粉煤灰一步酸溶法固液分離的工藝流程及過濾設(shè)備

賈秀麗(神華準(zhǔn)能資源綜合開發(fā)有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000)

0 引言

一步酸溶法制取氧化鋁料液來源于矸石電廠的高鋁粉煤灰，將粉煤灰細(xì)磨活化，與儲(chǔ)酸罐中的鹽酸、冷凝水按一定比例配料經(jīng)過酸浸溶出，再經(jīng)高溫加熱與酸反應(yīng)得到溫度在45～90℃之間一定濃度的料液。固液分離是料液由懸濁液變?yōu)槌吻逡海闪鶄€(gè)沉降槽和過濾設(shè)備及除鐵樹脂、除鈣樹脂、白泥洗滌等組成一個(gè)整體沉降過濾車間。

1 沉降分離工藝流程

沉降分離工藝流程如圖1所示，粉煤灰料液由溶出車間通過玻璃鋼管道輸入沉降分離車間的一洗沉降槽，一洗沉降槽的料液再由底流泵打入二洗沉降槽，依次最后由五洗底流泵將五洗料液打入到六洗沉降槽，每個(gè)沉降槽中加入絮凝劑進(jìn)行沉降。沉降后的清液相對(duì)原料液固含少，二洗沉降槽的清液由溢流泵通過玻璃鋼管道打入一洗沉降槽進(jìn)行稀釋料液，按倒著順序進(jìn)行六洗溢流進(jìn)入五洗沉降槽，五洗溢流進(jìn)入四洗沉降槽，四洗溢流進(jìn)入三洗沉降槽，三洗溢流進(jìn)入二洗沉降槽。一般底流管道在沉降槽的中下端，溢流管道在沉降槽的中上端。一洗溢流相對(duì)其他沉降槽溢流浮游物小，固含小，它直接由泵通過管道打入固液分離原料車間的稀釋槽，起調(diào)節(jié)料液濃度和溫度的作用。六洗底流直接打入喂料槽過100板框?yàn)V液進(jìn)入粗液，白泥排入白泥庫(kù)進(jìn)行白泥洗滌。粗液、粗精液一依次過不同目數(shù)的板框?yàn)V布最后制得浮游物小于等于10mg/L的粗精液二，粗精液二氧化鋁料液過樹脂制得精液，精液進(jìn)入下一個(gè)濃縮蒸發(fā)車間。在沉降工藝鏈中，氧化鋁料液最終由一洗清液和六洗底流打入喂料槽過板框進(jìn)行過濾實(shí)現(xiàn)澄清液和白泥的分離。一步酸溶法制取氧化鋁工藝鏈中對(duì)白泥進(jìn)行白泥洗滌，使其循環(huán)利用真正實(shí)現(xiàn)“吃干榨凈”的目的。

2 固液分離設(shè)備

一步酸溶法制取氧化鋁固液分離試驗(yàn)不僅是獲得最佳數(shù)據(jù)也是過濾設(shè)備的試驗(yàn)，通過試驗(yàn)得到最高效、最適合粉煤灰酸法制取氧化鋁的固液分離工藝設(shè)備。中試試驗(yàn)所用過濾設(shè)備有立盤過濾機(jī)、葉濾機(jī)、翻盤過濾機(jī)、板框壓濾機(jī)。

2.1 立盤過濾機(jī)

立盤過濾機(jī)是以真空為過濾原動(dòng)力，通過真空泵抽吸真空使濾盤兩邊形成壓力差，接觸過濾漿料的一側(cè)為大氣壓，濾面的后面與真空源相同，當(dāng)料漿通過旋轉(zhuǎn)的濾盤表面時(shí)，料液在真空作用下進(jìn)入真空系統(tǒng)，清液通過管道流入清液槽，固相被截留在過濾介質(zhì)表面形成濾餅，通過旋轉(zhuǎn)將濾餅從排泥口排出。立盤屬于全自動(dòng)過濾設(shè)備，它的優(yōu)點(diǎn)是可以節(jié)省人力，在一步酸溶法工藝最初試驗(yàn)中采用該設(shè)備進(jìn)行固液分離，但經(jīng)過幾次中試認(rèn)為該設(shè)備過濾面積少產(chǎn)量小達(dá)不到要求，而且它的真空度不易控制，過濾出的濾餅濕度太大，常常為稀泥狀浪費(fèi)氧化鋁料液，所以該設(shè)備在一步酸溶法固液分離工藝中基本不用

