1 前言

臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)是用離心沉降原理對(duì)懸浮液進(jìn)行分離、分級(jí)的機(jī)械設(shè)備，由于離心力場(chǎng)比重力場(chǎng)要大幾千倍，因此其性能優(yōu)越，用途廣泛。該機(jī)在國(guó)際上是五十年代發(fā)明的分離機(jī)械，七十年代末我國(guó)開(kāi)始引進(jìn)。現(xiàn)已在石油、化工、冶金、醫(yī)藥、食品、輕工、建筑、環(huán)保等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。

2  臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)在分散染料后處理中的應(yīng)用

就目前國(guó)內(nèi)而言，臥式螺旋離心機(jī)主要應(yīng)用于液固物料的分離。離心機(jī)的應(yīng)用為引進(jìn)設(shè)備形成正常生產(chǎn)能力創(chuàng)造了必要條件。在長(zhǎng)期的摸索后已形成：預(yù)粉碎→砂磨鍋砂磨→砂磨機(jī)砂磨→離心機(jī)分級(jí)→高壓均化→噴霧干燥→商品化的先進(jìn)處理工藝，采用這一工藝產(chǎn)品純度高、粒度均勻，質(zhì)量上了一個(gè)等級(jí)，在國(guó)內(nèi)染料行業(yè)中處于領(lǐng)先地位。

由于染料的粒子大小及其分布對(duì)染色性能有著很大的影響，尤其是隨著滌綸印染技術(shù)的不斷發(fā)展和細(xì)旦滌綸纖維的出現(xiàn)，對(duì)分散染料的應(yīng)用性能要求也越來(lái)越高，采用先進(jìn)的后處理加工工藝和設(shè)備，這對(duì)提高分散染料商品的質(zhì)量滿(mǎn)足印染技術(shù)發(fā)展的要求是十分重要的。離心機(jī)在分散染料的分級(jí)對(duì)于提高分散染料的商品質(zhì)量和超細(xì)纖維用分散染料的篩選中已經(jīng)并將起到更大的作用。

2.1 采用的臥式螺旋離心機(jī)主要技術(shù)參數(shù)及結(jié)構(gòu)

待分級(jí)物料從進(jìn)料管經(jīng)進(jìn)料口進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，在離心力的作用下分成細(xì)相、粗相和沉渣三層。細(xì)相從轉(zhuǎn)鼓大端蓋中的溢流孔溢出并從機(jī)殼的細(xì)相液出口處流出。粗相從轉(zhuǎn)鼓大端蓋中的節(jié)流孔排出并從機(jī)殼的粗相液出口流出。含特大顆粒和雜質(zhì)由于離心力的作用沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上，由螺旋輸送器推向小端從排渣口中排出。

2.2 離心機(jī)分級(jí)工藝流程

試驗(yàn)先后對(duì)分散金黃E-3RL、分散紅E-4B、分散藍(lán)E-4R、分散深藍(lán)S-3BG等品質(zhì)的砂磨液進(jìn)行分級(jí)，分級(jí)效果見(jiàn)下表：

從上表可知，各染料分級(jí)后，不管是細(xì)相還是粗相中的顆粒細(xì)度都較原液的細(xì)度有了改善。從中得到了啟示，即離心分級(jí)實(shí)際上由于離心力場(chǎng)的作用，不僅有分離效果，同時(shí)還有粉碎效果，這對(duì)于在實(shí)際生產(chǎn)中確定的工藝與理論上是有很大的差異，對(duì)排出的沉渣經(jīng)過(guò)處理再進(jìn)行染色，發(fā)現(xiàn)根本沒(méi)有上色率。實(shí)際上沉渣并不含有染料的大顆粒，分離出的是染料合成過(guò)程中帶進(jìn)的機(jī)械雜質(zhì)以及砂磨中玻璃珠損耗后的玻璃粉。這些機(jī)械雜質(zhì)砂磨后混在染料中，因其數(shù)量減少，染色時(shí)如果染深色影響不大，但染淺色時(shí)在織物上會(huì)造成色點(diǎn)，例如分散藍(lán)E-4R特別明顯，原先國(guó)產(chǎn)的分散藍(lán)E-4R不能染淺色，但分級(jí)后的分散藍(lán)E-4R商品不僅能染淺色，甚至能起到雕白作用。

