沉降式離心機

沉降式離心機是一種新型的卧式螺旋卸料離心機，其工作原理是利用固-液比重差，並依靠離心力場使之擴大幾千倍，固相在離心力的作用下被沉降，從而實現固液分離，並在特殊機構的作用下分別排出機體。當離心過濾中因固體顆粒易堵塞過濾介質而過濾阻力過大時或細顆粒漏失過多時，過濾式離心機就無法達到理想的分離效果，此時沉降式離心機就具有了過濾式不可比擬的優勢。利用離心沉降原理，可以把粒徑很小的固相顆粒從液相中分離開來。

用離心沉降法分離懸浮液組分的離心分離機。加入轉鼓中的懸浮液在離心力作用下形成環狀液層，其中的固體顆粒沉降到轉鼓壁上，形成沉渣。澄清的液體經轉鼓溢流口或吸液管排出，稱分離液。分離結束時用人工或機械方法卸出沉渣。固體顆粒在向轉鼓壁沉降的過程中，還隨液體流作軸向運動，進料量過大時，隨液體流動至溢流口，而尚未沉降到鼓壁的細顆粒則隨分離液排出轉鼓，使分離液混濁。對固液相密度差小、固體顆粒小或液體粘度大的難分離懸浮液應選擇分離因數高的沉降離心機，延長懸浮液在轉鼓中停留的時間（例如減小進料量或採用長轉鼓等），方能保證分離液澄清。沉降離心機用途較廣，尤其適用於離心過濾中因固體顆粒易堵塞過濾介質而過濾阻力過大時或細顆粒漏失過多時的懸浮液分離，但沉渣的含濕量偏高。沉降離心機可用於結晶、化學沉澱物、煤粉等懸浮液的分離、各種污水污泥的脫水以及動植物油的除渣澄清等。

沉降式離心機有剛性軸和撓性軸之分。一般對運轉速度不太高，轉子直徑較大，液體流動性較好的離心機通常設計成剛性軸。原科研機設計為剛性軸，它的轉鼓軸軸徑較大（Φ125mm），其臨界轉速大於工作轉速，轉鼓軸與支撐軸承的間距大（800mm），設置了大尺寸的軸承，整個轉動軸系的高度也相應減小，由於沒有過臨界轉速時的振動問題，其減振結構相應簡化，取消了撓性軸常需的球形支撐。其優點是工作轉速低於其一階臨界速度，沒有過臨界轉速時的振動問題，可以在較寬的速度範圍內操作。剛性軸本身結構可設置大尺寸的軸承，此軸承的受力狀態較好，可提高整機的壽命。其缺點是拆裝和檢修不易實現全遠距離操作。

從近年來國外發展的離心機研究資料來看，轉鼓結構有正杯型和倒杯式，對應的進料方式有上進料和下進料方式。我國的科研機和工程機都採用倒杯式轉鼓和下進料方式，其優點是縮短了主軸長度，簡化上部結構，並使排渣暢快，操作時對上方污染少。工藝管道集中布置在轉鼓的下方，有利於轉鼓的起吊、檢修和解決 α 密封。

工程機設置有清液室、錐筒及渣口切換裝置。清液室由錐形底與筒體連接形成的環形槽，內有清液出口管。高速水流呈螺旋狀飛濺到外殼上進入清液室。錐形底位於筒體下部，錐筒上固定有上料管噴嘴、高壓水噴嘴及排渣口（迴流口），渣口切換裝置位於錐形底下部，它由核級閥門電動裝置、穿地軸、切換罐、錐筒等組成。切換罐底部設有迴流管口（迴流入料液槽）、排渣管口（進入渣水槽）和擋板，當在高速沉降分離時，錐筒對準迴流口使得上料過程中由於上料管與散液盤之間空隙的存在，料液沿上料管外壁的迴流液以及液體和氣體摩擦，進料和散液板之間的碰撞形成霧滴通過錐筒收集經迴流口進入料液槽。據了解，由於科研機沒有此裝置，在分離操作時，從渣口收集的原液量是進料量的 1‰，就與形成的霧滴有關。排渣時，錐筒對準排渣口，4 個 90˚扇形噴嘴的水流將覆蓋轉鼓內壁，在慢速轉動情況下實現沖渣，渣水通過錐筒進入渣水槽。

