摘要：介紹建築泥漿的特性,分析了泥漿處理對離心機的要求,闡述了泥漿離心機的結構特點和選型參數,最後以尾礦泥漿脫水為例說明泥漿離心機的具體應用。 關鍵字：泥漿卧螺離心機 1前言泥漿水是一種水中含有一定量的微細泥顆粒的懸浮液體.泥漿的特性取決於它的成分，和當地的地質條件有關，一般有如下特性：外觀：土黃色，均勻有粘性，長時間靜止不分層，比重：1.20～1.46；（其中黃沙比重1.6）;含泥量20%～30%，PH值：6～7。這些泥漿來源於建築打樁、砂場、隧道山洞、礦山尾礦等。建築泥漿處理不當會污染環境、造成大量水土流失、淤塞河道、影響水質、破壞市政設施。早期處理泥漿的方法有填埋、自然乾燥等，這些較原始的方法費用高效率低，遠遠不能滿足日益增長的泥漿處理需要，成了困擾工程正常施工的難題。因此，近年推出在泥漿脫水干化處理的基礎上，進行真空吸濾、壓濾和離心分離的新工藝。有關人員對上述三種方法進行了對比試驗[1]，發現：（1）真空吸濾法效果較差，原因是泥漿沉降在下層，抽真空時，泥層變得較密實，水難於吸出。（2）壓濾法效果尚可，但考慮如果用於現場需要配置壓濾機，但這種泥漿水含泥量很高，不適於用壓濾機，所以也很難用於施工現場。（3）離心脫水干化法的處理效果比上述兩種方法好得多，離心機密閉自動連續運行，不需要絮凝設備，適合於現場施工環境，可以從根本上取代目前原始落後的處理方式，提高處理效率，降低處理費用，保護城市環境，做到現場文明施工。本文從泥漿處理對離心機的要求入手，詳細分析了泥漿離心機的結構特點，並以應用實例進行說明。.2泥漿處理對離心機的要求2．1單機處理量大泥漿的產生有3個特點：①產泥量大：施工機械一旦開機，在短時間內即可產生大量的泥漿；②存儲困難：現場沒有大容積的泥漿池，直接排放會污染環境，汽車運輸成本很高，就地處理是最佳方案；這就要求離心機的單機處理量大，有足夠的“肚量”將泥漿吃進肚子及時“消化”掉。③容易分離：泥漿的固相和液相比重差較大，容易分離，因此設計泥漿離心機時應取較小的長徑比,而運行時應保持較大的差轉速；2．2適應於惡劣現場泥漿離心機往往安裝在建築工地現場，惡劣的環境要求離心機5個不怕：①不怕風吹日晒：現場環境溫度變化大，空氣中存在大量的灰塵；②不怕過載衝擊：泥漿成分的變化，進料流量的波動，要求離心機要有足夠的功率余量，有完善的保護措施；③不怕泥砂磨損：轉鼓內的固相顆粒（泥砂）象砂輪機一樣在磨損著各個接觸部位，要求這些部位具有足夠高的抵抗磨損的能力；④不怕電氣干擾：現場大功率設備頻繁起/停，各種電器設備運行時產生的電弧，致使電源電壓大幅度波動，諧波干擾可能使儀器儀錶失靈；⑤不怕錯誤操作：建築工人文化水平不高，離心機電氣操作件要少，操作要簡單，控制程序設計要容錯；3泥漿離心機的設計要點3．1高耐磨根據不同情況，關鍵部位採用硬質合金和轉鼓防磨技術設計：（1）碳化鎢鎳基合金粉噴焊（含碳化鎢35%）；（2）碳化鎢焊條堆焊（含碳化鎢60%）；（3）硬質合金鑲塊、合金瓦、鑲套（含碳化鎢100%）；（4）陶瓷鑲塊：其抗磨性能和硬質合金鑲塊基本相同；實際應用證明推力面硬質合金鑲塊可使螺旋輸送器的壽命提高五倍以上（普通碳鋼的硬度為HB<241，碳化鎢合金的硬度為HRa≥90）。由於碳化鎢合金價格昂貴，表面看來，離心機的初次投資高於普通材質離心機，但從長遠角度看，設備壽命延長，維修費用降低，停機時間減少…，這些實惠帶來的經濟效益遠高於首次投資的差額。