染料分級(jí)前后的擴(kuò)散性，見(jiàn)下表：

從上表可知，分級(jí)后，各染料細(xì)相的擴(kuò)散性較原液有了提高，可提高到一級(jí)。

分級(jí)前后染料的粒度分布，見(jiàn)下表：

用傳統(tǒng)沉降法測(cè)定，染料粒徑越小，其機(jī)械沉降速度越慢，染料的分散性越好，同時(shí)沉降速度還與染浴的粘度有關(guān)。粘度太大，染料的細(xì)小粒子容易凝聚，粘度太小，沉降速度過(guò)快，染料的分散性又會(huì)變差。因此染料顆粒大小對(duì)染料的高溫分散穩(wěn)定性有著密切的關(guān)系。從上表可以看出染料的粒徑分布細(xì)相較原液也有了較大的改善。

分級(jí)前后商品染料與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的粒徑分布比較，見(jiàn)下表：

 從上表可知，示經(jīng)分級(jí)的商品其平均粒徑比較大，這也就是目前我國(guó)在染料后處理中采用砂磨鍋所達(dá)到的水平，國(guó)外商品染料的粒徑在0.5μm左右，經(jīng)分級(jí)后的商品染料的粒徑分布與國(guó)外商品染料的粒徑盡管還有差距，但還是有了較大的改善，其染色性能已接近和達(dá)到國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的染色性能。

對(duì)分散紅S-5BL后處理各過(guò)程的粒徑進(jìn)行了測(cè)定，其中粒徑分析采用窄激光光束，在25℃下測(cè)定粒徑。通過(guò)計(jì)算機(jī)算出平均粒徑dz大小，可畫(huà)出粒徑分布圖，同時(shí)算出對(duì)平均粒徑的多分散系數(shù)poly，數(shù)字愈小表示粒徑分布愈均勻。分配比測(cè)定是用50ml注射器將染料分散液試樣加入到各含50ml水和氯仿的三角燒瓶中，搖勻后靜止十分鐘，分別從水層和溶劑層中各取5ml，在分光光度計(jì)上測(cè)其濃度，按k=Cw/Cs計(jì)算出染料在水層和溶劑層中的分配比k來(lái)表示染料在分散體系中的細(xì)度（式中Cw和Cs分別表示染料在水層和溶劑層中的濃度），k值愈大，染料粒度愈細(xì)，可作為生產(chǎn)過(guò)程中粒徑監(jiān)控指標(biāo)和方法，測(cè)定結(jié)果如下：

 從上表可知，砂磨后的分級(jí)，可使染料粒徑分布更為均勻，多分散系數(shù)減小，分配比增大。

2.3 結(jié)論

分散染料在染浴中的高溫分散穩(wěn)定性取決于初始染料粒徑的大小，小粒徑粒子較易擴(kuò)散，可視為溶解，但自由能較高，在染色過(guò)程中體系的自由能降低時(shí)，小顆粒逐漸消失，大粒徑增加而呈多分散狀態(tài)，體系不穩(wěn)定。因此，染料顆粒變細(xì)，溶解度提高，分散性增加，勻染性可得到改善。一般來(lái)說(shuō)，染料的粒徑在0.5μm，同時(shí)粒徑分布范圍較窄時(shí)，其分散性較好，而臥式螺旋離心機(jī)既能將較小粒徑的染料顆粒和大粒徑染料顆粒分離開(kāi)，又大大改善染料的粒徑分布，可以提高分散染料的性能。當(dāng)然染料顆粒的粒徑不必過(guò)細(xì)，否則會(huì)增加染料后處理的成本，染料顆粒究竟多大，這要根據(jù)染料具體品種而定。

用臥式螺旋離心機(jī)可以有效地對(duì)分散染料進(jìn)行分級(jí)，可以改善砂磨液的粒徑分布，特別是能將染料合成過(guò)程中的機(jī)械雜質(zhì)和砂磨過(guò)程中由于砂磨珠的損耗而帶進(jìn)染料中的機(jī)械雜質(zhì)和砂磨過(guò)程中由于砂磨珠的損耗而帶進(jìn)染料中玻璃粉進(jìn)行有效的分離。從而提高了商品染料的染色性能。分級(jí)不僅可使均化器發(fā)揮出更大的效果，同時(shí)干燥過(guò)程中，對(duì)于氣流式噴霧干燥器和壓力式噴霧干燥器能延長(zhǎng)噴的使用壽命，對(duì)于離心式噴霧干燥器則能延長(zhǎng)離心盤(pán)的使用壽命，分級(jí)已成分散染料后處理新工藝中不可缺少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

3 臥式螺旋離心機(jī)在分散劑生產(chǎn)中的應(yīng)用

萘系分散劑從理論上講，生產(chǎn)過(guò)程是不存在廢水的。合成過(guò)程中磺化，縮合無(wú)廢水產(chǎn)生，中和后的物料其主要成分為成品漿料和硫酸鈣，只有廢渣產(chǎn)生。

