拜耳法氧化铝沉降槽跑浑的原因分析及防治措施

拜耳法氧化铝沉降槽跑浑的原因分析及防治措施
作者：江城
来源：《中国科技博览》2013年第23期
摘要：文章通过对广西华银铝业有限公司拜耳法沉降槽跑浑的原因进行了全面分析，提出了可行的防范措施。

关键词：氧化铝沉降槽跑浑絮凝剂
中图分类号： TF821 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）23-391-01
1、前言
广西华银铝业有限公司采用φ40m平底沉降槽和100m2转鼓过滤机组成赤泥分离及洗涤系统，共四个系列。

其中每个沉降洗涤系列由1台分离槽、3台洗涤槽、1台公备槽所组成，每两个沉降洗涤系列配6台转鼓过滤机进行最后一次喷水洗涤。

每2个沉降洗涤系列配有一套絮凝剂制备系统。

生产中，分离槽溢流的浮游物要求
2、沉降槽跑浑的原因分析
沉降槽赤泥浆液是赤泥与铝酸钠溶液组成的悬浮液。

广西华银铝业有限公司氧化铝生产中拜耳法赤泥是用沉降方法进行分离和洗涤，赤泥的沉降性能至关重要。

赤泥沉降性能好，则沉降槽单位产能高，溢流质量好，沉降槽不跑浑，洗涤效率高，附液损失少。

导致赤泥沉降槽跑浑有许多因素，其中主要有以下几方面：
2.1赤泥的沉降性能
2.1.1铝土矿的化学成分的影响
铝土矿的矿物组成和化学成分是影响赤泥浆液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、胶黄铁矿、针铁矿、高岭石、蛋白石、金红石、绿泥石等所生成的赤泥中往往吸附着较多的Al（OH）4 —、Na+和结合水，限制了赤泥的沉降速度；而赤铁矿、菱铁矿、磁铁矿、水绿矾等矿物则吸附的Al（OH）4 —、Na +和结合水比较少，因而沉降速度快，压缩性能好。

我国铝土矿中的SiO2 主要以高岭石形态存在，在溶出过程中生成分散度大、亲水性很强的铝硅酸钠，使赤泥沉降性能降低，对赤泥沉降速度影响较大。

矿石中有机物越多，赤泥浆液粘度越大，沉降速度越慢。

2.1.2除砂对沉降的影响
我公司使用的φ40mx6m沉降槽主要特点是从中心进料周边出料，该沉降槽主要适用于沉降颗粒较细的悬浮液。

在拜耳法氧化铝生产过程中，我们把赤泥中大于150 μm的大颗粒称为砂。

据测定我公司氧化铝厂赤泥粒度大于250 μm的含量为1.5%，大于150μm的含量为5%，所以为了稳定沉降槽的操作必须除砂。

生产上我公司在原料工序严格控制粗砂进入溶出和沉降工序，保证铝土矿能达到很好的溶出效果和沉降效果，通过多年的生产实践下来效果比较明显。

2.1.3铝土矿溶出效果
铝土矿溶出效果是沉降槽稳定运行的关键因素。

影响溶出效果的因素很多，有溶出温度、循环母液浓度及苛性比值、矿石的磨细程度、石灰添加量、搅拌强度、反应时间、满罐率等。

溶出效果好时，产出的赤泥量相对减少，赤泥沉降压缩性能好，为沉降槽的稳定运行创造条件；相反，如果溶出效果较差时，相对溶出率低，铝土矿没有充分反应，赤泥量大，赤泥沉降性能差。

