赤泥分離和洗滌

1、赤泥的分離和洗滌一 概述1分離洗滌步驟：1.1赤泥漿液稀釋：（一般要加絮凝劑）溶出的赤泥漿液進入攪拌槽，用赤泥弄洗液稀釋，攪拌均勻后進入送入沉降槽。稀釋的目的（作用）：（1）降低鋁酸鈉溶液的濃度，便于晶種分解（2）使鋁酸鈉溶液進一步脫硅：稀釋使溶液的濃度降低，二氧化硅的過飽和度增大；溶液中有大量的赤泥粒子作種子；溶液的溫度較高，有利于脫硅反應。（3）有利于赤泥分離：根據(jù)斯托克斯公式，稀釋后黏度降低。（4）便于沉降槽的操作12沉降分離：在沉降槽內(nèi)，槽中的上清液溢流至鋁酸鈉溶液收集容器，經(jīng)葉濾送去分解析出氫氧化鋁，卸渣口排出的濃赤泥漿為底流。排出的赤泥送入混合槽。有些拜耳法氧化鋁廠在稀釋漿液進入分

2、離沉降槽之列，先將大于150#篩(100u m)的粗粒分離，即所謂“除砂”處理，以防止它在沉降槽、過濾機和管道中沉淀而造成堵塞。此外，砂狀粗粒與細粒相比，洗滌用水較少，有利于流程中的水平衡，還可降低能耗。除砂的多少取決于鋁土礦的來源，與磨礦方法關系不大。其除砂裝置有：耙式分級機、水力旋流器、分級槽，砂子一般含水30%，日本橫濱廠則采用的是分級槽，大于60#篩(250 u m)的粗粒自分級槽底流排出，再用螺旋分級機二次洗滌后作水泥原料。1.3赤泥反向洗滌：用前一周期洗滌液通過攪拌清洗混合槽中赤泥，在再由混合槽輸送至洗滌沉降槽分離，洗滌次數(shù)要在5-7次，洗到赤泥中的氧化鈉的損失為0.3%-1.8%

3、1.4粗液控制過濾：末次洗滌后的赤泥再經(jīng)過一次過濾，使赤泥含水量降低到45%以下， 即可成為凈赤泥。2 赤泥的分離與洗滌：2.1目的：赤泥分離的目的：將稀釋礦漿中的鋁酸鈉溶液和赤泥分開，以獲得工業(yè)上認為純凈的鋁酸鈉溶液。赤泥洗滌的目的：回收赤泥中帶有的氧化鈉和氧化鋁，減少以附液形式損失于赤泥中的氧化鈉和氧化鋁。2.2赤泥稀釋、沉降分離與洗滌流程：2.2.1流程圖：（1）工藝流程圖：（2）設備流程圖：2.2.2兩種流程：在沉降槽中進行赤泥分離時，溶液在沉降槽中的停留時間為5-12h，作業(yè)溫度在95度以上，以利于沉降和防止或減少鋁酸鈉溶液的分解。從分離沉降槽得到的赤泥含有一定量的鋁酸鈉溶液，需要一

4、系列串聯(lián)的洗滌槽中進行反向洗滌。洗滌次數(shù)取決于最后赤泥是否過濾。如不過濾，一般需洗4- 6次；如果過濾，則需23次。因此，目前氧化鋁生產(chǎn)赤泥分離工序中應用的主要有下列兩種工藝流程：（1）沉降分離槽+連續(xù)多次反向洗滌槽的流程：這是目前較普遍采用的流程。耗水量較多，但易于管理，且能充分洗滌。所需的洗水量和洗滌級數(shù)要根據(jù)設備費、人工費和當?shù)氐目列遭c價格等最佳條件來決定。（2）沉降分離槽+23級洗滌槽+轉(zhuǎn)筒過濾機的流程3 拜耳法赤泥沉降及壓縮性能：3.1沉降性能：用赤泥顆粒沉降速度表示。（沉降速度越大，沉降性能越好，可提高沉降槽產(chǎn)能）生產(chǎn)規(guī)定以10分鐘或5分鐘的沉降速度為參考。（即以100ml量筒取滿

5、赤泥漿液，沉降10分鐘或5分鐘后觀察清液層高度作為赤泥的沉降速度，單位為mm/10min）3.2壓縮性能：用壓縮液固比和壓縮速率表示。（1）壓縮液固比：赤泥漿液在接近生產(chǎn)的實際條件下靜止沉降，經(jīng)過長時間得到的最終穩(wěn)定泥層的液固比（生產(chǎn)上一般指沉降30min后的濃縮赤泥漿的液固比。越小越好）（2）沉降高度百分比：指一定體積（100ml）的赤泥漿沉降一定時間（30min）后，赤泥層高度與漿液總高度的百分比。越小越好（3）壓縮速率：達到壓縮液固比所需的時間。越大越好4 赤泥洗滌效率:赤泥洗滌效果的好壞通常用洗滌效率表示：指通過洗滌后回收的堿液占進入洗滌系統(tǒng)總堿量的百分比，計算公式為：二 拜耳法赤泥漿

