拜耳法赤泥沉降槽的技术改造

1、分析研究拜耳法赤泥沉降槽的技术改造王鸿雁1,李明福2,门新强1(1.山东铝业职业学院,山东淄博255057;2.张店钢铁总厂,山东淄博255052)摘 要研究内循环自稀释技术在拜耳法普通赤泥分离沉降槽中的试验应用情况。实践证明:普通赤泥分离沉降槽的产能可以提高15 2%,清液层增加84 6%,溢流浮游物降低38 9%。关键词拜耳法;赤泥;分离;沉降槽;内循环自稀释技术中图分类号TF351 5 文献标识码A 文章编号1003-8884(2005)06-0009-031 赤泥分离沉降槽的改造原因沉降槽属液固分离设备,它利用悬浮液中固体颗粒的重力,使悬浮液分成清液和浓密矿浆,在湿法冶炼生产中称该装置

2、为沉降槽、浓密机等。在氧化铝生产流程中,主要用于赤泥硅渣的分离和赤泥的洗涤。拜耳法用于赤泥分离的沉降分离设备为 16 5 4m(有效高为4 7m)的单层悬挂式中心传动沉降槽,结构见图11。与固体颗粒的密度差小,赤泥的沉降速度小,致使沉降槽的各项指标处于一般水平:进料量为100130m/h,溢流浮游物为1 03 0g/L,底流液固比为3 04 0。随着山东铝业公司氧化铝生产的快速发展,赤泥的分离逐步成为氧化铝生产工艺流程中的 瓶颈!,大大限制了公司氧化铝的生产发展。沉降槽的高效化,对改善赤泥的分离和洗涤与提高氧化铝生产的技术经济指标尤为迫切和重要。32 技术改造的理论依据在氧化铝生产中,一般采用

3、重力沉降分离对稀释浆液进行液固分离。沉降速度的大小决定生产能力的大小。稀释浆液进入沉降槽后,流动速度慢,固体赤泥匀速沉降速度符合斯托克斯定律2:ut=gd2)/18 p( p-(1)式中 ut匀速沉降速度,m/s;g重力加速度,9 81m/s2;dp固体颗粒直径,m; p固体颗粒密度,kg/m3; 流体介质密度,kg/m3; 流体介质的粘度系数,N#s/m2。根据式(1),赤泥颗粒沉降速度和流体密度 、粘度系数 、颗粒直径dp有关。因此,可以通过改变以上几个参数来改变沉降速度。改变固体颗粒直径dp的大小。增大颗粒直径dp是一种常见的调整方法,但提高颗粒直径dp是有限度的。颗粒太大,一方面铝矿石

4、溶出不完整,溶出率降低;另一方面固体颗粒多且大,容易堵塞沉降槽底部的出料口,影响过滤机正常作业。其次,可以通过改变絮凝剂的成分和配比,使小颗粒凝聚加快,使dp变大,从而提高沉降速度。图1 16 5 4m赤泥沉降槽示意图该沉降槽的工作过程:悬浮液通过进料管加入中心加料筒内,同时加入絮凝剂,经过混合和絮凝后,清液沿径向以逐步减小的流速至周边溢出,悬浮液中的悬浮颗粒在重力作用下沉降至底部,然后由刮板刮集至底流口处,在液体压力作用下不断浓集,经底流排出口排出。赤泥是氧化铝生产过程中生成的工业废物,其性松软,含碱量高,流动性差,易结疤,粒径小,液体收稿日期2005-08-26作者简介王鸿雁(1969-)

5、,女,山东龙口人,讲师,大学本科,在读硕士生,主要从事氧化铝的教学与实践研究工作。分析研究%改变稀释浆液的密度 。稀释浆液密度变小,粘度相应变小,沉降速度相应提高。但在降低稀释浆液密度的同时,浓度也相应降低,影响产出率。若通过提高流量来弥补产出率的损失,会加大对沉降槽内清液层的冲击,沉降性能变差。不改变稀释浆液的进料密度,稀释浆液进入沉降槽的瞬间,利用沉降槽内的上层清液稀释,从而使沉降浆液密度变小,以提高沉降速度,达到提高沉降槽产能的目的。运行费用;降低了设备负荷。4 内循环自稀释技术在沉降槽上的改造应用改造前的沉降槽为直径 16 5 4m的单层悬挂式中心传动沉降槽,结构见图2。3 内循环自稀

6、释技术原理赤泥分离高效沉降槽的进料内循环自稀释技术是利用文丘里管,根据流股的动能和势能相互转化而控制高效沉降槽的最佳进料固含,从而提高赤泥沉降速度,使沉降产能大幅度提高。文丘里管又称喉形管,主要是一段截面不同的管子,由两端向中间缩小,其直径最小处称为喉管。文丘里管通常用作测量流体流速(流量)、气体冷却、净化和吸收等。内循环自稀释技术的特征是不改变溶液成分,不增加沉降槽的总进料量。稀释液是利用沉降槽清液层内的清液,以降低沉降槽内下料筒的固含,从而使沉降速度和处理能力大幅度提高。同时采用絮凝剂三点加入,添加分配比例为50%、25%、25%,实现絮凝剂多点加入,获得均匀连续絮凝的效果,进一步提高絮凝

