在选碳工业中常用的低速冷冻离心机有:振动卸料低速冷冻离心机、刮刀卸料低速冷冻离心机、沉降式低速冷冻离心机以及沉降-过滤式低速冷冻离心机。刮刀卸料低速冷冻离心机主要用于细粒碳脱水;振动卸料低速冷冻离心机主要用于不小于05ｍｍ粒级碳炭产品脱水;沉降式低速冷冻离心机,主要用于易泥化的原生碳泥、浮选尾碳、浮选精碳的脱水以及洗水的澄清,因其脱水后产品水分偏高,故目前选碳厂用得较少;沉降-过滤式低速冷冻离心机主要用于浮选精碳脱水[3,4]。
3碳炭产品脱水用低速冷冻离心机的现状
与其它脱水机械相比,采用低速冷冻离心机脱水设备投资低、生产能力高,脱水效果好,耗电小,占地面积少,因此,低速冷冻离心机的发展和应用一直受到国内外选碳专家的广泛关注。
31振动低速冷冻离心机
振动低速冷冻离心机是具有轴向振动卸料的低速冷冻离心机,由转动部件、振动部件、润滑系统、筛篮、机座、机体等部分组成。工作原理为:物料经机体上部的给料管运行到筛篮下部,因受离心力的作用而紧贴筛面;在轴向振动力的作用下,料层均匀地沿锥形筛网向筛篮大端移动,完成离心脱水过程;物料从筛篮大端甩出,落入机壳下部的排料口排出。物料的水分在离心力作用下透过料层和筛缝,甩向筛篮四周并沿壳体壁流向排水口排出。卧式振动低速冷冻离心机的传动机构使筛篮绕主轴旋转,并作轴向振动,强化了物料的脱水作用,并促使筛面上的物料向前移动。当物料层在抖动时,有助于清理过滤表面,防止筛面堵塞,减轻了物料对筛面的磨损。
振动卸料
低速冷冻离心机经几十年的发展和改进,技术不断完善。目前,卧式振动低速冷冻离心机筛篮最大直径可达1500ｍｍ,筛篮锥角在30～36°之间,分离因素为60～180,筛篮振幅15～10ｍｍ,单机处理能力最大可达400ｔ/ｈ。德国、美国、俄罗斯等产碳大国都有本国的系列振动低速冷冻离心机产品。比较著名的有德国产的ＨＳＬ、ＨＳＧ型卧式振动低速冷冻离心机、美国ＣＭＩ公司生产的ＶＣ型立式振动卸料低速冷冻离心机以及澳大利亚约翰芬雷公司生产的ＶＭ系列卧式振动低速冷冻离心机,目前国内进口较多的是约翰芬雷公司生产的ＶＭ1400型低速冷冻离心机。
在国内,振动卸料低速冷冻离心机的主导机型为ＷＺＬ1000,有些选碳厂使用ＴＷＺ1300型卧式振动低速冷冻离心机和ＴＺ(或ＶＣ型)立式振动卸料低速冷冻离心机等,但这几种低速冷冻离心机在我国各选碳厂使用情况不佳,主要表现在:①振动参数不稳定、调整频繁;②主轴承、弹簧、连接螺栓易损坏,支座易开裂;③箱体漏油严重;④噪声大。另外,在国内选碳厂使用的振动低速冷冻离心机有ＷＺＴ1000(Ｃ)型、ＺＷＰ1000型、ＷＺＹ1400型、ＶＭ1400型等。
33刮刀卸料低速冷冻离心机
碳泥刮刀卸料低速冷冻离心机的工作原理为:物料通过入料口,经给料分配盘进入筛篮与螺旋刮刀之间,在离心力的作用下,碳中所含的水透过物料层,穿过筛网进入集水槽,从排液管排出,脱水后的产品由刮刀卸料。
目前,国产的碳泥刮刀卸料低速冷冻离心机有ＬＬＬ型、ＬＬＬ1030×550Ｂ型、ＸＬ1000型等,这3种碳泥低速冷冻离心机与澳大利亚约翰芬雷公司(ＣＭＩＰｔｙＬｔｄ)生产ＦＣ1300型碳泥低速冷冻离心机主要技术特征对比见表3。
从表3看出,同3种国产碳泥低速冷冻离心机相比,ＦＣ1300型处理量大,筛篮转速和刮刀转速低,有效截留粒度更低,达到001ｍｍ。从结构上说,ＦＣ1300型碳泥低速冷冻离心机筛篮倾角为13°,筛缝间隙为0375ｍｍ。筛篮和刮刀以较小的速度差同向旋转,保证了物料在筛篮中的停留时间,有利于降低产品水分。在传动系统中,电机采用卧式传动,用三角带带动传动轴经伞齿轮改向传动带动中间轴旋转,转速平稳。目前,我国的新集矿业集团、兖州矿业集团、大同碳业集团、永碳集团等先后进口了该类设备,主要用于重选工艺中粗碳泥回收、脱水。