6、液特征1 拜耳法漿液：（1）漿液類型：拜耳法漿液屬于細粒子懸浮液，他的很多性質(zhì)與膠體相似。（2）沉降的區(qū)域：赤泥沉降過程根據(jù)溶液固含的多少分自由沉降區(qū)、過渡區(qū)和壓縮區(qū)。（3）網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)：在干擾沉降和赤泥壓縮階段形成形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)是赤泥漿液的重要特征之一，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成使赤泥的干擾沉降速度明顯降低，壓縮性能變壞，不利于其分離和洗滌過程。（這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)在強烈攪拌、高頻振蕩和離心力作用下受到破壞，比如沉降槽中耙機的攪拌）2拜耳法赤泥：（1）顏色：紅色的固體微粒。（2）主要成份：以含水鋁硅酸鈉為主，即鈉硅渣。其次還有含水氧化鐵或氧化鈦。因添加石灰，赤泥中還有鈣鈦礦及水化石榴石等。（3）密度：拜耳法赤泥的真

7、密度約為26289cm3，是絮凝性強的微粒。（4）濃度：赤泥分離前漿液中的固體顆粒濃度為510，經(jīng)沉降濃縮后，濃度增到30一45。（5）產(chǎn)量：赤泥量及其沉降特性取決于鋁土礦的品位和產(chǎn)地，每噸氧化鋁所產(chǎn)赤泥量為0.6-1.0t不等。（6）沉降速度：赤泥漿液中固體顆粒的沉降速度，視所用鋁土礦的種類、預處理和溶出條件的不同而各異。前五分鐘赤泥沉速一般為30-60mm5min。三 影響赤泥沉降的因素1 礦物的形態(tài)：1.1化學成分：降低赤泥沉降速度：黃鐵礦、膠黃鐵礦、針鐵礦；高嶺石，蛋白石；金紅石。（他們生成的水分子中吸附著較多的和水分子）增加赤泥沉降速度：赤鐵礦、菱鐵礦、磁鐵礦、水綠礬；銳鈦礦。（他們

8、生成的水分子中吸附著較少的和水分子）1.1.1針鐵礦： 在高壓溶出是完全脫水，生成高度分散的氧化鐵，而在赤泥稀釋和沉降過程中卻又重新水化，變成膠態(tài)的親水性很強的氫氧鐵。將針鐵礦轉(zhuǎn)變?yōu)槌噼F礦可以避免這一現(xiàn)象。1.1.2 高嶺石：在溶出時生成親水性很高的水合鋁硅酸鈉沉淀。1.1.3 金紅石和銳鈦礦：銳鈦礦可以大大提高赤泥的沉降；金紅石使得赤泥難易沉降。1.2 赤泥顆粒的大?。焊鶕?jù)斯托克斯公式，赤泥的沉降速度可表示為：赤泥的沉降速度與赤泥粒子直徑的平方成正比。（赤泥過細使得沉降速度降低，赤泥過粗使得溶出化學反應不完全，在實際生產(chǎn)中一要避免赤泥過磨，二要防止赤泥跑粗，一般在98-300um之間為好）2

9、 溶出漿液的稀釋濃度：由于溶出后得到的氧化鈉漿液濃度較高，這樣的鋁酸鈉溶液非常穩(wěn)定，無非直接分解，必須將氧化鈉的濃度降低到中等濃度為125g/l-145g/l才可以。（這樣的溶液處于介穩(wěn)狀態(tài)，具有一定的穩(wěn)定性又不會發(fā)生水解）稀釋方式：用前一周的赤泥洗滌液進行稀釋，稀釋后溶液穩(wěn)定性降低使分解速度加快，并且可以使赤泥洗滌液中的堿和氧化鋁得到回收，達到較高的分解率，使拜耳法的生產(chǎn)效率提高。過度稀釋：如果過度稀釋溶液會使其穩(wěn)定性急劇下降，造成鋁酸鈉溶液水解，而使赤泥中的氧化鋁的損失增大。另外由于進入流程的水量增大，也會增加蒸發(fā)工段的負擔和費用。3 稀釋漿液的溫度：溫度升高，會使黏度和密度下降，加快赤泥