圖1出渣口的保護措施對比 可更換的硬質合金鑲套呈圓錐形，安裝時從錐形轉鼓的裡面往外套。
圖2陶瓷鑲塊和硬質合金鑲塊的螺旋輸送器
圖3硬質合金鑲塊使螺旋壽命提高五倍以上3．2大差速3．2．1 卧螺離心機的處理量模型在“柱塞”流假設的條件下，卧式螺旋卸料沉降離心機的處理量計算式為[2，3]Q=εV0Σ （1）式中 Q----處理量，m3/hV0----重力場中固相粒子的自由沉降速度，m/s Σ----離心機生產能力指數，? ε----修正係數，ε=0.25重力場中固相粒子的自由沉降速度（Stokes定律）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----固液兩相的比重差，kg/m3 g----重力加速度，m/s2 對於如圖4所示柱錐形轉鼓，其生產能力指數式為： 式中 F----離心機的分離因數 L----沉降區長度m L1----圓柱長短m D----離心機轉鼓的公稱直徑m λ----液層深度係數,即厚度與轉鼓半徑之比 λ=（r2-r1）/r2
圖4計算離心機處理量用圖F=rω2/g （5）式中 F----離心機的分離因數 r----轉鼓內半徑，m ω----轉鼓迴轉角速度，弧度/S 3．2．2 離心機的處理能力 在工程應用中，離心機處理能力是指離心機的干固體負荷和水力負荷。
干固體負荷是指每小時處理的不揮發固體重量，以 ＫｇＤＳ（干污泥）／ｈ 表示； 水力負荷指進入離心機的污泥流量， 以 ｍ３／ｈ 表示， 它與離心機進泥濃度（ ＭＬＳＳ， ｇ／Ｌ）的乘積即為干固體負荷。恆力泥漿離心機的單機處理量：（進泥含固量為20%～30%）表1 單位LWnj-F-3500LWnj-A-5000LWnj-B-6000LWnj-C-7500LWnj-D-10000干固體負荷Kgds/h700～10001000～20003000～45005500～75009000～13000水力負荷m3/h2～64～1010～2020～4030～70
3．2．3卧螺離心機的固相清除率模型卧螺離心機分離總效率是指沉渣中的固相質量與進料懸浮液中的固相質量之比，又稱固相回收率。離心機的固相清除率與離心機的生產能力指數、進料液中的固相粒度分佈有關，對於建築泥漿，其固相粒度分佈與瑞利分佈函數十分接近，在瑞利分佈假設條件下，離心機的固相清除率為[2]：式中： Er----固相清除率 a----瑞利分佈特性係數 ρ1----固相密度，g/m3 ρ2----懸浮液密度，g/m3 Q----離心機處理量，m3/s 3．2．4計算舉例恆力環保機械LWnj-B-6000離心機運行時，固相排出口每小時可以排出含固量為38%的泥餅8-12噸，可以計算得到干固體負荷為3000～4500kgDS/h ，水力負荷為10～20m3/h.在實際運行中， 通過調整水力負荷， 來保證進入離心機干固體負荷不超過離心機的最大承受能力，否則， 多餘的干固體將從上清液中排出， 上清液的懸浮物會急劇增多， 並增加離心機電機的負荷； 同時也應注意， 應保證進入離心機的干固體負荷不小於離心機最大承受能力的 ６０％， 否則， 離心機不能充分發揮其性能。