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1、 河南华慧有色工程设计有限公司 HENAN HUAHUI NONFERROUS ENGINEERING INSTITUTE CO., LTD. 高分子絮凝剂在低A/S条件下氧化铝生产中的应用于祎 （河南华慧有色工程设计有限公司 河南 郑州450041） 摘要:在氧化铝生产中，沉降工序是氧化铝生产的一个重要工序，随着近年来铝土矿石的品位不断下降，沉降槽的通过能力成为制约氧化铝生产组织和指标优化的瓶颈，如何合理使用絮凝剂是现阶段稳定生产、提高产能、优化指标、控制成本的关键。依托现场对比试验和生产实践，通过在药剂选择、配制调整、精细操作等方面的调整，逐步摸索出一套适合现场实际生产的方法，取得了良好的
2、效果。 关键词 絮凝剂 现场应用 赤泥沉降Abstract: Deposition is one of the important alumina product processes. As the continuously decrease of the bauxite ore grade in recent years, Setting tanks carrying capacity become a bottleneck for the alumina productions organism and index optimization .How to make rational us
3、e of flocculating agent is the key of stable production, improving production , optimization indexes and cost control. Rely on the on-spot contrast experiment and productive practice, we progressively try to find out an appropriate methodology for the actual production by medicament chosen, configur
4、ation control and fine manipulation. And we achieved good results. Keywords Flocculating agents Field application Settle1 前言赤泥的分离沉降是氧化铝生产的重要环节，沉降工序的稳定运行和指标状况，不仅关系到产品质量的好坏，而且对整个生产流程、生产成本及经济效益有着重要的影响。添加高分子絮凝剂是目前工业生产中普遍采用而且行之有效的加速赤泥沉降分离的方法。目前应用于生产实用的有纳尔科、艾森、汽巴、氰特、南天、泰兴、东大等近十个品牌数十个型号，由于絮凝剂的使用效果与自身类型、配制添
5、加工艺、矿浆固含、配碱浓度及沉降槽型等因素密切相关，使得氧化铝用絮凝剂的生产应用工作复杂化。本文通过讨论中铝河南分公司70万吨沉降系统絮凝剂的相关问题，选取适合与生产的高效絮凝剂，提高赤泥沉降速率，改善沉降槽溢流质量和底流密度，从而达到提高生产效率和降低生产成本的目标。2 絮凝剂的现场应用中铝河南分公70万吨沉降絮凝剂系统采用的Nalco公司的技术及相关设备，并在此基础上通过不断的摸索、吸收，根据实际生产情况进行了多项技术改进，使之更适合现场实际生产条件。这套系统包括一套粉状配制系统、一套液体配制系统。2.1配制系统设备： 粉状絮凝剂配制添加系统：由粉状絮凝剂料斗、星型给料器、风机、风力输送系
