拜耳法赤泥沉降分离因素的探讨.pdf

有色念属 冶炼部分2 0 0 8 譬6 期 1 5 拜耳法赤泥沉降分离因素的探讨 兰军1 ，吴贤熙1 ，周梅2 ，解元承1 ，马黎1 ，捌彬彬1 1 ．贵州大学化学工程学院，贵阳5 5 0 0 0 3 ；2 ．成都理工大学材料与化学化工学院，成都6 1 0 0 5 9 摘要遥过旋交试验重点搽讨了在添灏絮凝剂鹇情况下，困含、沉降温度、絮凝捌添加量对券泥沉降分离 过程的影响。稀释矿浆温度越高、稀释矿浆固含越低，赤泥沉降速度越快；丽赤泥沉降速度先随絮凝剂 浓度增加霹增加，达到一定浓度后沉降速度又会降低。 美鐾谲蠢巍；泷海分舞；嚣含 温塞；麓凝翅滚囊 中图分类母T F 8 2 1文献标识码；A 文章编号1 0 0 7 - - 7 5 4 5 2 0 0 8 0 ＆- - 0 0 1 5 - - 0 3 S t u d yO i lS e t t l i n ga n dS e p a r a t i n go fB a y e rP r o c e s sR e dM u d L A NJu n l ，W UX i a n - x i 。，Z } { O UM e i 2 。X I EY u a n - e h e n 9 1 ，M AL i l ，L I UB i n b i n l 1 ．S e h o o Io fC h e m i s t r ya n dC h c m i c a IE n g i n e e r i n g ，G u i z h o uU n i v e r s i t y ，G u i y m - l g5 5 0 0 0 3 ，C h i n a 2 ．C o i l e g e 。fM a t e d a la n dC h e m i s t r y C h e m i c a lE n g i n e e r i n g ，C h e n g d uU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y 。C h e n g d u6 1 0 0 5 9 。C h l n a A b s t r a c t T h ei n f l u e n c e so ft h et e m p e r a t u r e ，s o l i dc o n t e n to fd i l u t e ds l u r r ya n df l o c c u l a n tc o n t e n tO ns e t t l i n ga n ds e p a r a t i n go fB a y e rP r o c e s sr e dm u da r ee s p e c i a l l yd i s c u s s e d 。W h e nd i l u t e ds l u r r yt e m p e r a t u r e b e c o m e sh i g h e ra n dt h es o l i dc o n t e n to fd i l u t e ds l u r r yg e t sl o w e r 。t h es e t t l i n gv e l o c i t yo fr e dm u dw i l lb e - c o m ef a s t e r ．A n dt h es e t t l i n gv e l o c i t yo fr e dm u dw i t hc o n c e n t r a t i o no ff l o c c u l a n t si n c r e a s e db e c o m e sf a s t e r lb u tw h e nc o n c e n t r a t i o no ff l o c c u l a n t sr e a c h e sc e r t a i ne x t e n t ，s e t t l i n gv e l o c i t yo fr e dm u dw i l lr e d u c e 。 