2.2 葉濾機(jī)

圖1 固液分離流程

在一步酸溶法制取氧化鋁工藝中最初進(jìn)行固液分離的設(shè)備除立盤外還有立式葉濾機(jī)。該葉濾機(jī)是一種應(yīng)用于精濾操作的全自動(dòng)過濾設(shè)備，主要應(yīng)用于氧化鋁行業(yè)等，該設(shè)備效率高，自動(dòng)化程度高，高效自清潔反沖卸濾餅，濾液指標(biāo)好。它的工作過程分為進(jìn)料、濾布掛泥、正常過濾、卸壓反沖排泥和液面調(diào)整及循環(huán)五個(gè)步驟。它的工作原理為沉降槽溢流出的氧化鋁濾液通過粗液泵由進(jìn)料管打入筒體罐內(nèi)，在壓力的作用下，濾液中的固體雜質(zhì)被濾布截留，在濾布上掛泥形成濾餅，濾清液透過濾布經(jīng)濾咀進(jìn)入溢流管流入罐體，得到澄清的濾液，濾餅被清液反沖后脫落卸泥，然后葉濾機(jī)關(guān)閉排泥閥開啟溢流閥重新調(diào)整液位進(jìn)入下一輪循環(huán)。

一步酸溶法制取氧化鋁使用的是全自動(dòng)葉濾機(jī)，它全程自動(dòng)運(yùn)行，過濾后用高溫軟水反復(fù)清洗濾布防止白泥堵塞濾布過濾網(wǎng)眼。該設(shè)備為立式結(jié)構(gòu)，不僅占用面積小，而且全程封閉運(yùn)行濾餅自動(dòng)入指定地點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境干凈。葉濾機(jī)的過濾效果與粗液的浮游物、pH值、濃度及溫度息息相關(guān)。在中試試驗(yàn)過程中由于后期有白泥洗滌等工序，要求濾餅的含水率標(biāo)準(zhǔn)高，且它的真空度同立盤一樣不易控制，濾液產(chǎn)量小，濾布更換不易，所以葉濾機(jī)再后期中試實(shí)驗(yàn)中只是作為一種臨時(shí)備用設(shè)備，后期試驗(yàn)沒被使用。

2.3 翻盤過濾機(jī)

翻盤過濾機(jī)是一種連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的水平放置圓盤狀真空過濾設(shè)備，它不同于立盤過濾機(jī)、葉濾機(jī)屬錐體裝，它是在水平放置的圓形內(nèi)外框架上安置若干個(gè)獨(dú)立的扇形過濾盤，濾盤兩端通過軸和軸承安裝在轉(zhuǎn)盤上。過濾盤的濾室上方配有濾板、濾網(wǎng)、濾布，濾室內(nèi)側(cè)有出液管，與位于內(nèi)框架中心的錯(cuò)氣盤連接。它的工作原理為電機(jī)通過傳動(dòng)裝置用裝在減速機(jī)軸上的星輪與轉(zhuǎn)盤的嚙合帶動(dòng)過濾盤進(jìn)行水平旋轉(zhuǎn)，氧化鋁料液由上部加料口分配頭連續(xù)加入，與真空管相連的濾盤在旋轉(zhuǎn)的過程中在離心力的作用下通過真空壓的吸附在濾盤上下形成壓力差對(duì)料液進(jìn)行固液分離。過濾后，濾液由出液管流經(jīng)錯(cuò)氣盤至氣液分離器流入清液槽，濾餅吸干后翻盤旋轉(zhuǎn)卸料；卸料后過濾盤過濾面用沖洗水管清洗再生，過濾盤復(fù)位，進(jìn)入下一工作循環(huán)。過濾機(jī)水平回轉(zhuǎn)一周，可以連續(xù)完成加料—過濾—洗滌—吸干—卸泥等操作工序。

翻盤過濾機(jī)是一種高效的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的真空過濾設(shè)備，過濾面積大，處理量多，使用方便連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，它操作簡(jiǎn)單，采用了濾盤傾翻結(jié)合壓縮空氣反吹實(shí)現(xiàn)自動(dòng)卸料，它的卸料比其他刮料的方式更干凈、更徹底，而且濾布幾乎不發(fā)生機(jī)械損傷且再生效果非常好。它的缺點(diǎn)是占地面積大、充抽吸真空噪音高而且最重要的是對(duì)料液的濃度、溫度、及固含和抽吸料液的真空度等有一定的要求，過濾時(shí)它的真空度的大小直接影響翻盤過濾餅的干濕程度和氧化鋁濾液的濃度，真空度不足，過濾后的泥餅濕度大不易反轉(zhuǎn)脫落，浪費(fèi)氧化鋁料液，所以為了避免鋁元素的浪費(fèi)，在一步酸溶法工藝中一般是在進(jìn)入樹脂粗精液供不應(yīng)求的狀態(tài)下使用翻盤過濾機(jī)對(duì)料液進(jìn)行過濾來提高清液產(chǎn)量；它在粉煤灰制取氧化鋁工藝中不是主用的固液分離設(shè)備。

