第五章 赤泥分离和洗涤

赤泥的分离和洗涤（一）
使溶液进一步脱硅 溶出过程中虽然有脱硅反应，但由于溶液浓度高，硅量指数一般只有100左右，随 着稀释的进行，溶液进一步发生脱硅反应，溶液浓度的降低，二氧化硅平衡浓 度也相应的大大降低。 浆液中含有大量的钠硅渣的赤泥（其实就是晶种），浆液温度100度左右，有利于 脱硅反应的进行，因此，因此稀释后溶液的脱硅反应的硅量指数可达300左右。 有的铝氧厂还往赤泥浆液稀释槽内添加少量石灰，并搅拌3~~4小时补充脱硅， 使溶液的硅量指数提高到600，这样做的目的，是为了减轻蒸发器的加热管壁 的硅渣结垢，提高传热效率。 c) 、便于赤泥洗涤 d)、有利于稳定沉降槽的操作。 5、矿浆稀释岗位的职责是什么？ 及时检查稀释浆液的液固比，调整洗液的加入比例， 保持溶液的氧化铝浓度在135~~140范围内，并且连续的均匀的往稀释槽内添加絮 凝剂，保证稀释稀释槽内矿浆的停留时间不低于1.5小时。
赤泥的分离和洗涤（二）
一 、赤泥的分离 （一）、沉降槽 1、它的结构简图
赤泥的分离和洗涤（二）
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2、工作过程 赤泥浆液通过泵的作用，沿进料套筒进入到沉降槽内，在重力的作用 下，赤泥颗粒开始沉浆，上层清夜通过溢流堰流走，底部泥渣在耙机的缓缓转动的推 动下，被耙至底流口，从下部卸料口卸出，完成赤泥浆液的初步分离过程。 3、进料套筒的问题 密封套筒装在槽顶盖的下面，在垂直轴和槽顶盖的连接处密封，防止蒸汽外溢。 它还能够控制进料垂直方向的深度，防止加料时干扰料浆中固体颗粒的沉降，套筒高 度可以调整，以保证加料位置的变化。 4、沉降槽上部内壁的边缘上，焊接有环型溢流堰，其位置比槽壁顶端稍低，环型溢 流堰是锯齿型溢流板，如果槽体倾斜，环型溢流堰有可能局部无清液溢出，为了保证 环型溢流堰各处都有溢流，安装锯齿型溢流板解决这个问题。 5、沉降槽的发展趋势 与单层沉降槽相比，多层沉降的主要优点是单位面积消耗和投资少，节省占地面积。 但单层沉降的操作控制比较简单，当其他条件相同时候，可以获得较多层沉降较低的 底流液固比和较高的单位面积溢流量。 沉降槽的产能和底流压缩程度与其高度有很大关系，当沉降面积固定后，增加槽子高 度对产能有利，因此，近10年来，倾向于采用大直径的单层沉降槽来取代多层。
赤泥的分离和洗上图可知，拜尔法赤泥分离、洗涤工艺流程包括以下四个步骤 稀释 高压溶出后的压煮矿浆，用一次和二次赤泥洗液稀释，以便于赤泥沉降分离，并 满足种分对溶液浓度和纯度的要求。 赤泥的沉降分离 稀释后的赤泥浆液，----即稀释浆液送入沉降槽进行赤泥和溶液的分 离，沉降槽溢流（粗液）中浮游物，应小于0.2G/L，以减轻下一工序叶滤机的负担。 赤泥反向洗涤 分离底流（赤泥浆液）含有一定的附着液，必须进行洗涤。 赤泥的浓缩过滤 洗涤后的赤泥送过滤机进行浓缩过滤，进一步回收附着液中的碱和氧 化铝。回收后的赤泥根据生产方法的不同而流向不同,有的直接送赤泥堆场，有的进 入烧结法系统。 矿浆的稀释 拜耳法赤泥高压溶出矿浆在赤泥分离以前必须进行稀释，即将压煮矿浆送 入矿浆缓冲槽，用拜耳法赤泥洗液冲稀后，流入稀释槽内混合均匀，充分反应后再 送入赤泥分离沉降槽做赤泥分离。 由此可见，溶出矿浆稀释的作用，有以下四点： 降低溶液浓度，便于晶种分解 高压溶出后的铝酸钠溶液浓度很高，如 氧化铝浓度高 达250G/L（当然，根据不同的生产方法不同），这样的溶液很稳定，不能直接进行 晶种分解，必须稀释后使浓度降低，到中等浓度，而使溶液的稳定性降低，不但分 解速度快，分解槽产能得以提高，而且达到较高的分解率，使拜耳法循环效率也提 高。另一方面，赤泥洗液所含的铝氧量占铝土矿中全部氧化铝的30%左右，并含有 相同数量的碱，必须回收，因此，用来稀释压煮矿浆，使其中的有用成分得以回收。
