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臥式螺旋卸料沉降離心機（以下簡稱臥螺離心機）是一種利用離心力，對固-液、液-液和液-液-固非均相物系的分離旋轉機械。臥螺離心機主要用于將懸浮液中的固體顆粒與液體分開。隨著超細粉體材料的飛速發(fā)展，臥螺離心機還可利用物料不同密度或粒度的固體顆粒在液體中沉降速度不同的特點，對固體顆粒按密度或粒度進行分級處理。本文將介紹一種專用的臥螺離心機在化纖高濃度二氧化鈦工業(yè)制備分級中的應用。

1 高濃度二氧化鈦及其工藝介紹

二氧化鈦俗稱鈦白或者鈦白粉，是一種重要的無機化工原料，無毒、對健康無害，在涂料顏料、油墨、塑料、橡膠、造紙、化纖和日用化妝品等行業(yè)中應用廣泛。隨著化工市場需求，高濃度全消光的二氧化鈦作為填料劑的需求量越來越大。

1.1 高濃度二氧化鈦漿料的特點

高濃度二氧化鈦是指二氧化鈦粉末與乙二醇溶劑配比后的濃度在20%～30%之間的漿料。（濃度=（溶液中固體的總重量/溶液的總重量）×100%）

高濃度的二氧化鈦漿料（濃度20%～30%）與低濃度的二氧化鈦漿料（濃度10%～15%）相比較具有不同的物料特性：懸浮液的密度大，超細分析比重較大，懸浮液的粘度大大增加。

1.2 高濃度二氧化鈦漿料的分級工藝

高濃度二氧化鈦漿料的分級工藝分為四個步驟：原料干粉打漿——研磨——分級——后續(xù)處理。

2 專用臥螺離心機的工作原理和結構特點

2.1 工作原理

高濃度二氧化鈦分級專用臥螺離心機結構主要由副電機、差速器、螺旋推料器、轉鼓、主軸承、機座、機罩、傳動裝置及主電機等組成。其工作原理是：懸浮液（高濃度二氧化鈦）經(jīng)進料管和螺旋出料口進入轉鼓，在高速旋轉產(chǎn)生的離心力作用下，不同粒徑的二氧化鈦顆粒在轉鼓徑向方向分層，形成多層同心顆粒圓環(huán)。粒徑相對較大的固相顆粒沉積在轉鼓內壁上，與轉鼓作相對運動的螺旋葉片不斷地將沉積在轉鼓內壁上的大粒徑固相顆粒刮下并推出排渣口。而粒徑小的二氧化鈦顆粒分層于靠近轉鼓中心圓環(huán)，通過排液口排出進入半成品罐。螺旋與轉鼓之間的相對運動，也就是差轉速是通過差速器來實現(xiàn)的，其大小由副電機來控制。差速器的外殼與轉鼓相聯(lián)接，輸出軸與螺旋推料器相聯(lián)接，輸入軸與副電機相聯(lián)接。主電機帶動轉鼓旋轉的同時也帶動了差速器外殼的旋轉，副電機通過聯(lián)軸器的聯(lián)接來控制差速器輸入軸的轉速。使差速器能按一定的速比將扭矩傳遞給螺旋推料器，從而實現(xiàn)了臥螺離心機對物料的連續(xù)分級過程。

2.2 結構特點

目前，國產(chǎn)的一般臥螺離心機已經(jīng)成熟地應用于低濃度的二氧化鈦分級處理。但是高濃度二氧化鈦的分級處理國內均使用純進口立式分離機設備。臥螺離心機應用于高濃度二氧化鈦的分級處理未見文獻報道。

由于高濃度的二氧化鈦具有漿料密度大，超細粉體比重較大，粘度大的特點，所以其分離性能較差。采用一般的臥螺離心機進行高濃度的二氧化鈦分級處理，處理量很小，分離效果差，經(jīng)常出現(xiàn)堵料的現(xiàn)象。而采用進口立式分離機設備進行高濃度的二氧化鈦分級處理，處理量小，需要間斷卸料，不能夠連續(xù)作業(yè)。

所以針對上述的高濃度二氧化鈦的物料特性和市場的需求，研發(fā)了一種專用臥螺離心機，成功應用于高濃度二氧化鈦分級處理。

高濃度二氧化鈦分級處理的專用臥螺離心機具有如下的結構特點。

2.2.1 擁有專用的螺旋設計結構

（1）臥螺離心機螺旋進料區(qū)域采用“雙S”型結構，符合流體力學的流線型設計，使得物料出料順暢。并且“雙S”型結構出料表面內部鑲嵌有若干耐磨棒，防止物料的磨損。

（2）螺旋采用變螺距和葉片開孔結構設計，提高設備的處理能力。

（3）螺旋葉片采用犁形硬質合金片，減少推料扭矩，確保粘度較高物料的排料順暢。

（4）螺旋的錐段采用方孔結構設計，消除螺旋內部積料，改善了螺旋錐段軸承的使用環(huán)境，提高了軸承的使用壽命。

2.2.2 排渣口“馬鞍型”結構

臥螺離心機轉鼓采用“馬鞍型”出渣口，使得出料順暢，無死角積料現(xiàn)象。且轉鼓出渣口鑲嵌有可更換的硬質合金瓦，耐磨且易于維修。

2.2.3 配置適當?shù)母彪姍C和差速器

根據(jù)高濃度二氧化鈦的物料特性，臥螺離心機選用額定扭矩比較大的副電機。同時選取能夠實現(xiàn)大差速和大扭矩傳遞的二級行星齒輪差速器。

2.2.4 自動沖洗功能

由于高濃度的二氧化鈦分級處理需要分批次進行，所以臥螺離心機在兩批次分級處理之間需要對設備進行完全清洗，以便能夠在下次的分級處理中獲得極佳的分級效果。臥螺離心機設計具有自動沖洗的結構和程序，能夠對機罩、轉鼓內外和螺旋部件進行完全的自動沖洗。