2.4 板框壓濾機(jī)

在一步酸溶法提取氧化鋁循環(huán)經(jīng)濟(jì)工藝中，中試試驗(yàn)運(yùn)行中固液分離用的最多的過濾設(shè)備是半自動(dòng)板框壓濾機(jī)，該設(shè)備操作簡(jiǎn)單、成本低、占地面積小、推動(dòng)力大、濾餅固含高，固體回收率高及濾液清澈及等優(yōu)點(diǎn)被大量使用。板框壓濾機(jī)由交替排列的濾板和濾框共同組成濾室，結(jié)構(gòu)如，濾板的表面為溝槽狀，凸出部位接觸濾布，壓緊板框后濾框和濾板的邊角上都有通孔，每一塊緊挨著的板框?yàn)V布起密封墊片的作用，組裝好后的板框構(gòu)成一個(gè)完整的通道；它的工作原理為供料泵將懸浮料液壓入濾室，利用過濾介質(zhì)兩面的壓力差使粉煤灰懸濁料液強(qiáng)制通過濾板過濾面通道一側(cè)，白泥在濾布的上面形成濾渣，清液由通道孔另一側(cè)流入清液槽。操作過程一般分壓緊→進(jìn)料→過濾→吹掃→排泥→第二個(gè)循環(huán)。它不同于翻盤、立盤、和葉濾機(jī)使用離心脫水過濾，它是利用板框兩面的壓力差使其直接進(jìn)行固液分離。壓力容易控制，白泥固含符合后序白泥洗滌的標(biāo)準(zhǔn)，鋁離子損失小，工人操作省時(shí)省力，對(duì)整個(gè)固液分離工藝浮游物、固含的控制比離心脫水方式進(jìn)行固液分離容易，合格清液產(chǎn)量大、運(yùn)行平穩(wěn)，等優(yōu)點(diǎn)被大量使用。

一步酸溶法制取氧化鋁工藝中固液分離用的板框有20、50、70、80、100、150六種不同程度的板框。20、50、70、80、100、150是指板框的面積尺寸也就是每塊板框的過濾面積，板框尺寸不同但濾布的目數(shù)可以不同也可以相同。一般情況下，目數(shù)越大，孔徑越小。在一步酸溶法工藝中，料液在沉降槽分離出的清液浮游物高，先經(jīng)過目數(shù)小的大孔徑濾布100板框壓濾機(jī)過濾進(jìn)入粗液，粗液再經(jīng)過孔徑較小的150(或80或70)板框壓濾機(jī)進(jìn)入粗精液槽一，此時(shí)粗精液的浮游物相對(duì)粗液較小，然后再過大目數(shù)小孔徑的50(或20)板框進(jìn)行過濾進(jìn)入粗精液槽二，此時(shí)的粗精液二較粗精液一要清澈透明，可以完全達(dá)到進(jìn)入樹脂系統(tǒng)所要求的浮游物指標(biāo)。在一步酸溶法工藝中使用的板框壓濾機(jī)是半自動(dòng)廂式水平壓濾機(jī)，自動(dòng)加壓、自動(dòng)過濾、自動(dòng)吹掃、手動(dòng)卸泥。操作簡(jiǎn)單，卸泥省事省力，被廣泛使用。

3 結(jié)語(yǔ)

固液分離是由懸濁液變化為澄清液，在整個(gè)工藝鏈中沉降分離起關(guān)鍵性的作用，雖然經(jīng)過七次中試試驗(yàn)試用了四種固液分離設(shè)備，但只有板框壓濾機(jī)被采用并大量使用。板框壓濾機(jī)操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行平穩(wěn)，過濾后的白泥、濾液完全達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。爭(zhēng)取在后期生產(chǎn)中對(duì)板框壓濾機(jī)不斷改進(jìn)使其由半自動(dòng)達(dá)到全部自動(dòng)化，使整體產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)最大化收益。