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（二）、赤泥沉降的浓缩过程 连续工作的沉降槽，沿着槽子的高度大致可以分为三个带： 清夜带、沉降带、 浓缩带。 经过研究发现，只有少数赤泥粒子是在槽中央垂直下沉，大部分细粒子是被 液体带着向溢流口方向前进一段距离之后，才先后沉降的。 赤泥浆从槽中央进料筒进入槽内后朝四周的溢流口向上流动，液体流速逐步 减慢，又分为三种： 粗粒子 沉速大大超过流速的最粗粒子进入槽中央后便一直下沉到 浓缩带。 细粒子 开始阶段，沉速小于液体流速，被液体带动向溢流口，， 朝上流动一段距离，由于液体流速减慢，直至小于粒子沉速， 粒子一边前进，一边下沉到浓缩带。 极细粒子， 粒子越小，被液体带走的距离越远，有些极细粒子（微 小）被液体带至槽边，其沉速仍小于液体的流速，因而被溢流 带走，成为溢流的浮游物。 3） 赤泥从沉降带进入浓缩带以后，赤泥粒子相距很近，并且互相接触，赤 泥靠它上面的液体压力将粒子从间隙中的液体压出来，浓缩带的高度决 定于赤泥在槽内的停留时间，浓缩带高度增加，底流液固比随之减小。
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二、影响赤泥沉降性能的因素 矿石的组成和品位的影响 生产实践和实验研究都证明，铝土矿的矿石组成和 化学成分是影响赤泥沉降、压缩性能的主要因素，铝土矿中常见的一些矿物， 如：黄铁矿、针铁矿、高岭石、金红石、等矿物组成的赤泥、因溶剂化现象 较强，能降低赤泥的沉降速度，而赤铁矿、菱铁矿、硫铁矿、锐钛（铁）矿、 等则有利于赤泥沉降。 高岭石在溶出过程中生成亲水性很强的含水铝硅酸钠 沉淀，当原矿中SIO2含量高于10%的时候，赤泥沉降和压缩性能都很差，石 英对赤泥沉降速度的影响比高岭石小。 矿石中有机物越少多赤泥浆液的粘 度大，赤泥的沉降速度件慢。 赤泥浆液液固比的影响 对同一种赤泥而言，其他条件一定时候，赤泥浆液的液 固比大，赤泥沉浆速度越快。 赤泥细度的影响 赤泥的沉降速度与赤泥粒子直径的平方成正比，因此，赤泥过 细，会使沉降速度降低，但过粗的粒子，由于沉降速度过快而造成沉降槽的 底流堵塞。 赤泥浆液的温度 升高，则溶液的粘度和比重下降，因而赤泥的沉降速度加快， 温度还对于溶液的稳定性造成影响，详见铝酸钠溶液的稳定性。 浓度 详见铝酸钠溶液的稳定性。
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赤泥的洗涤次数的问题： 当分离槽的底流液固比和氧化铝浓度一定时，赤泥洗涤效率与洗涤次数、洗水量 以及排出赤泥附液量有关系，洗涤次数越多、洗水量越大和排出赤泥液固比越小， 则洗涤效率越高。但洗涤次数多、所需要沉降槽的数量也多，因此，洗涤次数要 适量。
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赤泥粒子具有极其发达的表面，可以或多或少的吸附分散介质中的水分子，（称为 结合水，）和AI（OH）4—，OH—，NA+，这种现象称为溶剂化现象。溶剂 化现象的结果见课本P36。 添加絮凝剂的原因。A、由于溶剂化现象使赤泥粒子表面生成一层溶剂化现象膜， 妨碍微粒子互相凝聚。B、赤泥粒子吸附某种离子后，在它与溶液的相界面上 便出现双电层结构，这就使赤泥粒子带有电荷。C、如果赤泥粒子带有同名电 荷，还使它们之间发生互相排斥的作用，这些作用都阻碍赤泥粒子聚结成为大 的颗粒。使赤泥难以沉降和压缩。 赤泥沉降性能的表示方法 沉降速度 生产规定以每（5~~10）分钟的沉速为参考，即以100мм量桶取满赤泥 浆液，沉降10分钟后观察清液层的高度作为赤泥的沉降速度。 压缩性能 以压缩液固比来表示，即泥浆不能再压缩时候的液固比。生产上一般指 沉降30分钟后的浓缩赤泥浆的液固比。 赤泥沉降过程示意图：
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赤泥浆液的性质 赤泥浆液是赤泥与铝酸钠溶液组成的悬浮液。 在讲述铝酸钠溶液的时候，（前已经述及），铝酸钠溶液的组成，这些化合物浓 度越高，其粘度越大，赤泥的沉降速度越慢。 赤泥的物相组成 赤泥的物相组成与矿石成分和生产方法有关系。例如我国的矿石多为低铁高硅矿 石，而其中的二氧化硅多以高岭石存在，采用拜尔法处理时，赤泥的物相组成 以含水铝硅酸钠（钠砩石和方钠石）为主，其次还含有含水氧化铁和氧化钛。 如果高压溶出的时候添加了石灰，还会含有钙钛矿以及水化石榴石固溶体等。 烧结法赤泥物相组成主要以原硅酸钙为主。其次有霞石、方解石、含水氧化铁、 含水铝硅酸钠、水化石榴石等。 什么是溶剂化现象？ 根据粒度测定结果表明，拜耳法赤泥具有很大的分散度，半数以上是小于20μ的细 粒子，也有一部分是接近于胶体的微粒。 拜尔赤泥浆液属于细粒子的悬浮液，它与胶体分散系具有很多相同的性质。在这 种胶体与悬浮液体系中，赤泥粒子为分散相，铝酸钠溶液为分散介质