7、沉降分离效率,因而也降低絮凝剂的消耗量。赤泥沉降槽内循环自稀释技术是美国贝克公司工艺设备公司几十年的研究成果,并已注册专利。文丘里射流稀释管的性能及特点如下3 1 有效稀释性能3图2 沉降槽结构示意图稀释浆液由槽中央垂直进料管进入沉降槽下料筒,同时加入絮凝剂,经过混合和絮凝后,清液沿径向以逐渐减小的流速至周边溢出,赤泥颗粒在重力作用下沉降至底部,然后由耙机刮板刮集至底流排出口处排出。改造后,高速流动的稀释浆液在沉降槽内距液面700mm处,经一逐步缩小的平管喷出,形成射流。主流股带动周围介质继续向前注动,且流量与流股横断面相应增大,流股内的分子、微团有强烈的横向脉动掺混作用,与流股周边上的分子、

8、微团和周围介质发生强烈的动量交换,使周围约24倍流股体积的清液,被卷吸到射流中一起向前流动。相应流股的流量与横截面随射程增加而增大,而流股本身的速度则随射程增加不断衰减,经限流管沿切线方向流经下料筒。此时,两股对称的流体在下料筒内碰撞,速度变小,动能减弱后从下料筒底部均匀流出(见图3)。物料在文丘里管内得到稀释并充分与絮凝剂均匀混合,进入稳流下料筒后的料浆得到进一步的稀释;絮凝剂多点加入。絮凝剂在加入稳流下料筒前已在管内扩散,并与料浆充分混匀;减少进料料浆的剪切应力;避免过度絮凝。3 2 改善浓缩性能提高物料的沉降速度,提高产量,减少絮凝剂用量,提高底流固含浓度,降低溢流中的浮游物含量,减少泡

9、沫,减少了空气进入料浆的可能性,减少了絮凝剂对赤泥沉降性能的影响。3 3 其它方面图3 内循环自稀释技术原理示意图分析研究射流管构造见图4。tan!=0 071 3 4=0 241式中 湍流系数(带逐步缩小口径的喷射流管取0 071); 射流管系数,圆形管取3 4。则射流管的缩口半径Rb、限流管的半径Rd以及射流管口和限流管口间的间距S可用下式确定:Rd/Rb=x/x0=(x0+S)/x0=1+S tan!/Rb图4 文丘里射流稀释管=1+0 241S/Rb即:Rd=Rb+0 241S。注:一般情况下x0>Rb。(2)稀释浆液由逐步缩小的射流管b喷出,流股带动一部分清液进入限流管d内。为

10、防止流股流出限流管,加一喇叭口;限流管以切线方式进入下料筒内。流股喷射方向的反向沿长线相交于极点O;流股的边沿线与射流管轴线的夹角(极角)为!,则:tan!=#5 内循环自稀释技术的应用效果拜耳法 16 5 4m赤泥分离沉降槽改造前后进料量、清液氧化铝浓度、底流液固比(L/s)、清液层高度和溢流浮游物等生产技术指标见表1。表1 改造前后技术指标序号123456789平均清液AO浓度,g/L改造前163 5161 2160 7158 5164 3163 7166 7165 2166 5163 4改造后164 8165 87164 96160 2164 3170 6171 62167 0159 9

11、165 5清液层,m改造前1 31 31 31 31 31 31 31 31 31 3改造后2 22 53 01 51 51 82 52 53 02 4底流,L/s改造前3 553 193 03 693 803 903 403 113 803 49改造后3 673 614 182 592 593 284 634 734 673 95溢流浮游物,g/L改造前2 02 52 12 11 51 22 01 31 21 8改造后1 61 00 81 11 11 21 01 21 21 16 结论综上所述,拜尔法 16 5 4m赤泥分离沉降槽采用内循环自稀释技术改造和絮凝剂多点加入后,由于部分清液内部循

12、环,使沉降浆液液固比变大,沉降性能变好,并辅以高絮凝方式,使赤泥沉降速度显著增加,沉降槽产能大幅度提高。改造后沉降槽产能提高15 2%,清液层高度提高84 6%,溢流浮游物降低38 9%,取得了明显的效果。有关改造后沉降槽底流液固比没有降低问题,有待于进一步分析研究。参考文献1杨重愚.氧化铝生产工艺学M.北京:冶金工业出版社,1993.2&有色金属冶炼设备编委会.湿法冶炼设备M.北京:冶金工业出版社,1993.3天津大学化工原理教研室.化工原理M.天津:科学技术出版社,1983.(上接第5页)(用于循环经济领域的节能技术研究。)旧设备的恢复再制造技术研究。有色金属循环经济领域特别是再生

