卧式螺旋卸料沉降离心机（以下简称“卧螺离心机”）普遍被用来澄清悬浮液、回收晶体和聚合物等，也被用作矿浆或其它浆料的脱水，近年来已广泛应用于城市和工业污泥的脱水。随着超细粉体材料科学的飞速发展，卧螺离心机也被用来进行颗粒的分级，如淀粉、氧化锆等。本文将介绍卧螺离心机在化纤用二氧化钛工业制备分级中的应用。

化纤用二氧化钛的制备分两步：原料制备和表面处理。表面处理步骤为：原料干粉→打浆→湿磨→分级→表面处理→成品。

分级就是将粒径大于5μm的粗粒子从浆料中分离出来，返回打浆槽，细料用来做后序加工，细料中的粗粒子要求小于5个/5.5×10-4cm³。

1 卧螺离心机的结构及工作原理

卧螺离心机型号为WL220，主要部件为转鼓和螺旋推料器。转鼓内径为220mm，长度为930mm，其中圆筒部分（沉降区）长度700mm，圆锥部分（干燥区）长度230mm，长径比为4.23，锥角10°。螺旋推料器的外径为218mm，长度和锥角与转鼓相对应，转鼓与螺旋推料器的间隙为1mm。转鼓的转速为4800r/min，即卧螺离心机的分离因素为2524。螺旋推料器与转鼓的速度差称为差速，差速是通过减速机来实现的，差速有10、20、30r/min三档可调节。卧螺离心机的转速可通过变频器在0～4800r/min间任意调节。液面在转鼓内的高度可通过挡板的尺寸来调节，挡板尺寸是指环形挡板内环的直径，挡板尺寸有φ133mm、φ135mm、φ137mm、φ140mm、φ145mm。卧螺离心机的进料速度由螺杆进料泵的转速来决定，进料管在沉降区内的长度为460mm。

物料从进料管进入至沉降区2/3处，很快获得近似于转鼓的旋转速度，并沿转鼓壁向溢流挡板方向流动。颗粒在离心力的作用下，向转鼓壁方向沉降，大颗粒的沉降速度比小颗粒沉降速度快。在转鼓内形成的液体层中，大颗粒靠近转鼓壁，小颗粒离转鼓壁较远，在溢流挡板的作用下，小颗粒溢流出转鼓，大颗粒留在转鼓内，而被推料螺旋不断地往干燥区方向推，被推出转鼓，使大、小颗粒得以分离。

2 卧螺离心机各参数对分级效果的影响

本次工业制备的分级能力为300t/a二氧化钛，通过调节进料浓度、进料速度、转速、挡板尺寸、差速等来得到较佳的分级效果。

2.1 进料浓度

进料浓度对分级效果的影响如下；

试验条件：差速10r/min，挡板φ135mm，变频器频率40Hz（转速3840r/min），进料速度680L/h。

可以看出，在其它条件不变的情况下，进料浓度增加，细组分中的粗粒子会增加，粗细组分的浓度也会增加。进料浓度降低，卧螺离心机的生产能力会降低。对于浓度为182.0g/L的浆料，只要将变频器频率提至42Hz时（转速4032r/min），细组分中的粗粒子数可降至1个。所以进料浓度一般控制在160～180g/L较合理。

2.2 进料速度

进料速度对分级效果的影响如下：

试验条件：差速10r/min，挡板φ135mm，变频器频率40Hz（转速3840r/min），进料浓度182.0g/L。

在其它条件不变的情况下，进料速度减小，细组分中的粗粒子减少，粗组分浓度增加，流动性变差，粗组分的量减少，生产能力降低。反之，进料速度增大，分级效果变差，细组分中的粗粒子增加，粗组分浓度降低。对应于一定的物料有一个较佳的进料速度，较佳进料速度与物料的粗粒子数及卧螺离心机的设计生产能力有关。

2.3 转速

转速对分级效果的影响如下：

试验条件：差速10r/min，挡板φ135mm，进料速度680L/h，进料浓度182.0g/L。

转速增加，细组分的粗粒子减少，有利于分级。但转速增加，粗组分浓度增加，流量也增加，细组分浓度降低，流量减小，粗细比增加，卧螺离心机的工作效率降低。转速太高也能使粗组分紧贴在转鼓内壁上，螺旋推料器负荷增加，容易造成卧螺离心机损坏，所以只要能达到所需要的分级效果，就不要将转速调得过高。