赤泥的分离和洗涤（二）
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2、影响过滤机产能的因素 滤饼的含水率以及滤液浮游物、物料性质、设备的技术 特性、以及技术操作等方面的因素。 3、真空过滤的辅助系统
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三、赤泥的洗涤 目的：赤泥浆液经过分离后表面都带有一定数量的附着液、为了回收其中的有用成分 NA2O和AI2O3，必须使用热水进行洗涤回收。 赤泥的洗涤通常是在单层沉降槽系统内进行的多次反向洗涤，然后赤泥排到堆场。次 数根据技术指标的要求来确定。副损的概念、洗涤效率的概念。 赤泥的洗涤系统图：
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添加絮凝剂的影响 絮凝剂的种类 有淀粉类天然高分子絮凝剂，近年来人工合成 高分子絮凝剂发展很快，例如 聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠。它的作用机理是，可以 划分为吸附（即絮凝剂吸附于悬浮液中固体粒子表面）和絮凝（单个粒子互相联合 形成絮团）两个阶段。在絮凝剂的作用下，赤泥浆液处于分散状态的细小赤泥颗粒 互相联合成团，颗粒增大，因而使沉降速度大大增加。 三、真空过滤分离赤泥 1、真空过滤机的结构 过滤面的两侧，接触料液的一侧为大气压，过滤面的背后则 和真空源相通，真空过滤的推动力就是二者的压力差，即 ；真空度。 该机的主要 部分有滤鼓、滤槽、传动装置、搅拌耙机、分配头、刮刀等 滤鼓是一个用蜗轮传动两头均是空心轴的转鼓，两头的空心轴都和分配头相通， 滤鼓里有10~~30个彼此隔开的小滤室，滤室外装有金属的排水筛板。 分配头的作用是保证各隔开的小滤室依次完成过滤、洗涤、脱水、卸料四个工序。 滤槽适宜个半圆形钢板槽，它是过滤机机架的基础，搅拌耙机和滤鼓、传动装置都 装在滤槽上，滤槽上根据工艺要求还有溢流口、底流放料口等。
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高压溶出矿浆的稀释 概述 由前面讲述可知，拜尔法生产AO，是通过铝土矿加入NK溶液和石灰经过高压 溶出，制成了含铝酸钠溶液和赤泥的混合浆液---压煮矿浆。 下一工序就需要将赤泥和铝酸钠溶液尽快分离，以减少氧化铝和氧化钠的化学损失， 得到粗制的铝酸钠溶液，简称粗液。分离后的赤泥尽可能的用热水洗涤干净以 减少碱和AO的机械损失（附损）。赤泥的分离可采用沉降分离和过滤分离或沉 降---过滤联合分离。 赤泥的洗涤一般可采用沉浆槽经过多次逆流洗涤，由于生产方法的不同，赤泥分离、 洗涤系统的流程不尽相同。 拜尔法赤泥分离、洗涤工艺流程图
赤泥的分离和洗涤（一）
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又经过一段时间，颗粒再沉降的结果是底部泥渣被压紧。挤出的 液体升入清液区，故D区又称为压缩区。图五 生产条件下不同类型赤泥浆的表现 烧结赤泥的沉降性能，根本问题也是决定于赤泥浆液的胶体化学 性质。 黄色赤泥沉降速度慢的原因，是由于其中三氧化二铁主要以胶体 FE（OH）3的形式存在，赤泥浆液中胶体FE（OH）3的存在 可以使赤泥浆液具有聚结稳定性，胶体FE（OH）3由于颗粒 极细，难于沉降，更由于带有同名电荷，造成相互排斥。实 验证明，黄色赤泥带有正电荷。 黑色赤泥中，三氧化二铁是以FEO和FES存在，它们是电中性的， 又由于颗粒较大，所以沉降速度也较大。 欠烧结粉状熟料和黄料，不仅由于其S2—含量低，而且由于这种 欠烧熟料中含有部分的游离氧化钙，会使赤泥沉降性能变坏， 见课本P36。