泥漿離心機和污水處理離心機在性能上有較大的差別。假設：污水處理離心機初沉池污泥的濃度為（ ３５ ｇ／Ｌ） ，離心機的干固體負荷為４０５ ｋｇＤＳ／ｈ， 二沉池污泥因沒有污泥濃縮池， 進泥濃度低（ ７．５ ｇ／Ｌ） ， 干固體負荷只能達到 ８５～１２０ ｋｇ／ｈ， 離心機幾乎等於空轉， 因此，單位時間內的處理能力大大降低。 3．2．5差速器泥漿離心機的差速器有2個特點：小速比和大扭矩。① 小速比差轉速的大小主要取決於所需排渣量的大小、差轉速太高時沉渣在乾燥區的停留時間減少會使沉渣的含濕率增高，但差轉速過低會增大螺旋的推料力矩，明顯降低螺旋的輸渣效率並使螺旋受到的扭矩增大而損壞差速器。泥漿離心機為了將大量的沉泥排出鼓外，差轉速必須遠大於普通污水處理離心機（前者差速約4～10r/min,後者差速>30r/min）.差轉速按下式計算：式中：Δn—差轉速 n1—轉鼓轉速nh—小軸轉速i—速比由式（7）可知，小軸固定時，可獲得最大差速（例如：若n1=2200、i=87,則Δnmax=25r/min）.小軸反轉可以提高差速（例如：n1=2200，nh=-1280，i=87則Δn=40），但由於差速器內部各個行星齒輪之間相對轉速增大，可能影響差速器壽命。由上分析可知，泥漿離心機的差速器速比要選得小，以獲取較大差速。例如，恆力環保機械LWnj-B-6000離心機的最大差速可高達48r/min或更高。 ② 大扭矩 差速器是在高速、重 載、不斷承受衝擊交變載荷的惡劣工作條件下運轉，故要求差速器的抗過載衝擊及抗扭震性能特別好。螺旋推料力矩可通過測量小軸力矩間接測量。離心機穩定運行時，若不考慮磨擦損失，則有[2]： Ms=-i*Mh（8） 式中 Ms—螺旋推料力矩Mh—小軸力矩i----差速器速比上式物理意義是：螺旋推料力矩是小軸力矩的i倍，負號表示小軸為主動件，運行時轉臂向電動機回輸部分能量。分析指出：螺旋推料力矩和鼓內沉泥的數量、黏性、物料成分、推料面光潔度等諸多因素相關，根據泥漿的特性，必須採用大扭矩差速器。例如LWnj-B-6000離心機差速器額定扭矩高達10KN.m～20KN.m。此外，恆力環保機械泥漿離心機正在考慮配置低速液壓馬達差速器。
差速器為20KN·m的大扭矩液壓馬達，其傳動效率高，傳動平穩，體積小，是同樣功率的行星差速器體積的1／2，並且噪音低，振動小；可無級調速，使固液分離達到最佳組合，如果因物料的變化，使螺旋受到的負載增加，壓力升高，模擬控制器會釋放出更多的流量，螺旋轉速加快，防止螺旋堵塞，保證了正常的工作，當工作壓力恢復正常時，螺旋仍能按正常的差轉速恆定轉動。液壓差速器可以在轉鼓不轉動的情況下使螺旋轉動。可快速排渣清除轉鼓內的沉渣，使轉鼓清洗更乾淨。
3．3戶外型安裝在現場的電器設備應選用戶外型，例：主/副電機、污泥輸送機電機、各種泵電機、各種閥以及聲光報警系統等。 3．4傻瓜式電氣控制功能力求簡單實用，特彆強調可靠性和操作簡單，可採取下述措施：（1）主變頻器為重載型，功率比電機功率提高一檔；（2）和現場設備有關的模擬量輸入/輸出光電隔離；（3）注意防雷電設計；（4）採用觸摸屏人機界面； 泥漿分離機打樁泥漿分離泥漿分離設備泥漿處理設備打樁泥漿脫水機 洗沙污泥脫水機礦山污泥脫水機離心式脫水機
