1 前言

卧式螺旋卸料沉降离心机是用离心沉降原理对悬浮液进行分离、分级的机械设备，由于离心力场比重力场要大几千倍，因此其性能优越，用途广泛。该机在国际上是五十年代发明的分离机械，七十年代末我国开始引进。现已在石油、化工、冶金、医药、食品、轻工、建筑、环保等行业得到广泛应用。

2  卧式螺旋卸料沉降离心机在分散染料后处理中的应用

就目前国内而言，卧式螺旋离心机主要应用于液固物料的分离。离心机的应用为引进设备形成正常生产能力创造了必要条件。在长期的摸索后已形成：预粉碎→砂磨锅砂磨→砂磨机砂磨→离心机分级→高压均化→喷雾干燥→商品化的先进处理工艺，采用这一工艺产品纯度高、粒度均匀，质量上了一个等级，在国内染料行业中处于领先地位。

由于染料的粒子大小及其分布对染色性能有着很大的影响，尤其是随着涤纶印染技术的不断发展和细旦涤纶纤维的出现，对分散染料的应用性能要求也越来越高，采用先进的后处理加工工艺和设备，这对提高分散染料商品的质量满足印染技术发展的要求是十分重要的。离心机在分散染料的分级对于提高分散染料的商品质量和超细纤维用分散染料的筛选中已经并将起到更大的作用。

2.1 采用的卧式螺旋离心机主要技术参数及结构

待分级物料从进料管经进料口进入高速旋转的转鼓内，在离心力的作用下分成细相、粗相和沉渣三层。细相从转鼓大端盖中的溢流孔溢出并从机壳的细相液出口处流出。粗相从转鼓大端盖中的节流孔排出并从机壳的粗相液出口流出。含特大颗粒和杂质由于离心力的作用沉积在转鼓内壁上，由螺旋输送器推向小端从排渣口中排出。

2.2 离心机分级工艺流程

试验先后对分散金黄E-3RL、分散红E-4B、分散蓝E-4R、分散深蓝S-3BG等品质的砂磨液进行分级，分级效果见下表：

从上表可知，各染料分级后，不管是细相还是粗相中的颗粒细度都较原液的细度有了改善。从中得到了启示，即离心分级实际上由于离心力场的作用，不仅有分离效果，同时还有粉碎效果，这对于在实际生产中确定的工艺与理论上是有很大的差异，对排出的沉渣经过处理再进行染色，发现根本没有上色率。实际上沉渣并不含有染料的大颗粒，分离出的是染料合成过程中带进的机械杂质以及砂磨中玻璃珠损耗后的玻璃粉。这些机械杂质砂磨后混在染料中，因其数量减少，染色时如果染深色影响不大，但染浅色时在织物上会造成色点，例如分散蓝E-4R特别明显，原先国产的分散蓝E-4R不能染浅色，但分级后的分散蓝E-4R商品不仅能染浅色，甚至能起到雕白作用。

染料分级前后的扩散性，见下表：

从上表可知，分级后，各染料细相的扩散性较原液有了提高，可提高到一级。

分级前后染料的粒度分布，见下表：

用传统沉降法测定，染料粒径越小，其机械沉降速度越慢，染料的分散性越好，同时沉降速度还与染浴的粘度有关。粘度太大，染料的细小粒子容易凝聚，粘度太小，沉降速度过快，染料的分散性又会变差。因此染料颗粒大小对染料的高温分散稳定性有着密切的关系。从上表可以看出染料的粒径分布细相较原液也有了较大的改善。

分级前后商品染料与国外同类产品的粒径分布比较，见下表：

 从上表可知，示经分级的商品其平均粒径比较大，这也就是目前我国在染料后处理中采用砂磨锅所达到的水平，国外商品染料的粒径在0.5μm左右，经分级后的商品染料的粒径分布与国外商品染料的粒径尽管还有差距，但还是有了较大的改善，其染色性能已接近和达到国外同类产品的染色性能。

对分散红S-5BL后处理各过程的粒径进行了测定，其中粒径分析采用窄激光光束，在25℃下测定粒径。通过计算机算出平均粒径dz大小，可画出粒径分布图，同时算出对平均粒径的多分散系数poly，数字愈小表示粒径分布愈均匀。分配比测定是用50ml注射器将染料分散液试样加入到各含50ml水和氯仿的三角烧瓶中，摇匀后静止十分钟，分别从水层和溶剂层中各取5ml，在分光光度计上测其浓度，按k=Cw/Cs计算出染料在水层和溶剂层中的分配比k来表示染料在分散体系中的细度（式中Cw和Cs分别表示染料在水层和溶剂层中的浓度），k值愈大，染料粒度愈细，可作为生产过程中粒径监控指标和方法，测定结果如下：