10、沉降。最低溫度為94度：保證在較低濃度及低苛性比值的鋁酸鈉溶液在稀釋后保持其溫度性。4 黏度：溶液的黏度增加使赤泥的沉降速度變小。鋁酸鈉溶液的黏度遵循下列公式：5 底流液固比：進料液固比為8-12，沉降底流液固比為3.0-4.5（若沉降時間不夠使得沉降槽底流液固比大于5時，后面的洗滌過程無法保證，特別是1號洗滌沉降速度大大降低）赤泥濃縮于赤泥在壓縮區(qū)的停留時間有關，它隨沉降槽高度增大而增大，所以為了有較好的壓縮性能，沉降槽要有一定的高度。（推出的高度高直徑小的新型沉降槽）6 絮凝劑的使用：6.1 絮凝劑的種類：6.1.1天然高分子絮凝劑：麥類和薯類加工產(chǎn)品（面粉和土豆淀粉）和副產(chǎn)品（麥麩）。

11、優(yōu)點：溢流清亮度高、廉價、抗剪切力強。 缺點：溶解度較小、不穩(wěn)定、用量大。6.1.2合成絮凝劑：有聚丙烯酸銨、聚丙烯酰胺和含氧肟酸類絮凝劑。（1）聚丙烯酸鈉為膠狀高分子絮凝劑，在絮凝時有30-60秒的誘導時間，注意加入方式（一點加入和多點加入）；聚丙烯酰胺也有誘導時間，但用量比前者少，我國使用這個。缺點在于分離所得的濾液澄清度不夠，任需要采用葉濾機進行控制過濾。（2）XH系列絮凝劑：具有較快的沉降速度和好的上清液澄清度。6.2 絮凝劑的作用機理：絮凝劑為表面活性劑，包含極性基團和非極性基團，能夠降低液固界面的表面張力，增大液固界面的接觸角，促進表面活性劑在界面上的聚集。即發(fā)生吸附。兩個階段：吸

12、附和絮凝作用機理的表現(xiàn)形式：搭橋作用、脫水效應、電中和效應。6.3 影響絮凝效果的因素：6.3.1內(nèi)因：絮凝劑的化學分子結(jié)構(gòu)絮凝劑的相對分子質(zhì)量6.3.2外因：配置方式: 先配置成一定濃度，使其分子鏈成初步伸展狀態(tài)，進而便于使用時得到均勻分散。應用方式:使用時應按需要量添加，用量過大時使得懸浮液成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)網(wǎng)，甚至使懸浮液不沉淀。添加地點：分次且多點加入（聚丙烯酰胺添加到分離沉降槽的總分料箱比加到稀釋槽泵的出口處效果顯著提高）水解度赤泥的沉降分離應水解度的不同而產(chǎn)生不同的絮凝效果。（部分水解的最好）赤泥漿液的濃度。6.4 絮凝劑的配置：水溫度：70-85度水中浮游物：小于15mg/l加入量：每

13、噸于赤泥加入0.1-0.2kg國產(chǎn)A1000號絮凝劑。國產(chǎn)絮凝劑要散開加入槽內(nèi)，攪拌4-5小時，使其充分溶解后，再把配置好的絮凝劑用計量泵打入沉降槽。進口絮凝劑用專用工具加入槽內(nèi)，攪拌1-2小時，使其充分溶解后，再把配置好的絮凝劑用計量泵打入沉降槽中。7 有機物：（1）黃腐酸：隨著黃腐酸增加，底流壓縮液固比增大，赤泥壓縮性能急劇惡化。（2）黑腐酸：同樣惡化赤泥沉降，但并沒有黃腐酸厲害，它不隨黑腐酸的濃度增加而變化，且含量也沒有黃腐酸多。四 赤泥沉降設備1 沉降槽：1.1定義：沉降槽是液固分離設備中的一種，他是利用懸浮液中固體顆粒的重力，使懸浮液分成清液和濃密礦漿的一種脫水裝置。1.2工作過程：

14、懸浮液通過進料管加入中心加料筒內(nèi)，同時加入絮凝劑，經(jīng)過混合和絮凝后，清液沿徑向以逐漸減小的流速至周邊溢出，懸浮液中的懸浮顆粒在重力作用下沉降至底部，然后由刮板刮集至底流處，存液體壓力作用不斷濃集，經(jīng)底流排出口排出。下面為單層沉降槽：耙式單層沉降槽的示意圖：1.3沉降槽的動態(tài)原理：傳統(tǒng)的沉降槽理論，是以間歇式沉降試驗為基礎，認定沉降槽中某一橫截而上的液固比均等，因而形成了極限平面的概念和沉降槽產(chǎn)能只正比于沉降面積而與高度無關的理論。因此，在工業(yè)，生產(chǎn)中，盡量縮短多層沉降槽或大直徑單層沉降槽的進料筒，期望料漿進入后盡快分布于整個橫截面，使固體均勻下沉，清液均勻上升，形成直線柱狀運動。但在連續(xù)運行的

