降离心机为间歇操作沉降离心机，特点是在转鼓卸下沉渣之前，先用撇液管撇除沉渣层上面的液体，使沉渣与液体分离。撇液管式沉降离心机主要有三足式沉降离心机和卧式刮刀卸料沉降离心机。

3. 未来的发展趋势 首先是新材料的应用，比如玻璃钢，工程塑料，硬质合金等。玻璃钢强度高，密度小，质量低，不仅满足了转鼓在高速旋转状态下的强度问题，而且降低了转鼓的总应力；此外玻璃钢的耐腐蚀性强，直接与物料夜不会被腐蚀。工程塑料质轻、节能、强度高、耐腐蚀；硬质合金硬度高，耐磨性好，强度和韧性都很好。近年来这些材料在分离机中都有应用。其次是物料改性与工艺优化。待分离的物料对离心机的分离效果影响很大，一些物料改性技术得到重视和广泛应用。包括加温降低母液的粘度；絮凝与凝聚技术增大颗粒粒度分散降低液相表面张力等。此外，随着能源与资源的不断紧张，分离机更需要高效驱动和发展节能技术。最后，就是对分离条件智能化。

参考文献

,[1] 张剑鸣 . 离心分离设备技术现状与发展趋势[J] . 过滤与分离，2014（02):5-9

[2] 汪振威 . 离心分离设备及离心机发展趋势[J] . 黑龙江科技信息，2016 （09）：

[3] 魏树海，郭德 . 沉降室过滤离心机的优缺点及改进方向 [J]. 煤矿机械，2012（07）：195-198

[4] 刘泓，王兆申，张双江，李江原 . 卧式沉降过滤式离心机的综合评述[J] . 选煤技术，2012（03）:（94-99)

[5] 王承明,B.H.III.H.pOKOB. 上悬式离心机 [J] . .化学世界，1954（04）：（21-25）

[6] SHI Lei . Solid-liquid phase separation and resource recycling study for waste rolling oily sludge[J].Baosteel Technical Research,2015(07):(35-44)