絮凝劑二次稀釋系統(tǒng)的作用分析及優(yōu)化

姚元元

摘 要：通過在生產(chǎn)實(shí)踐中使用、改進(jìn)氧化鋁生產(chǎn)沉降槽絮凝劑二次稀釋系統(tǒng)，并通過不同的稀釋比例實(shí)驗(yàn)，確定了最佳的稀釋配比，能減少絮凝劑的添加量并且強(qiáng)化赤泥沉降分離性能，有利于減少生產(chǎn)成本。

關(guān)鍵詞：氧化鋁；二次稀釋；沉降槽；赤泥沉降

中圖分類號(hào)：X703.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 引言

拜爾法赤泥沉降分離工序是氧化鋁生產(chǎn)的主要環(huán)節(jié)之一。分離沉降槽的正常運(yùn)行不僅影響氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量、葉濾機(jī)產(chǎn)能，還對(duì)整個(gè)生產(chǎn)流程及經(jīng)濟(jì)效益都有重大影響。為了強(qiáng)化分離沉降槽的赤泥沉降性能，某廠在分離槽使用Nalco的合成高分子絮凝劑N9779，此絮凝劑效果顯著、用量少，且適合于高濃度Nk，使用效果較好。在Nalco絮凝劑投加工藝流程中，設(shè)計(jì)有二次稀釋系統(tǒng)，本文就二次稀釋系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行闡述并提出改造，簡(jiǎn)化生產(chǎn)操作，降低生產(chǎn)成本。

2 N9779絮凝劑目前的使用現(xiàn)狀

2.1 絮凝劑的配制

N9779的配制是用10g/L～20g/L的堿水稀釋成濃度0.5%（體積比例）。通過絮凝劑投加泵輸送到沉降槽頂經(jīng)過二次稀釋系統(tǒng)再次稀釋，加入沉降槽的進(jìn)料管中與料漿混合，實(shí)現(xiàn)絮凝效果。

2.2 絮凝劑的加入量

Nalco公司給出的絮凝劑N9779的正常加入量為90g/t·干赤泥，即在沉降槽進(jìn)料量為750m3/h、Nk濃度為165g/L～175g/L、固含80g/L時(shí)，則該沉降槽在正常情況下需要加入1.08m3/h的配置濃度為0.5%的絮凝劑。

2.3 絮凝劑強(qiáng)化沉降性能的效果

雖然沉降槽未因絮凝劑原因出現(xiàn)嚴(yán)重跑渾現(xiàn)象，但是分離槽的溢流固含一直穩(wěn)定在0.3g/L左右，不能達(dá)到≤0.15g/L的設(shè)計(jì)。由于溢流固含高，導(dǎo)致在粗液精制過程中葉濾機(jī)產(chǎn)生濾餅較多，影響過濾效果，降低了葉濾機(jī)產(chǎn)能，增加了生產(chǎn)成本。

2.4 二次稀釋比例對(duì)沉降性能的影響

為確保絮凝劑迅速均勻的與料漿混合從而獲得較好的絮凝效果，減小絮凝劑用量，一般將其稀釋成為0.1%～0.5%或者更稀的稀溶液再進(jìn)行加入。絮凝劑N9779按0.5%配制好后，通過投加泵輸送到槽頂，經(jīng)過槽頂?shù)男跄齽┒蜗♂屜到y(tǒng)對(duì)其再次稀釋后，加入到沉降槽中。此時(shí)，要掌握好絮凝劑的二次稀釋后濃度。稀釋濃度過高，不利于絮凝劑和料漿的均勻混合；稀釋濃度過低，絮凝劑的長(zhǎng)分子鏈容易斷裂，降低絮凝劑效果從而降低液固分離性能。

在沉降槽進(jìn)料量為750m3/h，Nk濃度為165g/L～175g/L、固含80g/L時(shí)、溫度穩(wěn)定、分離槽絮凝劑添加量1.08m3/h情況下，進(jìn)行沉降性能與二次稀釋濃度的測(cè)定。通過調(diào)節(jié)二次稀釋比例，測(cè)試不同濃度下料漿的沉速（取1000mL料漿，加入1L量筒中，液固分層界面到達(dá)700mL刻度位置的時(shí)間）見表1。

