拜耳法赤泥分离洗涤三种流程的比选

氧化铝氟化盐

拜耳法赤泥分离洗涤三种流程的比选

韩安玲

(沈阳铝镁设计研究院,辽宁沈阳110001)

摘要:本文介绍了深锥沉降槽的特点。列举了三种赤泥沉降分离洗涤工艺流程:(1)深锥沉降槽分离、4次深锥沉降槽洗涤;(2)平底沉降槽分离、3次平底沉降槽加一次过滤洗涤;(3)平底沉降槽分离、2次平底沉降槽加2次深锥沉降槽洗涤。在同等条件下对上述流程进行洗涤平衡计算及经济分析比较。

关键词:拜耳法;赤泥;沉降分离洗涤;流程;深锥沉降槽

中图分类号:TF803.23 文献标识码:B 文章编号:10021752(2005)03001004

溶出后的稀释浆液是铝酸钠溶液和赤泥的混合物,将两者分离为纯净的铝酸钠溶液和高固含的赤泥是分离作业的目的;用水洗涤分离赤泥得到高固含、低附碱的弃赤泥浆是洗涤作业的任务。

作为固液分离设备的沉降槽,在氧化铝工业中广泛应用。由于早期的沉降理论认为,沉降槽的产能只与沉降面积有关与高度无关,因而早期建设的氧化铝厂普遍采用高度1.8~ 2.8m的单层或多层沉降槽。近些年来,随着沉降理论的发展和技术进步,其结构形式发生了很大变化,沉降槽的性能也有突破性的提高,原来使用的高度小的单层和多层沉降槽已逐步被淘汰。

考核沉降槽固液分离的效果,不仅要看其产能高低,还要看其溢流净度(溢流浮游物含量)和底流固含多少,这些产量、质量指标对于衡量沉降槽性能的先进性和取得较好的技术经济效益是至关重要的。

现代沉降理论、实验和生产实践证明,上述三项指标均与沉降槽高度有关。适当提高沉降槽的高度,使泥浆层受到进一步压缩,可增加底流固含;液体穿过更高的清液层得到进一步澄清提高了溢流的净度。因此,在新建的氧化铝厂和老厂的技术改造中,赤泥分离洗涤沉降槽已被大型高帮平底沉降槽、深锥沉降槽所取代。

深锥沉降槽是上世纪70年代由加拿大铝业公司和贝克工业设备公司开发研制并应用于氧化铝工业中的新型沉降槽。其进料管专利E-DUK的结构能从清液层中汲取溶液,有效地稀释进料浆液的固含,使赤泥的沉降过程在有利于赤泥沉降的状态下进行,其絮凝剂进料方式为多点加入,该絮凝剂具有快速絮凝和降解作用。不断增大的高度/直径(H/D 1)等诸多方面的改进对提高沉降槽的产量和技术指标起到了很大作用。

1 深锥沉降槽

深锥沉降槽的进料结构(见图

1)

图1 进料筒结构原理图

2 大型平底沉降槽和深锥沉降槽的比

较

大型平底沉降槽、深锥沉降槽的规格和性能指标见表1。

进料技术条件

Na2O浓度:Na2O k165g/l

收稿日期:2004-10-08

固体含量:4%~6%

温度:~100

固体粒级分布:~500 m100%~315 m 98.5% ~63 m 75%

表1 大型平底沉降槽、深锥沉降槽的规格和性能指标

大型平底沉降槽深锥沉降槽沉降槽直径D,m3612

沉降槽高度H,m 4.5~612~18

底流固含,%~30(用于分离赤泥) 40

35~40(用于分离赤泥洗涤) 44(1~3次洗涤)

48~52(末次洗涤)溢流固含,mg/l<250<200溢流产能,m3/(m2.h)0.5~6固体产能,t/(m2.h)0.04~0.080.3絮凝剂加入量(与絮凝剂种类有关)

附碱损失Na

2

O,kg/t-赤泥(与流程有关)

近年来赤泥干法堆存逐渐兴起,对赤泥外排提出了更高要求,除附碱浓度低( 1~2g/l)以外,固含一般在45%以上,因而深锥沉降槽得到广泛应用。

3 赤泥沉降洗涤流程

根据大型平底沉降槽和深锥沉降槽的特点,以年产氧化铝80万吨规模为比较基础,组合三种固液分离流程进行分析比较。

3.1 深锥沉降槽分离、4次深锥沉降槽洗涤(流程

1)

3.1.1 主要设备

选用 20m深锥沉降槽2台,用于分离; 20m 深锥沉降槽5台,4台用于洗涤,1台互备,其中三、四次洗涤沉降槽的直筒段较一、二次洗涤槽高3m 。

图2 流程1:深锥沉降槽分离,4次深锥沉降槽洗涤

3.1.2 特点

(1)流程简单:由于深锥沉降槽底流固含较高,经过四次反向洗涤即可达到弃赤泥附碱损失 5

kg/t-干赤泥的指标要求。省去了赤泥过滤和相配套的稀释浆液脱砂两个工序。

(2)沉降槽的底流固含高,分离沉降槽通常在42%~44%,末次洗涤沉降槽底流固含高达48%~52%,这种高固含的赤泥经剪切泵流化后用GEHO 泵外排适于干法堆存,有利环保。

(3)沉降槽单位面积产能高,泥量、溢流能力均为大型平底沉降槽的几倍之多(见表1)。

(4)占地面积小,约为大型平底沉降槽的30%左右。

(5)由于深锥沉降槽体积小,物料在沉降槽内停

留时间短,因而水解损失小,并有利自动化控制。

(6)散热损失小,散热面积约为大型平底沉降槽的80%,不用向槽内通蒸汽即可保证沉降温度之需。

(7)进料装置的专利技术可加大进料L/S,有利沉降,对进料L/S 要求放宽。

由于上述的诸多优点,深锥沉降槽成为当前国内外新建或扩建氧化铝厂逐渐采用的最新的沉降技术及装备。在国外有40多台,我国在贵州铝厂技术改造工程中引进一套6台 12 (12~15)m 深锥沉降槽,并于2001年11月投产,经2001年11月~2002年6月的适应调整期,2002年7月以来运行效果良好。其他氧化铝厂也相继采用。

这种流程的不足之处:

(1)絮凝剂用量较大,操作控制要求较高,且控制系统引进费用较多。

(2)对生产波动的适应性较差。

(3)在实际操作中,为保证泥筒出料畅通,底流排除量要比正常量加大2倍:1/3排至下一级,2/3返回泥筒中指定的方位,增加了电能消耗,泥浆管道复杂化,安装操作上多有不便。

3.2 平底沉降槽分离、3次平底沉降槽加一次过滤

洗涤(流程2)3.2.1 主要设备

选用 46 6m 平底沉降槽6台,其中2台用于分离,1台互备,3台洗涤。8台100m 2转鼓过滤机正常运行6台,清理检修换布2台及与其配套的真空系统。

图3 流程2:平底沉降槽分离,3次平底沉降槽加1

次过滤机

图4 流程3:平底沉降槽分离,2次平底沉降槽加2次深锥沉降槽洗涤

3.2.2 特点:

(1)技术成熟可靠,在山西铝厂和平果铝厂有多年的生产实践。

(2)沉降槽操作简便易行适应性强,可在50%~100%负荷范围内稳定运行。

(3)絮凝剂用量较低。

缺点:

(1)沉降槽的底流固含低,不宜干法堆存。如采用干法堆存尚需与过滤机组合,而为保证过滤机的正常运转需加设水旋器除砂、洗砂工序,使该流程复杂化。

(2)通过热平衡计算,即使在一般条件下(环境