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        絮凝劑二次稀釋系統(tǒng)的作用分析及優(yōu)化

        2016-05-14 14:07:18姚元元
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2016年5期

        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: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定。通過調(diào)節(jié)二次稀釋比例,測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)對分離槽的沉速的測定數(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)

        [1]氧化鋁生產(chǎn)工藝[M].長沙:中南大學(xué)出版社,2010.

        [2]畢詩文.氧化鋁生產(chǎn)工藝[M].北京:化工工業(yè)出版社,2007.

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