隔膜泵在氧化鋁行業(yè)中的應(yīng)用

周立瑤++李和孝

摘 要：隔膜泵是氧化鋁生產(chǎn)工藝中的核心設(shè)備，在氧化鋁溶出系統(tǒng)中與赤泥外排過程中均承擔(dān)著輸送漿體的重要任務(wù)。針對氧化鋁工藝中的漿體特點(diǎn)，提出了氧化鋁用隔膜泵的注意事項(xiàng)，并闡述了其發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：隔膜泵；氧化鋁；料漿特性

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0.引言

隔膜泵是一種利用橡膠隔膜將漿體與油缸分離開來的往復(fù)泵，由于其具有連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)率高、自動化程度高、泵效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)被應(yīng)用于礦山、冶金、污泥等多個(gè)領(lǐng)域，其中，在氧化鋁生產(chǎn)工藝中，隔膜泵應(yīng)用尤其廣泛。

具體來說，隔膜泵絕大部分應(yīng)用于氧化鋁生產(chǎn)工藝的氧化鋁溶出與赤泥外排過程中，該礦漿具有高磨蝕、強(qiáng)磨礪、高溫等特點(diǎn)，要求對隔膜泵相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行必要的優(yōu)化。

1.隔膜泵結(jié)構(gòu)與工作原理

隔膜泵是近些年發(fā)展起來的固液兩相介質(zhì)輸送設(shè)備，屬于往復(fù)式活塞泵，與普通活塞泵相比，其在內(nèi)部安裝了橡膠隔膜，將活塞、油缸等零件與漿體分離開，保證了油缸內(nèi)部工作環(huán)境的清潔性，提升了活塞及缸套的使用壽命，使泵的易損件僅包括閥與隔膜，故具有效率高、運(yùn)行可靠、自動化程度高等優(yōu)點(diǎn)，在氧化鋁、水煤漿、尾礦輸送等多個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。同時(shí)，隨著隔膜泵技術(shù)的不斷發(fā)展，污水處理、石油煉制等行業(yè)在泵選型的過程中，也開始越來越多的考慮將隔膜泵作為其工藝系統(tǒng)的輸送設(shè)備。

1.1 隔膜泵結(jié)構(gòu)

隔膜泵設(shè)備主體主要包括動力傳輸系統(tǒng)、動力端、液力端、液壓控制裝置、進(jìn)料補(bǔ)償系統(tǒng)等，如圖1所示。

1.2隔膜泵工作原理

隔膜泵的工作機(jī)理如圖所示：電機(jī)經(jīng)減速機(jī)輸入動力，帶動曲軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，曲軸、連桿、十字頭組成一個(gè)曲柄連桿機(jī)構(gòu)，使十字頭在導(dǎo)板上做往復(fù)直線運(yùn)動，連接于十字頭的活塞桿及活塞則隨之進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動。當(dāng)活塞向左運(yùn)動時(shí)，隔膜室中的橡膠隔膜被拉到左方向，使隔膜室內(nèi)部體積增大，出料閥關(guān)閉，進(jìn)料閥打開，漿體進(jìn)入并充滿隔膜室。當(dāng)活塞向右運(yùn)動時(shí)，隔膜室中橡膠隔膜被推向右方向，進(jìn)料閥關(guān)閉，出料閥開啟，漿體被輸送到管道中。

2.氧化鋁生產(chǎn)工藝的料漿特性

2.1 氧化鋁生產(chǎn)工藝流程

氧化鋁是兩性化合物，一方面可以利用酸或者堿從鋁土礦中直接把氧化鋁與其他雜質(zhì)分離出來，進(jìn)而得到純凈的氧化鋁；另一方面，可以利用堿法或酸法由高品位的氧化鋁渣生產(chǎn)氧化鋁。堿法是世界上氧化鋁生產(chǎn)的主要方法，包括拜耳法、燒結(jié)法和聯(lián)合法。

拜耳法適用于處理高品位的鋁土礦，其工藝過程主要包括鋁土礦的溶出、鋁酸鈉溶液的分解與氫氧化鋁過濾后的焙燒等。

燒結(jié)法可以處理低品位的鋁土礦，其工藝過程主要包括生料漿制備、熟料燒結(jié)與溶出、赤泥分離與洗滌等。該方法的主要特點(diǎn)是工藝流程較長、能耗大、產(chǎn)生的污染物較多。

聯(lián)合法是將拜耳法和燒結(jié)法合理的結(jié)合起來，可以兼收這兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，獲得更好的經(jīng)濟(jì)效果。聯(lián)合法包括并聯(lián)、串聯(lián)以及混聯(lián)3種基本流程。

3種方法中，由于拜耳法適合高A/S礦石，生產(chǎn)流程簡單，能耗低，且產(chǎn)品質(zhì)量高，故應(yīng)用最為廣泛，目前，全世界生產(chǎn)的氧化鋁有90%以上為拜耳法生產(chǎn)。

2.2 氧化鋁生產(chǎn)工藝的漿體特性

除沒有腐蝕性要求、沒有固含量的清水性漿體外，氧化鋁生產(chǎn)過程中需要輸送漿體可分為4種：

（1）高磨蝕礦漿：濃度大于50%，含有的苛性鈉較多，黏度較大，主要產(chǎn)生于生料漿制備、孰料燒結(jié)等階段。

（2）固體濃度在20%～30%的漿體：含有的固體量較多，漿體密度高，主要產(chǎn)生于孰料溶出、赤泥外排等階段。

（3）過料：固體硬度不大，弱磨蝕性，主要是葉濾后的次泥與硅渣分離后的灰渣。

（4）苛性堿濃度在20%以上的漿體：堿濃度與溫度均比較高，耐磨性不高，主要產(chǎn)生于蒸發(fā)階段。

3 .氧化鋁用隔膜泵的特點(diǎn)與發(fā)展趨勢

在氧化鋁生產(chǎn)工藝系統(tǒng)中，隔膜泵可應(yīng)用于窯尾噴射過程的喂料泵、壓煮溶出過程中的喂料泵以及管道化溶出工藝系統(tǒng)中的喂料泵等。由于氧化鋁溶出工藝系統(tǒng)的礦漿條件極其惡劣，具有高腐蝕、強(qiáng)磨礪、高溫等特性，因此，應(yīng)用于該系統(tǒng)的隔膜泵需要滿足以下要求：

（1）沖次適當(dāng)降低。

（2）閥隙流速合理減小。

（3）過流件壁厚余量增加。

（4）承壓件的安全系數(shù)提高。

近兩年來，隨著輸送需求的增加，隔膜泵正朝著大型化方向不斷發(fā)展，隔膜泵單臺輸送能力從2008年的280 m3/h達(dá)到了2015年的650 m3/h，而且有著繼續(xù)上升的趨勢。隔膜泵輸送能力的提高，對降低用戶的生產(chǎn)成本、維護(hù)費(fèi)用有著巨大的幫助。

參考文獻(xiàn)

[1]王捷.氧化鋁生產(chǎn)設(shè)備[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2006.

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