K e y w o r d s R e dm u d ；S e t t l i n ga n ds e p a r a t i n g ；S o l i dc o n t e n t T e m p e r a t u r e ；F l o c c u l a n t sc o n t e n t 拜殍法溶出鬣麓稀释浆滚是锯酸镳溶液稳赤泥 的混合嵇，刚将两蠹分离为纯净的铝馥镳溶液和商 固含的赤泥是拜耳法氧化铝嫩产过程中的主要工序 之一。穗子固液分离不好使生产不能正常进行，直 接影响霹液分离效率和氧纯舔豹产壅率。赤泥的沉 降分离是一个极其复杂的物理化学过程。其过程主 要的影响因素是[ ””矿石成分和品位；磨矿粒度； 溶鑫滚淹佳宽值；稀释浓度；纛泥浆滚霞食；况降穰 温度；絮凝剂选型和用量；沉降槽结构。本文结合实 验，简臻论述了影畹赤泥快速分离的部分童要因素。 l 试验原料和试验方法 1 ．1 试验原料 试狻溪嚣l 赛瑟经锯矿袋子贵鲻滚镇猛勃，塞 基愈项目贵州科学技术基金项嗣 黔科合J 字[ 2 0 0 5 1 2 0 9 7 号 作凌豌套兰3 9 1 9 8 3 - - ，男，翱川广安人，硕士掰究生． 要成分 ％ A 1 0 35 9 。7 5 、F e z 0 31 2 ．9 4 、S i 貔9 ，6 9 、 S t0 ．6 5 、N a 。O0 ．0 4 。铝矿的粒度范丽控错如下{ 0 ．1 4 7m m1 0 ％、～0 ．1 4 7 ～ 0 ．1 1m i l l1 0 ％、一 0 ．1 l ～十0 ．1m m2 5 ％、～o 。l ～ 0 。0 7 4m m4 5 ％、 - - 0 ．0 7 4m m1 0 ％。试验所籍锯敌铺母波按实际生 产调配而成，苛性比值a t 3 ．4 ，其化学成分 g ／L A 1 2 0 31 0 8 。8 7 、N a z C 0 35 0 ．4 6 、N a 2 S O , 1 3 ．7 4 ， N 鑫。H2 9 0 ．3 2 。试验魔爱絮凝裁是努餐绳聚丙燎 酰胺。 1 ．2 试竣方法 1 。2 ．1 溶窭试验 溶出实验在凭机盐间接加热的X Y F 一5 4 4 6 型高压燕中进行。钢弹容积1 5 0m L ，转动速度4 5 r ／m i n ，簿薅盐瀑爱这蘩毙瑟嚣溶凄温度鬻1 5 “ C 时， 万方数据 1 6 有色金属 冶炼部分 2 0 0 8 年6 期 加入钢弹，并同时记录时间。当达到所需时间时取 出钢弹，冷却出料。 1 ．2 ．2 絮凝剂的溶解和熟化 絮凝剂的溶解和熟化是在带搅拌器恒温水浴中 进行。搅拌器的转速可以调节，以防止搅拌太快，使 絮凝剂降解。溶解后的浓度为0 ．2 ％的溶液。 1 ．2 ．3 沉降试验方法 1 高压溶出所得赤泥浆，加水稀释到所需要 求。 2 在电炉上加热至所需温度。 3 按要求加人 规定数量的絮凝剂，同时用玻璃棒充分搅拌。 4 倒 人沉降管内，用铁丝做的搅拌器在沉降管内上下运 动几次。 5 立即启动秒表记录不同时刻赤泥界面 的高度。 6 沉降1 0r a i n 时，抽取清液用分光光度 计测其透光率。 7 最后测出沉降1 小时时的压缩 液固比。 8 分离上面的清夜和下面固体- 赤泥。 2 试验结果及讨论 2 ．1 试验结果 本次试验研究赤泥沉降的部分影响因素赤泥 浆液固含、沉降温度、絮凝剂浓度。并进行了正交设 计，正交水平值设计为固含 g ／L 6 0 、7 0 、9 0 ；沉降 温度 ℃ 9 5 、9 0 、8 5 ；絮凝剂浓度 ％ 0 ．0 2 、0 ．0 4 、 0 ．0 6 ，结果见表1 。 表1 正交试验结果 T a b l el T h er e s u l t so fo r t h o g o n a lt e s t 实验条件 实验号固含沉降温度絮凝j i 嘎浓度 A B C O ～6 m i n 平均沉降速率 l 2 3 1 2 3 1 2 3 4 ．