15、沉降槽中，情況完全不同。在直徑1 x2m沉降槽半工業(yè)試驗過程中通過槽邊視鏡觀察，只能看到清楚的壓縮泥層與清液的分界面，看不到懸浮沉降層。這說明在連續(xù)運行的沉降槽中懸浮沉降層只集中于進料筒周圍的某一區(qū)域內(nèi)，某一截面上的固相濃度(即液固比)是不相等的，或者說極限平面只足存某一范圍內(nèi)。如圖所示：料漿流出進料筒時，清液向上流動，較粗顆粒初步分離直接下沉，較細顆粒則隨上升液體帶走，在離心力和重力的作用下，隨上升流速度的減慢而不斷與清液分離。隨著料漿的連續(xù)進入，進料筒出口處初步分離的液體和在沉降、壓縮區(qū)排出的液體不斷上升，總體形成一個清液上升、固體下沉的反向干涉運動場。對于一定直徑的顆粒，其所受的浮力及重

16、力一定，沉降速度也一定(不能說值不變)。如果清液上升速度大于此顆粒沉降速度，則不能分離沉降，最終進入溢流。也就是說，某一清液上升速度，對應有一臨界的顆粒直徑，清液上升速度越大，顆粒的臨界直徑要求越大，即溢流浮游物禽量越高。由于初步分離的液體受到進料筒出口以下液柱靜壓力的作用，其上升路線將隨液柱高度的變化而改變。在圖中，當液面處于高位“I”時，液柱靜壓較大，初步分離的液體將沿曲線上升，出口處擴散半徑(d)較大，上升流比較分散，實際上升速度較?。合喾?，當液面處于低位“II”時，液柱靜壓較小，清液將沿曲線上升，擴散半徑小。上升流比較集中，則實際上升速度較大，被帶起的顆粒較多，帶起的高度也較高，而被帶

17、起顆粒在離心力的作用下拋向液面，很難再次沉降，最終使溢流浮游物升高。進料筒出口以上液柱高(h)為沉降槽的“有效高度”，出口處液體擴散半徑(d)所構(gòu)成的而積為沉降槽的“相對有效面積(S)”，hd為其“有效長徑比”?！坝行Ц叨取焙汀坝行娣e”，有一定的變量關系，即“有效長徑比”是一個實際存在的特殊尺寸，必須通過特殊的試驗裝置來測定，并建立數(shù)學模型，這一問題有待于進一步研究。“有效高度”越高，“有效面積”越大，在一定的清液實際上升速度下，進料量可以加大，單位面積溢流量也就越高。這就是單層沉降槽單位面積產(chǎn)能提高的主要原因。目前國內(nèi)拜耳法分離沉降槽，單層槽和同直徑的血層槽相比，單位面積產(chǎn)能提高了 4倍以

18、上，一臺單層槽完全可當一臺五層槽運行。相反，多層槽由于有效高度”很小，實際擴大了無效面積(S)”，從而限制了單位面積產(chǎn)能(設計為O 25m3m2h)。因此，對于高效單層沉降槽而言，筒體高度和進料簡長度(或有效高度)是一個相輔相成的配套尺寸，籠統(tǒng)地考察沉降槽長徑比(表觀長徑比)對產(chǎn)能及質(zhì)量的影響是不完善的。“表現(xiàn)長徑比”小于“有效長徑比”越多，則無效面積越大，不但占地面積增大，而且產(chǎn)能仍受到限制。相反，如果“表觀長徑”大大超過“有效長徑比”，則產(chǎn)能同樣不能提高，因此時清液實際上升速度超過顆粒臨界沉速，溢流質(zhì)量難于保證。在工業(yè)生產(chǎn)中，“有效高度”還受沉降槽主體尺寸和安裝高度的限制，具體來說就是料漿流出進料筒后不能直接沖擊壓縮泥層，即進料筒出口與壓縮層應有一定的距離，否則將造成無效壓縮，致使底流LS增大，溢流質(zhì)量降低。另外耗機要有一定的提升范圍。由于沉降、壓縮區(qū)排出的液體不斷上升，加上被清液帶卜去的微粒需要借助液體徑向流速減慢而進一步沉降，故沉降槽總面積需在一定程度上大于有效面積。1.4分類： （1）單層沉降槽：耙式單層沉降槽（2）多層沉降槽：單位沉降面積的材料消耗和投資少，節(jié)省占地資源。（3）高效沉降槽（4）超級沉降槽和高錐沉降槽沉降槽的產(chǎn)能和底流壓縮程度和高度有很大關系。大型單層沉降槽：直徑30-50