2.4 挡板尺寸

挡板尺寸对分级效果的影响如下：

试验条件：差速10r/min，进料速度800L/h。

挡板尺寸增加，卧螺离心机转鼓内沉降区域缩短，干燥区域增长，粗组分浓度增加，流动性变差，细组分中的粗粒子增多，分级效果变差。反之，挡板尺寸减小，有利于分级，但挡板尺寸也不可降得太小。降得太小，细组分的总量会大大下降，粗细比大，虽然分级效果较好，但效率太低。所以必须适当选择卧螺离心机的挡板高度。

2.5 差速

差速增加有利于粗组分的出料，但粗组分的浓度会有所降低，粗组分的流量会增加，粗细比增大，同时细组分中的粗粒子数也会增加。因为差速增加造成卧螺离心机转鼓内液面的扰动增加，因此影响分级。所以在粗组分浓度不是很高、流动性不是很差的情况下，差速还是低于一些有利于卧螺离心机的分级。如果粗组分的浓度太高流不出来，则必须增加差速，但也要以细组分中的粗粒子数合格为前提。

2.6 不同物料

不同的物料，要达到所要求的分级效果，必须对卧螺离心机的参数进行调整，用于不同物料分级的卧螺离心机的参数如下：

不同物料由于水分散性、粗粒子数等性质上存在差异，必须要对卧螺离心机的参数进行调整，以满足所需要的分级效果。

3 卧螺离心机各参数对分级影响的分析

3.1 进料浓度的影响

物料进入离心机后，大颗粒在离心力的作用下，会在小颗粒和分散介质中作沉降运动，这一相对运动也可以看作是分散介质夹带着小颗粒在大颗粒间隙中运动，物料浓度越大，颗粒间间隙就越小，分散介质和小颗粒在大颗粒间隙中运动的阻力就会增加。相反，物料浓度越低，分散介质和小颗粒在大颗粒的间隙中运动的阻力就越小，所以物料浓度越高，越不利于物料的分级。但物料的浓度也不可过低，物料浓度过低，分离效果虽然较好，但卧螺离心机的产量会大大降低，所以必须选择适当的进料浓度。

3.2 进料速度的影响

进料速度直接影响到物料在转鼓内的停留时间，在挡板高度等其它条件不变的情况下，进料速度大，物料在转鼓内的停留时间则短，大颗粒还没有来得及沉降就随小颗粒一起流出转鼓，使大颗粒与小颗粒分离不开。物料在转鼓内的停留时间也不可过长，停留时间过长，粗组分的浓度增加，流动性变差，不利于出料，所以要选择适当的进料速度。

3.3 转速的影响

根据Stokes定律可知，颗粒的沉降速度与离心加速度成正比，转速越高，离心加速度就越大，颗粒的沉降速度也越大，这样就容易使大颗粒与小颗粒分离。但转速太高也会使大颗粒沉降在转鼓内壁上，并粘附在内壁上，使螺旋推料器的负荷加大，容易造成卧螺离心机保护销折断，所以只要达到所要求的分离效果，转速还是低一些好。

挡板尺寸减小，转鼓内液面厚度增加，沉降区增加，干燥区缩小，转鼓内的物料的总体积增加，在进料速度不变的情况下，物料在转鼓内的停留时间增加，有利于粒子的分级。反之，则沉降区缩小，干燥区增加，物料在转鼓内的停留时间减少，不利于粒子的分级。

3.4 差速的影响

差速增加表示螺旋推料器相对转鼓的运动速度增加，螺旋推料器不断地把物料推向干燥区，使粗组分的浓度得以下降，有利于出料。螺旋出料器的相对运动速度增加也使转鼓内的液面扰动增加，干扰了粗细颗粒的分级，所以只要在粗组分流动性还可以的情况下，尽量选择较低的差速有利于粒子的分级。

4 结束语

卧螺离心机的各参数之间是相互联系的，必须根据物料的性质和产品的粒度的要求来调节各个参数，使其发挥较佳的分级效果和较高的生产能力，以满足实际生产的需要。

从本次试验的情况来看，卧螺离心机是化纤用二氧化钛生产中不可缺少的分级工具。只要二氧化钛原料煅烧完全，卧螺离心机就不会出现因物料粘壁而发生堵料现象，适当调节参数，卧螺离心机就会发挥很好的粗粒子把关作用。相信随着超细粉体材料工业的发展，卧螺离心机将会越来越广泛地用于粒子的分级。