7 0 5 4 ．3 7 7 3 ．5 6 0 1 ．1 4 5 1 1 1 2 2 2 3 3 3 4 ．5 4 5 4 ．3 9 3 ．7 0 8 0 ．8 3 7 3 1 2 2 3 l l 2 3 3 ．7 6 7 4 ．5 0 1 4 ．3 7 5 0 ．7 3 4 1 ．4 9 0 1 ．7 8 0 1 ．2 7 5 1 ．3 1 0 1 ．5 2 3 0 ．8 7 5 1 ．5 7 7 1 ．4 0 2 1 ．4 1 0 根据极差R j 值可知，赤泥沉降影响因素由主到 次为A 、B 、C 。最佳的试验条件A 1 8 1 C 2 。即赤泥浆 液固含6 0g ／L 、沉降温度9 5 ℃．絮凝剂浓度 0 ．0 4 ％。最佳试验条件下的试验结果是在0 ～6 r a i n 过程中的平均沉降速率为1 ．8 8 5c m ／m i n 。 2 ．2 试验讨论 2 ．2 ．1 赤泥浆液固含对赤泥沉降的影响 为了更全面知道浆液固含对赤泥沉降速率的影 响，在正交试验的基础上，进一步对其进行了全面的 研究。在相同的溶出碱液浓度，相同的稀释浓度、相 同的沉降温度 9 5 ℃ 、添加相同的型号和浓度 o ．0 4 ％ 的絮凝剂的情况下，研究了浆液固含对赤 泥的沉降速率的影响。试验结果见图l ～2 。从图i ～2 可知赤泥的沉降速率随固含的增加而降低。 薹 翥 藿 羹 赤泥浆液| 古l 含他一L ．t I 图l0 ～2m i n 平均沉降速率随浆液固含 的变化曲线 F i g ．1R e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ea v e r a g ev e l o c i t y o fs e t t l i n ga n ds e p a r a t i n gb e f o r e2m i na n d s o l i dc o n t e n to fd i l u t e ds l u r r y f ．兰 拿 E 芒 静 捌 馨 舞 德 赤泥浆液| 古i 含， g L - ‘ 图22 ～1 0m i n 平均沉降速率随浆液 固含的变化曲线 F i g ．2R e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ea v e r a g ev e l o c i t y o fs e t t l i n ga n ds e p a r a t i n ga t2 4 1 0m i n a n ds o l i dc o n t e n to fd i l u t e ds l u r r y 赤泥浆液固含的高低对其沉降分离性能有较大 的影响，随着固含的增大，沉降速度呈明显的下降。 固含影响赤泥沉降速度的主要机理是高固含浆液 的赤泥颗粒进入赤泥浓缩层时置换出大量溶液向上 流动，固含越高置换出的溶液越多，溶液向上的流速 越大，且流体的速度梯度也增大，形成干涉沉 降o “] 。干涉沉降的形成使赤泥颗粒保持了很大程 度的悬浮，导致沉降速度降低。 1 2 3 4 S 6 7 8 9 I ⅡⅢR 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 0 8 年6 期 1 7 2 。z 。2 沉降激废霹滋降邃率翡影璃 稀释矿浆漱魔是赤泥沉降行为的主要影响因素 之一。从表1 可以看出赤泥沉降遵率随温度的升高 而变大。本次试验对在相同条件下溶出的浆液，不 嗣温度下的沉降过程进行了研究。试验结果见圈 3 。获垂3 毒翔，凌其宅条停摆弱鹃条终下。赤滋瓣 平均沉降速率隧漱度的升高而增加。 0J l J黛l加40搿’f 舢7 0 抗礁时捌／m i n 鍪3 举弱溢度下，浆滚巾土清滚 离魔随时间的变亿黼线 F i g ．