沉降槽设计说明书

、沉降槽概念

1）沉降原理

在重力作用下，由于固体与液体的密度差，固体沉于底部，清液从槽上部沿周边溢流排出。最适合于处理固液密度差比较大，固体含量不太高，而处理量比较大的悬浮液。

（2）沉降目的

浓缩：目的是将悬浮液增稠澄清：从比较稀的悬浮中除去少量的悬浮物

（3）沉降设备（1）间歇式沉降槽：完成间歇沉降操作的设备. 特点是清液和沉渣是经过一段时间后才能产出。

（2）连续沉降槽：保持沉降槽内的各个区域，即连续加入悬浮液，并连续产生清液和沉渣的沉降槽。

（4）液固分离方法

固相颗粒分散在液体中所形成的物系称作悬浮液。将分散的粉粒聚集并与液体分离的操作，称为液固分离，其方法有重力沉降、离心沉降和过滤等。

重力沉降适于处理固、液相密度差比较大，固体含量不太高，而处理量比较大的悬浮液。工业上的沉降操作一般分为浓缩和澄清两大类。前者主要是为了将悬浮液增稠，后者主要是为了从比较稀的悬浮液中除去少量悬浮物，用于浓缩操作的

设备称为增稠器，又叫沉降槽；用于澄清操作的设备称为澄清槽。

（5）干扰沉降

工业上，悬浮液中固体含量较高，颗粒的沉降多属于干扰沉降。干扰沉降情况与自由沉降有明显区别：

1）干扰沉降时，每个颗粒因受到附近颗粒的干扰，故受到比自

由沉降时更大的阻力；

2）干扰沉降中，大颗粒是相对于小颗粒的悬浮体进行沉降，所

以介质的有效密度和有效粘度都大于纯净液体，有斯托克斯公式可知，d、

p，一定时，介质的密度与粘度越大，沉降速度便越小。因此，大颗粒在有

小颗粒存在的悬浮液中的沉降速度，比在澄清液中速度小；

3) 干扰沉降中，悬浮液中的小颗粒有被沉降较快的大颗粒向下

拖拽的趋势。即小颗粒在悬浮液中沉降速度比在澄清液中速度大。总之，干扰沉降时，悬浮液中大颗粒的沉降速度减慢而小颗粒加快。实验表明，对于粒

度差别不超过6:1的悬浮液，所有粒子都以大体相同的速度沉降。悬浮液的沉

降过程，可以通过间歇沉降试验来观测，实验中可取得的表观沉降速度与悬浮

液浓度的关系，以及沉降浓度与压紧时间的关系数据。

6)沉降槽生产中普遍应用是单层连续沉降槽，是一个底部稍带锥形的大直径圆筒形

槽。料浆经中央下料筒送至液面以下0.3~1 米出，即要插到悬浮液区。清液由槽壁顶端周圈上的溢流堰连续流出，称为溢流。颗粒下沉，沉渣由缓慢转动的耙集中到底部中央的卸渣口排出，称为底流。

在连续沉降槽中，上部的悬浮液很稀，颗粒的沉降速度快，而底部的密度和浓度都很高，虽然每一个颗粒的沉降终速很小，但单位时间单位面积上固体颗粒通过的总量要比槽的中部的多，因此，在连续沉降过程中，会出现一个质量速率为最小值的平面，它对沉降槽固体的产量起控制作用，称为极限平面。

7)影响沉降速度的因素

4) 干扰沉降；

5) 端效应；

6) 分子运动；

7) 颗粒形状的影响；

8) 连续介质运动。

二、原始数据

（1）车间年产量为36 万吨氧化铝；

（2）反向洗涤，即往最后一个洗涤沉降槽内加水，而往其他洗涤沉降槽内加下一次洗涤的洗水；

（3）整个分离沉降槽系统的料浆温度不低于95℃；

（4）每生产1 吨氧化铝，进入分离沉降槽的稀释后溶出浆液质量是

17518.03kg，其中，铝酸钠溶液为16668.92kg，铝酸钠溶液苛性比a k=1.5，铝酸钠溶液中含有：

Al 2O3 Na2O k Na2O c H2O CO2 2305.55kg 2032.30kg 142.62kg 12063.54kg 124.74kg

（5）每生产1 吨氧化铝，赤泥中未洗净的苛性碱与碳酸碱浓度之和不行超过4.5kg （氧化铝同样不能超过4.5kg）。

三、准备计算（产一吨氧化铝，送沉降的稀释液中赤泥的量）沉降时水的蒸发量

=16668.92*0.326%=54.34kg；

16668.92kg 铝酸钠溶液中固含=1.6668.92*0.200%=33.34kg；又损失0.05kg，

则这三项合计87.73kg；每生产一吨氧化铝沉降槽产出赤泥量=17518.03-

16668.92-87.73=761.38kg

四、洗涤次数

（1）假设采用三次洗涤

1）加水量计算进水量：液固比为3 的底流带入水量=3*761.38=2284.14kg

加入到最后一台的水量为x kg，总计（2284.14+x）kg 耗水量：

液固比为2.5 的弃赤泥带走的液量=761.38*2.5=1903.45kg 送稀释的一次

洗液带走量=6639.55kg

总计：6639.55+1903.45=8543kg

由进水量与耗水量相等可得：

2284.14+x=8543

X=6258.86kg=6.259t

可见，生产一吨氧化铝需要在最后一台洗涤沉降槽内加入6.259t 水。

表（1）用于计算沉降槽的数据

2）检验洗涤次数

从分离沉降槽排入第1 台洗涤沉降槽的底流量

G 沉=761.38*3.0=2284.14kg=2.284t

从第1台洗涤沉降槽排入第2 台洗涤沉降槽的底流量

G1=761.38*2.85=2169.93kg=2.170t

从第2台洗涤沉降槽排入第3 台洗涤沉降槽的底流量

G2=761.38*2.7=2.056t

从第3 台洗涤沉降槽排出的溶液量

G3=761.38*2.5=1.903t

根据每台洗涤沉降槽的液相平衡方程计算溢流量，其液相平衡方

程为：

用于第3 台洗涤沉降槽的溢流量

S3=x+ G2- G3=6.259+2.056-1.903=6.412t

用于第2 台洗涤沉降槽的溢流量

S2= S3+ G1- G2=6.412+2.170-2.056=6.526t

用于第1 台洗涤沉降槽的溢流量

S1= S2+ G 沉- G1=6.526+2.284-2.170=6.64t 进入第二台洗涤沉降槽的泥浆和溢流合量

G3+ S1=1.903+6.64=8.543t

采用三次洗涤是每台洗涤沉降槽中Na2O t 浓度计算计算按照1 吨溶液进行。

每台洗涤沉降槽中Na2O t浓度：C 沉、C1、C2、C3

C 沉=(2032.5+140.62) /16668.92=0.130

碱平衡方程：

1)G沉C沉+S2C2=S1C1+G1C1即2.284*0.130+6.526C2=8.81C1