表1

稀釋比例 稀釋濃度 沉速

1∶0 0.5% 12分鐘

1∶1 0.25% 5分鐘

1∶2 0.167% 1分鐘

1∶3 0.125% 13秒

1∶4 0.1% 2分鐘

1∶5 0.833% 4分鐘

通過上表的沉速測(cè)定，有效驗(yàn)證了絮凝劑加入濃度越高，黏度越大，不利于在料漿中的充分混合；濃度過小，雖然容易混合，但是會(huì)降低絮凝劑的絮凝效果。在此沉降工藝條件下，有測(cè)定的沉速可以得出，配置好的濃度為0.5%的絮凝劑在進(jìn)入稀釋料漿前按照體積比1∶3的二次稀釋比例，絮凝劑溶液與料漿混合均勻，確保了絮凝劑效果，得到很好的沉降速度，能有效提高沉降槽產(chǎn)能。

3 二次稀釋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)缺陷

在實(shí)際生產(chǎn)中，按照此比例添加絮凝劑時(shí)，未達(dá)到試驗(yàn)效果，通過分析，有以下幾點(diǎn)原因。

3.1 二次稀釋水壓力波動(dòng)大

二次稀釋水使用生產(chǎn)水，其水壓波動(dòng)較大，二次稀釋使用水流量變化大，致使二次稀釋濃度存在波動(dòng)并要人為通過測(cè)定頻繁調(diào)節(jié)二次稀釋水的加入量，不能穩(wěn)定地以固定的比例加入，從而影響絮凝劑效果及與料漿的混合效果，影響液固分離性能，降低沉降槽產(chǎn)能。

3.2 二次稀釋系統(tǒng)容易被絮團(tuán)堵住

二次稀釋系統(tǒng)是將濃度5%絮凝劑溶液與水進(jìn)行混合。二次稀釋用水使用的是深井水，水中Ca、Mg離子多，在與絮凝劑混合稀釋時(shí)，容易是Ca、Mg離子析出形成結(jié)垢；而且當(dāng)水質(zhì)不好，容易使絮凝劑和水中的懸浮微粒發(fā)生吸附、架橋作用，形成較大的絮團(tuán)。結(jié)垢和絮團(tuán)附著、沉積在二次稀釋系統(tǒng)內(nèi)部，影響水和絮凝劑溶液的加入，影響稀釋比例從而影響絮凝劑的絮凝效果，降低沉降槽產(chǎn)能。

3.3 絮凝劑添加與二次稀釋水加入互相影響

投加的絮凝劑和水同時(shí)進(jìn)入二次稀釋系統(tǒng)對(duì)絮凝劑進(jìn)行二次稀釋。在此過程中，無論是水的變化還是絮凝劑投加量的變化，都會(huì)影響絮凝劑二次稀釋比例，破壞二次稀釋的最佳效果，從而影響絮凝劑的使用效果。

4 二次稀釋系統(tǒng)的優(yōu)化與效益

4.1 二次稀釋系統(tǒng)的優(yōu)化

為了確保絮凝劑在液固分離過程中的效果、消除絮凝劑二次稀釋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)缺陷、降低勞動(dòng)強(qiáng)度，拆除二次稀釋系統(tǒng)，直接在絮凝劑投加泵前將絮凝劑濃度配制到0.125%的濃度，用投加泵添加到沉降進(jìn)料中。此優(yōu)化，取消了絮凝劑的二次稀釋工藝流程，避免了人工頻繁調(diào)節(jié)水量以及清理絮凝劑二次稀釋系統(tǒng)的工作，同時(shí)降低了水的浪費(fèi)。