3 T h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h eh e i g h t o fl i m p i dl i q u i da n dt i m ea td i f f e r e n t t e m p e r a t u r e 赤泥混降过耧是滚霾分离避程，锯鼗锈溶液熬 黏度随温度升高衙减小，温度越高，黏度越小，赤泥 沉降速度越快[ 纠。另外，温度高，溶液越稳定，氧化 铝水解损失少，所以保证沉降槽濑殿至关重要。生 产实筏土，要求努鬻注凄不羝予9 S ℃，洗涤溢疫不 低予9 0 ℃。 2 ．2 ．3 絮凝荆浓度对沉降速率的影响 在溶出温度2 4 5 ℃、溶出时间6 0r a i n 的条件 下，采用聚丙烯蹴胺絮凝剂进行丁絮凝剂添加量对 凑泥嚣降缝麓熬影璃试验，正交斌骏懿绩象霓表1 。 并对在籀霹条传下渗出静浆滚，添热不同浓度的絮 凝剂对沉降效聚的影响进行了研究。试验结果见圉 4 。从图4 可知，襁试验条件范围内，絮凝剂的浓度 对浆液沉降有很犬的影响，沉降速率先随絮凝剂的 滚麦豹增热瑟增大，然磊在隧浓凌的增船瑟降低。 筱据本试验维采泼及工监垒产酶察际经验，絮凝龋 的添加量以0 ．0 4 ％～O ．0 5 ％为宜。 赤泥沉降分离过程中添加絮凝剂是目前工业上 普遍采用的且符之有效的加速赤泥沉降的办法。絮 凝裁秘类繁多，露天然高分子类，朝淀粉、麸皮等；人 工会成高分子类，鳓聚丙烯馥镳、聚褥稀酰痿等。在 絮凝剂作用下，处平分散状态的小费泥颗粒互褶联 合成团[ 6 ] ，粒度增大，使沉降速度火大增加。絮凝剂 O2 04 06 0 沉降时间，m i n 8 0 圈4 不同絮凝剂浓魔下。上清液 熹凄蓬跨阉的变化鞠线 F i g ．4T h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h eh e i g h t o fl i m p i dl i q u i da n dt i m ea td i f f e r e n t f I o c c u l a n t sc o n t e n t 的加入量并不是越多越好。原则上在保证赤泥沉滤 翻澄溥凄蘸撬下要尽量少加，加入量过大会增熬溶 滚孛魏专税携禽量致使赤混鹣熬痰增燕，甚至逐会 形成稳定性离、密度小的絮凝团。影响赤泥的沉降和 压缩性能，造诚其流动性差，不利于赤泥输送口] 。举 同性质的絮凝荆沉降性能各不榈同，在选择絮凝剂 时，磐须经过试验室考查巍鉴定。 3 结论 1 随着网禽的增加赤泥的沉降速率会降低，嘲 含越低赤泥沉降速率越大， 2 赤混辨沉降速率随着沉降温度的舞高嚣增 热，最佳懿滋降瀑度秀9 5 ℃| 3 赤泥髓沉降速率随絮凝粼浓度的增加丽兜 增加后降低。赤泥沉降的絮凝剂的最佳浓度范嘲 0 ．0 4 ％～o ．0 5 ％。 参考文豢 [ 1 ] 王祖您．拜群法赤泥沉降分离影嗡麟素探讨【j ] 。铝镁蘧 讯．2 0 0 5 3 ；9 一I I ． [ 2 ] 戚立宽．拜烊法赤泥浆液的沉降分离特性[ J ] ．轻金属- 1 9 9 6 7 1 7 2 0 ． [ 3 】余蜂涛，骧跃，尹孛拣。雾耳法素滋豹筑簿努离过程麓掇 露】。春色鑫麟 冶薅舔分 。2 0 0 6 1 2 s 一2 ． [ 4 ] 晏唯真，李晓萍，郑纯辉．强化赤溅沉降分离性能的探讨 [ J ] ．铝镁浦讯，2 0 0 5 3 1 7 一1 9 ． [ 5 ] 陈巧荚，午新威。李彩贞．拜耳淡赤泥沉降分离系统絮凝 剂鹃选型研究心] ．甘泰冶金，2 0 0 4 ，2 6 1 4 5 4 7 ． 【s 】要骧珍，扬赣杰，滋整泰，等。警祭锯矿拜写法券泥滋 降分离絮凝荆的轿宛口] 。轻金属，1 9 9 6 7 7 一l 。 [ 7 ] 杨金妮，刘浇社。李文化．絮凝剂猩氧化铝生产赤泥沉降 分离中的应用[ J ] ．轻金属，2 0 0 3 4 1 0 - - 1 2 ． 6 4 2 0 8 6 4 2 O E篁掣妊挺整r 6 4 2 n 8 矗4 2 n ￡霉氅鼍肇甓q 万方数据