13、金属领域由于企业规模小,研发能力和投入少,大量中小企业仍 处于技术落后、设备简单的状态。我们企盼着各方面科技力量的介入,研发适合我国国情的新工艺、新技术、新方法,使我国已具规模的有色金属循环经济尽快实现产业升级,健康发展。NON FERROUSMETALLURGICALEQUIPMENTNo.6 2005ABSTRACT&KEYWORDSSeekingAfteranEfficientWayCirculatingEconomyinNon ferrousMetalsIndustryandQuickeninguptoDevelopCir culatingEconomy(1)WANGGong

14、minCHINANONFERROUSMETALSINDUSTRYASSOCIATION,BEIJING100814,CHINAAbstract:Thekeypointsofthepaperaretosetuptheconceptofdevelopmentscientificallyandbuildamodeltodevelopcirculat ingeconomyinnonferrousmetalsindustry,improveandliftthetechniqueandthelevelofutilizationandcirculatingofthere sourceofnonferrous

15、metals.Keywords:Nonferrousmetals;Circulatingeconomy;RecyclednonferrousmetalsTechnicalInnovationofRedMudPrecipitationTankinBayerProcess(9)WANGHong yan1,LIMing fu2,MENXin qiang11.SHANDONGALUMINIUMVOCATIONALCOLLEGE,ZIBO255057,CHINA2.ZHANGDIANGENERALPLANTOFIRONANDSTEEL,ZI BO255052,CHINAAbstract:Thepaper

16、studiestheexperimentsofinnercirculationselfdilutiontechnologyinBayerprocesswithconventionalredmudseparationtank.Theexperimentsshowthecapacityofthetankincreasedby15 2%,supernatantliquidinthetankin creasedby84 6%,overflowedliquidinthetankreducedby38 9%.Keywords:Bayerprocess;Redmud;Separation;Thickenin

17、gtank;TechnologyofinnercirculationselfdilutionDesignandApplicationofTake upMachineforCuAlloyHorizontalContinuousCasting(12)LIZhi qiang,LIUYa zheng,QUYangAbstract:CualloyhorizontalcontinuouscastingisanadvancedprocessforwireproductionofCualloy.Thispaperdiscussesthedesignandapplicationofpneumatictake u

18、pmachinedesignedforthehorizontalcontinuouscastingmachineimported.Keywords:Horizontalcontinuouscasting;Take upmachineTheIntelligentForecastingSystemforEquipmentMainte nancePlaninConcentrator(14)HUANGWu xin,GUYing kuiAbstract:AimingatthesituationofDashanConcentrator,inDex ingCopper mine,thepaperstudie

19、stheintelligentforecastingmethodforequipmentmaintenancemanagement,applyingtech nologiessuchasthestatisticalanalysis,theforecastingtheory,thepatternrecognition,theneutralnetworksandtheexpertsys tem.Keywords:Intelligentmodel;Maintenanceperiod;Maintenanceplan;OilanalysisPracticeandImprovementofAluminiu

20、mSeparationwithHorizontalVacuumBeltFilter(17)HUANGHai bo,MINGTing shan,ANRanZHENGZHOURESEARCHINSTITUTE,CHALCO,ZHENGZHOU450041,CHINAAbstract:Thepaperintroducestheapplicationofanewhorizontalvacuumbeltfilterinaluminiumhydroxideproduction,analyzesthefeaturesofthenewequipmentbriefly,andgivessomesug gesti

21、onsofimprovement.Keywords:Aluminiumhydroxide;Solid liquidseparation;Filter;HorizontalbeltCuttingoftheRoundSurfaceandEndsonaOversizedRota tor(19)ZHANGTong maoAbstract:ThepaperdescribestheproblemsinrotatorcuttingofadoublecardumpinggearinLong shoumine,Thepaperrecom mendsthestructurefeatures,application

22、methodsandrequire mentsofthemachine,discussesthecuttingmethodandprob lems,establishesasystemtomachinethewholeequipment.Atthesametimethepaperstudiesthefeasibilityintheoryandtechnicaldata,pointsouttheadvantageanddisadvantageofthesystemandgettotheconclusionthatthemachinebeingma chinedasanintegrityisfea

23、sible.Theauthorfindsanewwayforthemachiningofthiskindofpartsandmakesadiscussiononthenewmethodputforwardbytheauthor.Keywords:Rotator;Roundsurface;Endface;CuttingGenerationUtilizingtheResidualHeatinanAnodeRotaryKiln(22)HELi yan,HUXing liAbstract:Thepaperrecommendstheapplicationofgenerationuti lizingres

24、idualheatintheanoderotarykiln,whichincorporatestherequirementofcirculatingeconomyandthesituationandtechnicalconditionsofthefactoryandresultsingoodeconomicalandsocialefficiency.Keywords:Rotarykiln;Generationutilizingresidualheat;Circu latingeconomy;EconomicalefficiencyApplicationandDevelopmentofMicro

25、processor BasedProtec tiveDevicesinPowerSupplySystem(24)CUITian tong,LIUShao junAbstract:Basedonthesummarizationofapplicationofmicropro cessor basedintegratedprotectivedevice,thestrongfunctionandtechniquecharacteristic,aswellastheeffectandinfluenceonintegratedprotectivedevicesinpowersupplysystemsarepresented.Thepaperdescribesthecharacter