 从上表可知，砂磨后的分级，可使染料粒径分布更为均匀，多分散系数减小，分配比增大。

2.3 结论

分散染料在染浴中的高温分散稳定性取决于初始染料粒径的大小，小粒径粒子较易扩散，可视为溶解，但自由能较高，在染色过程中体系的自由能降低时，小颗粒逐渐消失，大粒径增加而呈多分散状态，体系不稳定。因此，染料颗粒变细，溶解度提高，分散性增加，匀染性可得到改善。一般来说，染料的粒径在0.5μm，同时粒径分布范围较窄时，其分散性较好，而卧式螺旋离心机既能将较小粒径的染料颗粒和大粒径染料颗粒分离开，又大大改善染料的粒径分布，可以提高分散染料的性能。当然染料颗粒的粒径不必过细，否则会增加染料后处理的成本，染料颗粒究竟多大，这要根据染料具体品种而定。

用卧式螺旋离心机可以有效地对分散染料进行分级，可以改善砂磨液的粒径分布，特别是能将染料合成过程中的机械杂质和砂磨过程中由于砂磨珠的损耗而带进染料中的机械杂质和砂磨过程中由于砂磨珠的损耗而带进染料中玻璃粉进行有效的分离。从而提高了商品染料的染色性能。分级不仅可使均化器发挥出更大的效果，同时干燥过程中，对于气流式喷雾干燥器和压力式喷雾干燥器能延长喷的使用寿命，对于离心式喷雾干燥器则能延长离心盘的使用寿命，分级已成分散染料后处理新工艺中不可缺少的一个重要环节。

3 卧式螺旋离心机在分散剂生产中的应用

萘系分散剂从理论上讲，生产过程是不存在废水的。合成过程中磺化，缩合无废水产生，中和后的物料其主要成分为成品浆料和硫酸钙，只有废渣产生。

事实上，因传统的生产方式是通过真空抽滤或压滤机压滤来进行分离，两种方式分离虽然是有效的，但是生产过程中会产生大量的废水，而且废水CODcr高达数千mg/L。

分析了污水主要来源于过滤后滤袋、滤布的洗涤水，虽然是间隙排放水量不大，但废水中含有成品组分，因此CODcr较高，造成出水口的水样经常超标。如上生化处理装置，一则投资较大，二则所需场地也大，只有在污水的源头设法，选用卧式螺旋离心机来改进过滤方式。由于该机不用滤袋，这样不再产生洗涤废水，从源头上杜绝了废水的产生，达到了环保的要求。

3.1 采用的卧式螺旋卸料沉降离心机主要技术参数

 小样试验采用LW220×930卧式离心机进行了试验，采用的频率为50Hz，转速为3000r/min，分离时间为45min，固体残渣中的含水量为18%，小于大生产抽滤后的固体残渣中的含水量。之后又进行了批量试验，处理量为1.2t/h，分离后的物料悬浮物达到要求，固体渣中的含水量为21%。从两次试验的结果看，分离是有效的。可以大大改善废水超标的情况。实际生产中采用了离心机，废水排放口再也没有出现超标现象了。

3.2 存在问题

分散剂生产时中和后的浆料黏度较大，沉渣不易排出，文献报道在分离难分离物料时，只要沉推出液面及干燥段处转鼓锥增角小于6°，在分离一般物料时小于10°就能保证沉渣顺利的输送，现采用的卧式螺旋沉降离心机干燥段处转鼓锥增角为8°，实际生产中会发生堵料，还须经常清理。

3.3 经济效益和社会效益

老工艺中真空抽滤用的水环泵电机功率37kW，根据实际生产统计，平均工作时间为4小时，耗电为148度，采用卧式离心机以极小流量工作，耗电约为90度（包括计量泵），全年节约电费5.7万元；由于固体渣中的含水量降低10%左右，每吨固体渣中可回收物料40kg，全年可回收成品约50吨，全年回收净资金20万元；改真空抽滤为卧式螺旋沉降离心机分离不仅可大幅度降低洗涤污水，一天节约用水80吨，全年节水26400吨，全年可节约水费3万多元，废水无超标现象，可减少排污费用，而且对改善劳动条件也十分有利，三项合计可节约费用29万元。一套装置的投资当年即可收回，其经济效益和社会效益是显而易见的。

4 结束语

装备制造业是工业发展的基础，大力振兴装备制造业，既是传统产业改造的重要内容，也是传统产业改造的重要前提，染料行业的生产集约化程度、在国际市场竞争能力的高低，很大程度上，取决于装备制造业所提供技术装备的性能和水平。改革开放以来，通过技术引进、技术改造和自主创新，装备制造业有了很大的发展。卧式螺旋卸料沉降离心机的发展过程反映了离心与分离行业得到了长足的进步，设计和制造能力有了明显的增强，已能为能源、冶金、建筑、石化、环保等行业提供各种类型的离心分离机械，但是与发达国家相比，我国离心与分离行业提供的卧式螺旋卸料沉降离心机总体水平、质量及可靠性还有差距。特别当传统产业在进行技术改造时，迫切希望和离心机制造业的工程技术人员共同做好应用推广工作。同样采用新型的分离机械，对于使用单位的企业家、工程技术人员和工人都需要在观念上要有所更新，只有这样卧式螺旋卸料沉降离心机才能在发展绿色工业中发挥更大的作用。