由铝土矿的矿物组成、化学成分和溶出效果等原因造成的沉降槽跑浑持续时间长，扭转困难，对生产影响较严重。

2.1.4溶出矿浆的稀释程度
我公司溶出矿浆Al2O3浓度一般都在280g/l以上，固含在200g/l以上。

这种浓赤泥浆液黏度大，溶液黏度过大必然使赤泥沉降速度变小，直接分离短时间是不能实现的。

根据研究铝酸钠溶液的黏度随着苛性碱溶液浓度的提高而增大，并与氧化铝的浓度成指数关系，即随铝酸钠溶液浓度的提高，溶液黏度急剧增加。

生产中我们把溶出料浆经过沉降一次洗液稀释，使料浆的浓度降低，这样溶液黏度与赤泥溶剂化程度降低，将促进粒子附聚加速沉降。

生产实践证明：当溶出料浆中氧化铝浓度从280g/l稀释到160 g/l一180g/l时，溶液黏度降低2～3倍。

我公司氧化铝厂稀释矿浆Al2O3浓度一般要求控制在170g/l左右，稀释矿浆固含一般控制在
95g/l左右，为沉降操作创造有利条件。

2.2 过程控制
2.2.1 生产稳定控制
沉降槽进出料保持动态平衡，这样有利于沉降槽的稳定运行。

而实际生产过程中，由于各种原因经常会造成沉降槽积泥。

泥层上升到一定高度，动态平衡被打破，导致沉降槽跑浑，尤其在洗涤沉降槽积泥的情况下，如不尽快采取措施将积泥拉走，洗涤沉降槽就会跑浑。

此时，由于洗液浮游物含量过高，用该洗液稀释溶出矿浆，效果较差，该稀释矿浆进入分离沉降槽后，极易引起分离沉降槽跑浑。

所以保证一次洗涤沉降槽的稳定运行至关重要。

2.2.2 絮凝剂的选型
添加絮凝剂是目前工业上普遍采用行之有效的加速赤泥沉降的方法。

在絮凝剂的作用下，处于分散状态的小赤泥颗粒互相结合成团，粒度增大，使赤泥沉降速度大大增加。

不同的絮凝剂对赤泥沉降速度、压缩性能和澄清度的影响不同。

我公司通过对三个知名厂家的絮凝剂进行相同条件下的对比试验，试验数据如表一：
表一絮凝剂性能试验
絮凝剂样品编号 995 695 660 190
试验剂量（ml） 5 5 5 5
浓度（%） 0.10% 0.10% 0.10% 0.10%
900ml用时（s） 60 45 90 54
700ml用时（s） 120 90 160 104
900～700ml用时（s） 60 45 70 50
沉速（m/h） 3.9 5.2 3.3 4.7
5min压缩性能 550 510 600 520
清浊度浑较清浑较清
由以上实验结果可以看出，在分离沉降槽，编号995和695的沉降效果及上清液质量均比660产品效果好； 695优于190沉降效果， 995略差于190沉降效果；全部试验产品对比695的沉降效果最好。

通过经济性和适用性对比最终确定编号为695的絮凝剂投入生产中使用。

2.2.3 赤泥浆液的温度
铝酸钠溶液的粘度随温度升高而降低。

铝酸钠溶液粘度对数与绝对温度的倒数呈线性关系，即lgη=f（1/T）为线性关系。

赤泥分离沉降过程是液固分离的过程，温度越高，粘度越小，赤泥沉降速度越快。

另外，当铝酸钠溶液的浓度和苛性比值相同时，温度降低，溶液的过饱和度增加，稳定性降低，氧化铝的水解损失增加。

正常生产过程中，分离沉降槽的温度要求控制在100℃以上。

3、防治措施
3.1 预防措施
保证溶出效果是预防沉降槽跑浑的关键。

日常生产调度中必须关注溶出效果的变化，确保因为溶出效果不好影响赤泥沉降的速度；配制合格的絮凝剂及控制好添加量；日常要密切关注控制过滤石灰乳的加入，确保叶滤机高产能运行；保证日常生产中设备及物料的稳定；加强对员工日常管理，增强职工工作责任心；同时组织全体员工对事故进行教育培训，从事故中汲取教训，在处理事故过程中提高自身的业务水平。

3.2跑浑的处理办法
调整絮凝剂加入量，生产上经常采取的办法是增加合成絮凝剂的加入量，这对加速细小颗粒的沉降作用很明显；如沉降槽积泥较多，应快速排出，恢复沉降槽的动态平衡；及时改善上一道工序对铝土矿的溶出效果，这是关键之所在，也是彻底扭转来料差引起的沉降槽跑浑的最有效的办法；为了避免叶滤机堵死，生产上采取勤刷车及在刷车过程中多次冲洗溜槽的方法予以解决；改变絮凝剂的类型。

在生产中可能由于矿石的成分变化，导致常用的絮凝剂对赤泥的絮凝效果不同，在沉降槽跑浑时，改变絮凝剂类型有时会收到意想不到的效果。

参考文献
毕诗文等.拜耳法生产氧化铝.北京：冶金工业出版社，2007。