事實(shí)上，因傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式是通過(guò)真空抽濾或壓濾機(jī)壓濾來(lái)進(jìn)行分離，兩種方式分離雖然是有效的，但是生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢水，而且廢水CODcr高達(dá)數(shù)千mg/L。

分析了污水主要來(lái)源于過(guò)濾后濾袋、濾布的洗滌水，雖然是間隙排放水量不大，但廢水中含有成品組分，因此CODcr較高，造成出水口的水樣經(jīng)常超標(biāo)。如上生化處理裝置，一則投資較大，二則所需場(chǎng)地也大，只有在污水的源頭設(shè)法，選用臥式螺旋離心機(jī)來(lái)改進(jìn)過(guò)濾方式。由于該機(jī)不用濾袋，這樣不再產(chǎn)生洗滌廢水，從源頭上杜絕了廢水的產(chǎn)生，達(dá)到了環(huán)保的要求。

3.1 采用的臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

 小樣試驗(yàn)采用LW220×930臥式離心機(jī)進(jìn)行了試驗(yàn)，采用的頻率為50Hz，轉(zhuǎn)速為3000r/min，分離時(shí)間為45min，固體殘?jiān)械暮繛?/span>18%，小于大生產(chǎn)抽濾后的固體殘?jiān)械暮俊Ｖ笥诌M(jìn)行了批量試驗(yàn)，處理量為1.2t/h，分離后的物料懸浮物達(dá)到要求，固體渣中的含水量為21%。從兩次試驗(yàn)的結(jié)果看，分離是有效的。可以大大改善廢水超標(biāo)的情況。實(shí)際生產(chǎn)中采用了離心機(jī)，廢水排放口再也沒(méi)有出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象了。

3.2 存在問(wèn)題

分散劑生產(chǎn)時(shí)中和后的漿料黏度較大，沉渣不易排出，文獻(xiàn)報(bào)道在分離難分離物料時(shí)，只要沉推出液面及干燥段處轉(zhuǎn)鼓錐增角小于6°，在分離一般物料時(shí)小于10°就能保證沉渣順利的輸送，現(xiàn)采用的臥式螺旋沉降離心機(jī)干燥段處轉(zhuǎn)鼓錐增角為8°，實(shí)際生產(chǎn)中會(huì)發(fā)生堵料，還須經(jīng)常清理。

3.3 經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益

老工藝中真空抽濾用的水環(huán)泵電機(jī)功率37kW，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)，平均工作時(shí)間為4小時(shí)，耗電為148度，采用臥式離心機(jī)以極小流量工作，耗電約為90度（包括計(jì)量泵），全年節(jié)約電費(fèi)5.7萬(wàn)元；由于固體渣中的含水量降低10%左右，每噸固體渣中可回收物料40kg，全年可回收成品約50噸，全年回收凈資金20萬(wàn)元；改真空抽濾為臥式螺旋沉降離心機(jī)分離不僅可大幅度降低洗滌污水，一天節(jié)約用水80噸，全年節(jié)水26400噸，全年可節(jié)約水費(fèi)3萬(wàn)多元，廢水無(wú)超標(biāo)現(xiàn)象，可減少排污費(fèi)用，而且對(duì)改善勞動(dòng)條件也十分有利，三項(xiàng)合計(jì)可節(jié)約費(fèi)用29萬(wàn)元。一套裝置的投資當(dāng)年即可收回，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是顯而易見(jiàn)的。

4 結(jié)束語(yǔ)

裝備制造業(yè)是工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，大力振興裝備制造業(yè)，既是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造的重要內(nèi)容，也是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造的重要前提，染料行業(yè)的生產(chǎn)集約化程度、在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力的高低，很大程度上，取決于裝備制造業(yè)所提供技術(shù)裝備的性能和水平。改革開(kāi)放以來(lái)，通過(guò)技術(shù)引進(jìn)、技術(shù)改造和自主創(chuàng)新，裝備制造業(yè)有了很大的發(fā)展。臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)的發(fā)展過(guò)程反映了離心與分離行業(yè)得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步，設(shè)計(jì)和制造能力有了明顯的增強(qiáng)，已能為能源、冶金、建筑、石化、環(huán)保等行業(yè)提供各種類(lèi)型的離心分離機(jī)械，但是與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)離心與分離行業(yè)提供的臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)總體水平、質(zhì)量及可靠性還有差距。特別當(dāng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)在進(jìn)行技術(shù)改造時(shí)，迫切希望和離心機(jī)制造業(yè)的工程技術(shù)人員共同做好應(yīng)用推廣工作。同樣采用新型的分離機(jī)械，對(duì)于使用單位的企業(yè)家、工程技術(shù)人員和工人都需要在觀念上要有所更新，只有這樣臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)才能在發(fā)展綠色工業(yè)中發(fā)揮更大的作用。