螺旋卸料式離心機分立式和卧式兩種，但工業上以卧式為主，簡稱“卧螺” 。

卧式螺旋卸料離心機主要由高轉速的轉鼓、與轉鼓轉向相同且轉速比轉鼓略高或略低的螺旋和差速器等部件組成。當要分離的懸浮液進入離心機轉鼓后，高速旋轉的轉鼓產生強大的離心力把比液相密度大的固相顆粒沉降到轉鼓內壁，由於螺旋和轉鼓的轉速不同，二者存在有相對運動（即轉速差），利用螺旋和轉鼓的相對運動把沉積在轉鼓內壁的固相推向轉鼓小端出口處排出，分離后的清液從離心機另一端排出。差速器（齒輪箱）的作用是使轉鼓和螺旋之間形成一定的轉速差。

主要的脫水流程可以簡述為：

懸浮液從進料管進入轉鼓，固相顆粒在離心力場作用下受到離心力的加速沉降至轉鼓內壁，沉降的顆粒在螺旋輸送器葉片的推動下，從（直筒段）沉降區通過（錐段）乾燥區至固相出口排出；經澄清的液相從溢流孔溢出。從而實現固、液相自動、連續的分離。

主要特點

優點：自動、連續操作、可長期運行、維修方便。可在加壓和低溫下工作。單機生產能力大，處理能力 0.4~60m3/h 顆粒粒度2 μm~5mm，固相濃度1%~50%、固液密度差大於0.05g/cm3 。分離因數高，轉鼓長徑比設計範圍大，轉鼓液池深度可調。因此適用性強，應用範圍廣。

缺點：沉渣含液量較高。離心機轉速高，轉動件加工精度要求高，結構複雜，製造成本高。

常用的螺旋卸料式離心機：

脫水型卧螺離心機：分離因數一般小於3000，常用來處理易分離物料，如洗煤廠要浮選的（漂浮選礦）精礦和尾礦。轉鼓呈錐形或柱-錐形，轉鼓長徑比較小，一般為1~2。

澄清型卧螺離心機：分離因數一般大於3000，用於固體細微顆粒、滑膩的懸浮液（如活性污泥）等的澄清，特點是轉鼓呈柱—錐形和雙錐。

應用領域

化工（如合成纖維樹脂、聚氯乙烯）、煤炭（如煤粉的脫水）、食品（如澱粉的脫水）、製藥（如動物油脂的分離）、治金（如礦砂和浸漬液的分離）、環保（如活性污泥的脫水）等。

三足式離心機是一台間歇操作、人工卸料的立式離心機。在這種離心機中為了減輕轉鼓的擺動和便於拆卸，將轉鼓、外殼、和聯動裝置都固定在機座上，機座則借拉杆掛在三個支柱上，所以稱為三足式離心機。

主要特點

分離效率較低，一般只適宜處理較易分離的物料，因是間歇操作，為避免頻繁的卸料、清洗，處理的物料一般含固量不高（約3%~5%）。

結構簡單，價格低，適應性強。常用於中小規模的生產，例如要求不高的料漿脫水，液體凈水，從廢液中回收有用的固體顆粒等。

其缺點：卸料時勞動強度大，生產能力低。

管式分離機是高分離因數的離心機, 分離因數可達 15000 ~65000。轉速一般為16000r/min，適用於含固量低於 1% 、固相粒度小於5μm 、粘度較大的懸浮液澄清, 或用於輕液相與重液相密度差小、分散性很高的乳濁液及液-液-固三相混合物的分離。單機生產能力較小, 需停車清除轉鼓內的沉渣。管式離心機具有一個細長而高速旋轉的轉鼓。加長轉鼓長度的目的在於增加物料在轉鼓內的停留時間。管式離心機根據要分離的物料的不同可以分為澄清型和分離型兩類。分離型用於固液分離，澄清型可用於液液固三相分離。

因為液液混合物沒有流動性問題，因此用於液液分離的管式離心機為連續操作。對於固液分離，由於固相沉澱物流動性差，只能採用間隙式操作。待固體聚達到一定體積后，停車拆下轉鼓進行清理，否則，固體越積越多，通流截面減小，流速加快，停留時間減小，會降低分離效率。在生產中為保持連續處理，採用兩台離心機交替使用。

主要特點

優點：（1）平均允許停留的時間要比同體積的轉鼓式離心機長（管式離心機長徑比大的緣故）（2）分離能力大（通常主要用於分離各種難分離的乳濁液，特別適用於二相密度差甚微的液液分離）。

缺點：（1）容量小（2）固液分離只能為間隙操作。