2.2.5 先進的電氣控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)設計采用先進的雙電機雙變頻控制方式，即主電機和副電機均用變頻控制。同時控制系統(tǒng)采用共直流母線技術，通過主變頻器對副變頻器實現(xiàn)供電，不再單獨對副變頻器供電。在設備運行工作中，副電機處于發(fā)電狀態(tài)，副變頻器將一部分電能反饋給主變頻器使用，從而實現(xiàn)節(jié)能設計。另外，電氣控制的操作界面采用觸摸屏技術，符合現(xiàn)代操作簡易、功能集成的設計理念。

2.2.6 一機多用功能

專用臥螺離心機實現(xiàn)了高濃度二氧化鈦的分級處理，同時也可用于低濃度二氧化鈦的分級處理，實現(xiàn)高低濃度二氧化鈦分級處理一機多用。

3 高濃度二氧化鈦分級專用臥螺離心機的應用

采用臥螺離心機在某化纖公司進行高濃度二氧化鈦分級處理試驗。

3.1 進料條件

試驗用高濃度二氧化鈦漿料采用進口日本富士TiO₂原料粉體與乙二醇進行配比混合，形成進料濃度為25%的原漿，經(jīng)過研磨后的5μm真空過濾量500～600ml，進料溫度50℃～60℃。

3.2 專用臥螺離心機的結構參數(shù)

LW430DB專用臥螺離心機的結構參數(shù)如下：

3.3 專用臥螺離心機工藝參數(shù)對分級效果的影響

本次采用LW430DB專用臥螺離心機對高濃度二氧化鈦的分級處理，通過調節(jié)轉鼓轉速、液層深度、差轉速等來得到極佳的分級效果。

3.3.1 轉鼓轉速的影響

對專用臥螺離心機的轉鼓轉速進行調節(jié)，獲得如下的工藝參數(shù)。

*離心機的差轉速28r/min，溢流半徑136mm，處理量3.5～4m3/h。

轉速的增加，細組分的粗粒子減少，有利于分級。但是轉速太高，離心力太大，粗組分緊貼在轉鼓內壁上，螺旋推料器負荷增加，推料困難，影響后續(xù)的進料分級過程，不利于分級效果的提高。

3.3.2 液層深度的影響

對專用臥螺離心機的液層深度進行調節(jié)，獲得如下的工藝參數(shù)。

*離心機的轉鼓轉速2700r/min，差轉速28r/min，處理量3.5～4m3/h。

隨著液層深度的增加，臥螺離心機的澄清段增長，有利于提高離心機分級效果。采用溢流半徑為R128mm的液層片規(guī)格時，雖然得到了合格的清液相，但是由于液層太深，導致分離后的殘渣數(shù)量過多，不滿足工藝要求。

3.3.3 差轉速的影響

對專用臥螺離心機的差轉速進行調節(jié)，獲得如下的工藝參數(shù)。

*離心機的轉鼓轉速2700r/min，溢流半徑136min，處理量3.5～4m3/h。

隨著差轉速的增加，有利于提高離心機分級效果。因為高濃度二氧化鈦的粘度比較大，所以差轉速的增加造成的對物料的攪動沒有影響到物料的分級效果。隨著差轉速的降低，臥螺離心機的推料力矩增大，出料困難，影響物料的分級效果。

3.3.4 進料濃度的分級處理

對專用臥螺離心機的進料濃度進行調節(jié)，獲得如下的工藝參數(shù)。

*進料濃度10%時，離心機的轉鼓轉速2700r/min，差轉速24r/min，處理量6～8m3/h。

進料濃度25%時，離心機的轉鼓轉速2700r/min，差轉速24r/min，處理量3.5～4m3/h。

LW430DB專用臥螺離心機實現(xiàn)了高濃度二氧化鈦的分級處理，同時也可用于低濃度二氧化鈦的分級處理，實現(xiàn)高低濃度二氧化鈦分級處理一機多用。

4 結束語

通過工業(yè)現(xiàn)場試驗，結果表明LW430DB專用臥螺離心機成功應用于高濃度的二氧化鈦分級處理。同時也積累了高濃度二氧化鈦分級處理的工藝參數(shù)和調試經(jīng)驗。

臥螺離心機的各個工藝參數(shù)之間是相互聯(lián)系的，必須根據(jù)物料的性質和對產(chǎn)品的粒徑的要求來調節(jié)各個工藝參數(shù)，使其發(fā)揮極佳的分級效果和較高的生產(chǎn)能力，以滿足實際生產(chǎn)的需要。

專用臥螺離心機的分級效果佳，同時實現(xiàn)了高低濃度二氧化鈦分級處理一機多用。當進料濃度25%時，1μm的真空過濾量≥1200ml（合格為600ml）。當進料濃度10%時，1μm的真空過濾量≥2400ml（合格為2000ml）。