6、统、配碱槽、水泵、加湿头、循环搅拌混合槽、搅拌输送泵、成品絮凝剂储槽、8台絮凝剂输送泵、电器控制柜组成。液体絮凝剂配制添加系统：由液体絮凝剂纯品储槽、纯品输送泵、水泵、配碱槽、成品絮凝剂储槽、8台絮凝剂输送泵、电器控制柜组成。配制工艺：粉状絮凝剂的配置：纯品粉状絮凝剂有料斗通过星形给料器送至风力输送系统，由风机吹至加湿头于配水进行稀释混合进入混合槽，当配制好的成品絮凝剂充满混合槽后，循环搅拌泵开始运行，对混合槽内的成品絮凝剂进行一定时间的循环搅拌，使配好的絮凝剂在弱碱条件下分子链充分展开，以发挥絮凝剂的最大功效，搅拌后的成品絮凝剂送往成品槽备用。液状絮凝剂的配置：纯品液体絮凝剂由纯品输送泵送往
7、混合器，配水由水泵经压力控制器同时送往混合器，经混合器一定的搅拌后送往成品槽备用。分离槽使用4台絮凝剂输送泵，添加液体絮凝剂；洗涤槽使用12台絮凝剂输送泵，添加粉状絮凝剂。2.2絮凝剂药剂选择药剂的选择主要是根据现场小试数据确定，在配比条件和添加量相同的基础条件下，以赤泥沉降速度、上清液清澈度为主要评判依据，絮凝剂采购单价为辅助评判依据。絮凝剂小试方案：取1000ml矿浆，配比0.3%，添加量0.8%，加入配制好的絮凝剂后混合均匀，分别记录30s、60s、300s时的泥层高度，并观察上清液的澄清度。现场工况条件：NtAO进料固含分离槽185.14 163.45 90110一洗槽61.69 54
8、.04 2302.3循环搅拌时间的选择及影响：我们在配制粉状絮凝剂中选择20分钟、30分钟、40分钟进行循环搅拌，考察该絮凝剂的性能，当絮凝剂用量相同时，在进料L/S、原始泥浆高度及沉降稳定相同时，沉降试验结果如图9所示。图中3条沉降曲线，其中曲线1是20分钟搅拌制备的溶液的沉降曲线，曲线2是30分钟搅拌制备的溶液的沉降曲线，曲线3是40分钟搅拌制备的溶液的沉降曲线，可见30分钟搅拌制备的成品絮凝剂絮凝能力大，其沉降速度最高。由图亦看出，当试验进行到45分钟后，泥浆面已基本稳定，这表明三者的泥浆压缩性能都比较好。图9 1分钟沉降速度条件：95，L/S，初始高度40cm2.4输送泵的选择及影响工
9、业上常采用离心泵输送絮凝剂溶液，我们测定了离心泵输送成品絮凝剂到沉降槽系统的絮凝能力的变化，所得数据列于表2。絮凝剂量泵前沉降速度cm/min泵后沉降速度cm/min8ml241210ml3222.512ml41.542由试验可见，泵前絮凝剂溶液加入适当量后，在其它条件相同的情况下，赤泥浆沉降速度比泵后絮凝剂溶液的沉降速度快一倍，这表明离心泵的剪切力对高分子絮凝剂的破坏性，降低了其絮凝能力。当继续增加絮凝剂用量时，泵前与泵后溶液的絮凝差别变得不明显，当加入量为正常用量的三倍时，二者的沉降速度趋于一致，这说明泵前絮凝剂作用已达到极限状态，而泵后絮凝剂溶液虽遭到破坏，但加大絮凝剂添加量，足以弥补被
10、破坏部分的作用，从而泵前泵后溶液的絮凝效果一致，都达到较高的沉降速度。2.5絮凝剂配制的浓度和用量在料浆液固比、沉降温度及絮凝剂溶液添加量等条件一定的情况下，有一个相应的最适宜的絮凝剂溶液浓度，这时所得到的泥浆沉降速度大而絮凝剂消耗量少，所得底流的液固比相应较小。絮凝剂浓度太低，是沉降速度减慢，溢流浮游物增多，底流压缩情况变差。絮凝剂浓度增大，用量增加时，初期沉降速度增加，但很快就不再变化了，用量再多，对沉降速度影响很小。我们曾将没有溶化完全的浓稠絮凝剂粘液（呈丝状或絮状团块）加入到赤泥浆中，发现赤泥的沉降速度较低，而溢流浮游物增多。这是由于高分子絮凝剂在低浓度时具有高的活性，浓的絮凝剂溶液使
