碟式分离机在脱脂液三相分离技术中的应用研究

摘要

冷轧后薄板坯,经过连退或涂镀处理,获得用户需要的最终产品。退火前的表面状态和清洁程度是确保牛产出优良原板的先决条件,而冷轧后的带钢表面总残存着一些轧制油,铁粉以及轧制过程中的污染物。清洗带钢的脱脂液由强碱(氢氧化钠)和清洗助剂组成,在85℃温度对带钢进行连续、高速的清洗。带钢清洗过程中,脱脂液所含的油脂和铁泥等污染物不断富集,需要不断更换脱脂液。因此,需要消耗大量的碱液和清洗助剂。同时,脱脂液的配制需要消耗大量的纯水、蒸汽和电能,排放的含油、铁泥的强碱废水则增加了环境的负担。
　　 本课题以脱脂液循环使用为目标,针对宝钢股份有限钢铁公司冷轧厂连退/涂镀机组清洗段实际中存在的问题,重点解决脱脂液固.液.油三相分离问题,达到节能减排的目的。
　　 首先对冷轧厂镀锡原板连续退火机组清洗段的脱脂液进行了取样。分析了脱脂液的物理性质和主要组分。得到以下结论:1、本连退机组使用的脱脂液是高温强碱腐蚀性溶液;2、脱脂液中的铁粉形状不规则。尺寸较小,从几个微米到十几个微米。
　　 在分析了脱脂液物理性质和组分的基础上,对比了常用的固液分离手段,沉降槽、磁性分离、旋流器和离心分离,进行了分离性能的对比计算。对油水分离手段,破乳、过滤、膜分离和离心分离,比较了它们的优缺点。通过分析,得到以下结论:1、固液分离方面,与钢铁企业常用的磁性分离于段相比,离心分离受物料特性的影响更小,临界粒径更小;2、油水分离方面,现有的各分离方法都存在不足之处。随着离心分离控制技术的进步和离心机结构、材质的改进,离心分离技术有望成为实现油水分离的新兴技术手段;3、综合分析发现离心分离具有下列优点:能实现油和同相的同时除去;不需要添加任何化学药剂:处理速率快,不会造成热量损欠;稳定性高;成木低廉。因此,本课题选用离心分离手段,对镀锡原板连续退火机组的脱脂液进行了固—液—油三相分离。
　　 以离心技术作为固—液—油三相分离手段,首先进行了实验室离心分离的研究,得到如下结论:脱脂液在分离前不需要进行任何预处理。分离后的液体,上部为油相,还覆盖有一定量的铁粉。底部为铁粉。
　　 实验室实验证明了离心分离的可行性,然后课题又对比了几种常用的离心分离机器的优缺点。最终选择活塞排渣碟式分离机作为三相分离的设备。对活塞排渣碟式离心机结构(沉渣区容积、锥角、碟片尺寸和碟片间隙)进行了优化计算,为下一步碟式离心机的选型提供了理论支持。
　　 活塞排渣碟式离心机参数计算完成后,选择了一台商用碟式离心机在现场进行了一个月的在线试验,考察其分离效率,评估其可靠性和稳定性。对净化后的脱脂液考察其清洗能力。得到以下结论:1、离心分离可以实现脱脂液和油、铁的分离。与磁性分离和建立沉淀池的方法相比,离心分离具有其独特的优势:占地少、处理效率高等;2、所采用的碟式离心机,装置可靠性高、自动化程度高、故障诊断全面;3、分离设备不会对脱脂液中的碱、添加剂产生破坏;4、对铁份和油的去除率能分别达到80％和60%以上;5、对于3m3/h最大处理能力的碟式离心机,1-1.25m3/h流量、低轻相背压时,铁份、油份去除效果较好。
　　 在总结实验室研究和现场试验的数据和实绩的基础上,对镀锡原板连续退火机纽进行了技术改造和设备能力提升,取得了良好的效果。
　　 本课题研究结果推广到其他应用领域,将最大限度地减少废弃物排放,降低生产成本,提高经济效益和社会效益。实现带钢生产的“减量化(reduce)、再利用(reuse)、再循环(recycle)”的“3R原则”。并能够为三相分离技术的发展提供一定的理论参考。