4.2 優(yōu)化的條件

取消絮凝劑二次稀釋系統(tǒng)后，直接將絮凝劑溶液加入到分離槽進(jìn)料管中，需要就確保正常生產(chǎn)的情況下，絮凝劑投加泵的滿足條件。

目前，在沉降槽進(jìn)料量為750m3/h，Nk濃度為165g/L～175g/L、固含80g/L時(shí)，則該沉降槽在正常情況下需要加入1.08m3/h的配置濃度為0.5%的絮凝劑可以滿足正常生產(chǎn)。在取消絮凝劑二次稀釋系統(tǒng)后，直接將絮凝劑配置成0.125%的濃度，需要投加的量是4.32m3/h。而絮凝劑投加泵的流量范圍為0.5m3/h～5m3/h，完全滿足要求。

考慮生產(chǎn)不正常的情況，需要大流量調(diào)整絮凝劑時(shí)，此時(shí)可以將絮凝劑的配置濃度調(diào)整到0.125%～0.2%，起到增加絮凝劑加入量的目的。

4.3 優(yōu)化后效果

4.3.1 減少了絮凝劑的加入量

在爭(zhēng)產(chǎn)生產(chǎn)過程中，取消了絮凝劑二次稀釋系統(tǒng)的工藝，就消除了因二次稀釋系統(tǒng)堵塞及水流量波動(dòng)帶來沉降性能變差的影響。沉降性能只與來料及添加量有關(guān)。一般情況下，溶出來料是非常穩(wěn)定的，只用調(diào)整絮凝劑的投加量就可以。絮凝劑的稀釋濃度穩(wěn)定，在確保生產(chǎn)穩(wěn)定的前提下，根據(jù)浮游物指標(biāo)，調(diào)整絮凝劑添加量。如果沉速不好，肯定是絮凝劑加入量少；而沉速好，就可以將絮凝劑降低，節(jié)省絮凝劑用量。此優(yōu)化排除了由于稀釋比例不對(duì)而盲目認(rèn)為是絮凝劑加入量過少引起的沉速降低，即降低了絮凝劑的使用量也減少了勞動(dòng)強(qiáng)度，對(duì)快速有效判斷異常原因以及調(diào)整生產(chǎn)運(yùn)行都起到很好的效果。

4.3.2 提高了分離槽的沉降性能

穩(wěn)定了絮凝劑稀釋濃度，根據(jù)巡檢時(shí)對(duì)分離槽的沉速的測(cè)定數(shù)據(jù)來調(diào)整絮凝劑的投加量，使其達(dá)到最佳的沉降性能，達(dá)到快速進(jìn)行液固分離的目的。有效地降低分離溢流的浮游物，增大葉濾機(jī)的過料量，提高葉濾機(jī)產(chǎn)能；也能減小分離底流的液固比，提高沉降槽的洗滌效率，高效回收赤泥中的附損，減少了消耗。

4.3.3 減少了生產(chǎn)系統(tǒng)中的有機(jī)物含量

在排除了絮凝劑二次稀釋系統(tǒng)對(duì)沉降性能的影響，正常生產(chǎn)過程中，可以真正做到確保沉降性能的前提下，盡可能的少加絮凝劑。由于絮凝劑加入量的減少，減少了鋁酸鈉溶液中有機(jī)物的含量，進(jìn)一步降低了分解槽中有機(jī)泡沫的含量，提高了分解槽的有效容積，確保了分解時(shí)間，可以進(jìn)一步提高分解率和循環(huán)效率，降低氧化鋁生產(chǎn)能耗。

結(jié)語

本文通過闡述分離槽絮凝劑二次稀釋系統(tǒng)的作用，通過測(cè)定絮凝劑在不同的二次稀釋比例下沉降速度，得出最佳的絮凝劑加入濃度。通過對(duì)絮凝劑投加工藝進(jìn)行系統(tǒng)分析，提出了取消絮凝劑二次稀釋系統(tǒng)工藝，配制可以達(dá)到絮凝劑最佳效果的濃度，使用投加泵直接加入沉降槽中。在沉降槽進(jìn)料穩(wěn)定的情況下，只用調(diào)節(jié)絮凝劑的加入量，就能有效地控制好分離的沉降性能，其優(yōu)點(diǎn)在于減少絮凝劑的加入量、降低員工的操作強(qiáng)度、提高沉降槽的運(yùn)行效率，有效減少了有機(jī)物進(jìn)入氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)，起到降本增效的目的。

參考文獻(xiàn)

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