11、其活性降低，且由于黏度太大，难以与赤泥浆混匀而生成大的赤泥絮团。生产中在处理沉降槽跑混时，往往采用加大絮凝剂添加量的措施，也能获得满意的结果，絮凝剂的用量是否越大越好呢？我们用生产上料浆进行了试验，结果列于图X中。絮凝剂的添加量采用正常量的3倍、5倍及6.5倍，而赤泥浆被絮凝的程度没有明显变化，其沉降速度稳定在一个极限值。增大絮凝剂用量，在经济上不合算，且大的赤泥絮团含液量大，会造成沉降槽的底流液固比增大，给洗涤带来困难。有人研究了不同分子量的增加而增大，对于某一种分子量的絮凝剂溶液，当絮凝剂添加量达到某一定值时，可以获得最大的沉降速度，当絮凝剂添加量超过此值时，反而使沉降速度下降。分子量大的
12、比分子量小的絮凝剂使沉降速度开始下降的剂量要高得多。 高分子絮凝剂用量过多造成絮凝效果降低，甚至使悬浮液不沉降，这可以解释为固体粒子表面吸附了过多的同种电荷的絮凝剂而产生静电斥力，使电位升高所致，也由于悬浮液黏度增加，生成了稳定的凝胶状结构网，包裹固体颗粒是沉降难于进行。高分子絮凝剂加入过多，也会使悬浮液中生成的大块絮凝物过多，这种桥式聚合物妨碍微粒互相靠近和絮凝体内部液体排出，会导致赤泥的液体含量高，沉降槽底流L/S增大。2.6絮凝剂与赤泥浆的混合方式 高分子絮凝剂的使用效果取决于它的分子量、絮凝剂溶液的制备和赤泥浆的混合方式及赤泥浆的浓度和絮凝物长大的时间。当絮凝剂添加量一定时，为获得最好
13、的絮凝效果，絮凝剂溶液与赤泥浆的有效混合是提高沉降速度的关键，它对沉降过程影响极大，因为絮凝剂与赤泥浆所形成的赤泥絮团比较脆弱，容易破碎。我们曾将絮凝剂溶液滴加到正在缓慢搅动的赤泥浆中，然后将混合液迅速倒入沉降管沉降，观察到絮团最初一分钟沉降速度很大，且清液透亮。随后我们又将上述混合液倒入烧杯中，再倒入沉降管中沉降，观察到最初一分钟的沉降速度比前一次下降了50%。另外，在进行赤泥动态试验时也发现絮凝剂与赤泥浆的混合液在搅拌20分钟后，其沉降速度也下降约50%，且清液中浮游物增多。现在生产中采用三点加入方式，分别在进料管、易达克喷嘴、下渣筒三处分别加入。此种加入方式的优点是絮凝剂与赤泥浆迅速充分
14、的混合，提高絮凝效果，加快沉降速度，提高清液层高度，有效减少絮凝剂用量。通过不断地生产实践，目前河南分公司70万吨沉降系统絮凝剂单耗从0.9kg/t干赤泥下降到0.5kg/t干赤泥，月节约成本5580万元，由此可见，加强絮凝剂系统的精细操作，通过现场小试及时调整药剂品种、配制条件、添加方式和用量，可以在不增加投入的条件下明显降低絮凝剂的消耗，并且现场实践中对十余个品种的国产絮凝剂进行了论证，为絮凝剂国产化起到了促进作用。随着铝土矿资源的日益短缺，在现有设备、生产条件下，加强絮凝剂系统的现场 、优化，是稳定氧化铝生产组织、降低氧化铝生产成品的有效途径。3结论在氧化铝生产中，因赤泥沉降具有复杂的特
15、性，如料浆液碱度高，溢流要求浮游物少，底流浓度大，难压缩，不宜带入其他杂质等，这些都大大增加了赤泥处理的困难和提高了对絮凝剂品种及工艺设备的要求。1、在絮凝剂溶液的制备、输送及与赤泥浆的混合过程中，必须避免极度湍流所造成的剪切力，絮凝剂溶液不宜用离心泵输送，采用螺杆泵循环搅拌要控制好循环强度及时间。2、絮凝剂溶液和赤泥浆的混合应当进行的快且充分有利于加速沉降。混合以后的一个相对短的时间内，在缓慢的搅拌下促使絮凝体的生长。3、絮凝剂添加需要多点添加，并且采用二次稀释，能极大提高物料沉降速度，降低浮游物含量，有利于生产操作和控制。4、物料进料密度控制受通过泥量制约，在有限的沉降面积下，合理控制进料密度，选择好进料泥量、精液浓度，絮凝剂添加浓度间的平衡，是经济和有效的。从赤泥沉降角度，考察絮凝剂性能、研究方向，我们认为有如下几个方向发展：对低价天然高分子改性，通过化学改性引入有效官能团，使其增强絮凝作用，同时大幅度减低成本。 加大传统絮凝剂有效官能团改性，以及加大絮凝剂溶液制备、混合、输送和添加等方面的工艺研究，提高沉降分离效果，减低生产成本。 加大异羟肟酸盐类高效絮凝剂的研究。本篇系统论述了这类絮凝