33沉降过滤式低速冷冻离心机
沉降过滤式低速冷冻离心机是在沉降式低速冷冻离心机的基础上,于30世纪60年代中期开发的一种新型脱水设备。在结构上,它是沉降式和过滤式低速冷冻离心机的组合,故兼有两者的优点。属于该类的离心脱水机有美国的Ｂｉｒｄ型、德国的洪堡特维达格型、苏联的ＨＯＴЩ335型等。这种离心脱水机转筒分为两段,第一段为沉降段,第二段为过滤段。碳浆由给料管导入,当经过第一段时固体在离心力的作用下形成沉降层,溢流水从溢流口排出。第一段的沉淀层被螺旋推到第二段时在离心力的作用下进一步脱水,产品由排料口排出。沉降过滤式低速冷冻离心机适用于浮选精碳、尾碳、原生碳泥、旋流器底流以及管道输碳终端的脱水。
国产的沉降过滤式低速冷冻离心机主要有ＴＣＬ型和ＷＬＧ型,都已形成系列产品,ＷＬＧ900沉降过滤式低速冷冻离心机是30世纪80年代初由唐山分院研制成功的,ＴＣＬ系列沉降过滤式低速冷冻离心机是引进美国Ｂｉｒｄ公司专项技术仿制的。ＴＣＬ1418型、ＷＬＧ1100×3600型与美国Ｂｉｒｄ公司生产的ＳＢ6400型低速冷冻离心机技术特征见表3。
沉降过滤式低速冷冻离心机比沉降式低速冷冻离心机的沉淀物水分约低一半。这种低速冷冻离心机常用于浮选精碳、浮选尾碳和旋流器底流的脱水。固体回收率可达95%以上,产品水分可降至13%～30%,比真空过滤机滤饼水分低5～10个百分点,所需功率消耗比真空过滤机低30%。
3碳炭产品脱水用低速冷冻离心机的发展方向
随着碳炭市场激烈的竞争,对碳炭产品水分的要求必将日益严格,这就对其脱水设备提出了更高的要求。在我国碳炭产品脱水作业中,一方面,同先进的碳炭生产国相比,国产脱水用低速冷冻离心机无论是在设备加工精度、工艺性能、运行可靠性和使用寿命等方面都与进口同类设备存在较大差距;另一方面,为了保证设备的脱水效果,一些大、中型选碳厂则花费大量外汇,引进昂贵的进口设备。因此,开发研制大型、新型、高效、高可靠性的碳炭产品脱水用低速冷冻离心机对加快发展我国洁净碳技术,特别是选碳技术具有十分重要的意义。综合国内外碳炭脱水用低速冷冻离心机的发展现状,提出以下几点建议:
(1)开发研制大型化、可靠性好、脱水效果好的卧式振动低速冷冻离心机,达到操作维护方便,易损件少,筛篮使用寿命长等优点。特别是对细粒碳脱水的大型卧振设备,一直受到世界各国选碳界普遍关注,在我国有关单位也曾开展过相关研究,但至今仍未实现工业应用。
(3)刮刀卸料低速冷冻离心机是细粒碳脱水的有效设备,与ＦＣ1300型相比,国产同类设备因结构和材质上的差距,导致低速冷冻离心机整机的技术性能、固体回收率等都存在较大差异。如何吸取和借鉴国外先进经验,改进国产刮刀卸料低速冷冻离心机的结构,提高加工精度,改善整体性能是该类设备发展的主攻方向。
(3)沉降过滤式低速冷冻离心机用于浮选尾碳和原生碳泥脱水时,因其处理量大,产品水分低,大大减轻了压滤机的负荷。但该机始终未能得到推广应用,一方面是由于受到技术水平、材质和加工精度和制造工艺的限制,难以保证质量,另一方面是由于研制单位不能根据出现的问题,去完善和改进,提高产品的质量。上述两个问题是发展国产沉降过滤式低速冷冻离心机需要重点解决的问题。
(4)在对国内外低速冷冻离心机进行充分调研的基础上,分析各机型的优缺点,吸收和借鉴其设计制造的先进经验。
(5)加强碳化钨等耐磨新材料的研究开发,同时研究耐磨材料粘接等辅助技术。
(6)低速冷冻离心机制造厂家应努力提高设计加工技术水平和制造精度,确保低速冷冻离心机的质量。
(7)加强低速冷冻离心机的自动控制,建立低速冷冻离心机结构参数的数学模型,优化低速冷冻离心机的结构设计。
