熟料溶出浆液流态化分离洗涤及其对二次反应的影响

论文摘要

烧结法生产氧化铝工艺中,熟料溶出后的赤泥浆液要经过分离和洗涤。目前氧化铝厂一般采用沉降槽工艺分离和洗涤赤泥。经沉降槽分离后得到的粗液浓度为120-130g/L,分离后底流一般需经过6-8次反向沉降洗涤,分离洗涤时间长（约20个小时）,二次反应损失严重。烧结法生产的发展趋势是提高湿法系统浓度,以提高生产的经济技术指标,关键在于采取有效的工艺措施,实现高浓度浆液的快速分离,以减轻二次反应的发生。然而目前工业采用的沉降槽方案无法分离高浓度的溶出浆液。科研人员一直在寻找一种能实现快速分离洗涤的新型赤泥分离洗涤工艺。本文将流态化技术引入到熟料溶出浆液的分离洗涤工艺中,利用流态化分离洗涤设备分别对中低浓度和高浓度溶出浆液的分离洗涤进行了实验,系统研究了此过程中的洗涤效果和二次反应,得出以下结论：（1）采用流态化技术处理Na20浓度为120-180g/L、液固比为9-12.5的熟料溶出浆液时,控制洗水流量为15-22L/h,可以将分离洗涤过程一步完成,并且能获得Na20浓度为85-140g/L的溢流（粗液）,底流液固比为2.5-3,底流附液Na2O浓度为0.5-10g/L,平均分离洗涤效率在99%以上；采用流态化分离洗涤处理Na2O浓度为210-240g/L, A12O3为240-270g/L的熟料高浓度溶出浆液时,通过调节料浆流量为22.86-28.42L/h,洗水流量12-15L/h,能一步获得A1203浓度为160-240g/L的溢流（高浓度粗液）,同时得到附液Na20浓度为5-20g/L,液固比为2.5-3的底流,平均分离洗涤效率在99%左右。（2）采用流态化技术处理熟料高浓度溶出浆液,平均初溶出率为92.69%,经过流态化分离洗涤后的平均净溶出率为92.53%,二次反应损失平均仅为0.16%。（3）建立了熟料溶出浆液流态化分离洗涤的数学模型,模型可以预测流态化分离洗涤所得溢流（粗液）浓度、底流附液浓度及压缩层内赤泥附液的轴向浓度分布。三个主要的模型公式为：式（1）可预测熟料溶出浆液流态化分离洗涤过程中溢流（粗液）的Na2O和Al2O3浓度。式（2）可预测熟料溶出浆液流态化分离洗涤过程中底流附液的Na20和Al2O3浓度。式（3）可预测熟料溶出浆液流态化分离洗涤过程中压缩层内赤泥附液的Na2O和Al2O3浓度。（4）流态化分离洗涤能一次实现熟料溶出浆液的分离和洗涤,具有单位面积处理量大、能处理高浓度溶出浆液、分离洗涤效果好和二次反应损失小等优点,工业应用前景良好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 符号说明
• 第一章 文献综述
• 1.1 氧化铝工业的发展现状
• 1.1.1 世界氧化铝工业的发展
• 1.1.2 中国氧化铝工业的发展
• 1.2 烧结法的现状和发展
• 1.2.1 烧结法的基本原理和工艺流程
• 1.2.2 烧结法中的二次反应问题
• 1.2.3 烧结法的发展趋势
• 1.3 赤泥的分离洗涤
• 1.3.1 液固分离设备
• 1.3.2 沉降槽的发展现状
• 1.3.3 赤泥分离洗涤工艺
• 1.3.4 分离洗涤工艺存在的问题
• 1.4 流态化技术
• 1.4.1 流态化现象
• 1.4.2 流态化技术发展及工业应用
• 1.4.3 流态化技术的优缺点
• 1.5论文研究的目标及研究内容
• 1.5.1 论文研究目标
• 1.5.2 论文研究内容
• 第二章 实验研究方法
• 2.1 实验原料
• 2.2 实验装置及设备
• 2.3 实验方法及步骤
• 2.4 实验分析及检测方法
• 第三章 熟料溶出浆液流态化分离洗涤的效果
• 3.1 中低浓度溶出浆液的分离洗涤效果
• 3.1.1 底流和溢流
• 3.1.2 流态化分离洗涤效率
• 3.1.3 洗水温度及单位赤泥洗水量
• 3.2 高浓度溶出浆液的分离洗涤效果
• 3.2.1 溢流和底流
• 3.2.2 流态化分离洗涤效率
• 3.2.3 单位赤泥洗水量
• 3.3 流态化分离洗涤效果的影响因素
• 3.3.1 压缩层高度对分离洗涤效果的影响
• 3.3.2 洗水流量对洗涤效果的影响
• 3.3.3 料浆流量对洗涤效果的影响
• 3.3.4 料浆浓度对洗涤效果的影响
• 3.3.5 赤泥颗粒和洗水分布对洗涤效果的影响
• 3.4 流态化分离洗涤装置的处理能力
• 3.5 小结
• 第四章 熟料溶出浆液流态化分离洗涤中二次反应的研究
• 4.1 二次反应
• 4.2 流态化分离洗涤过程中的二次反应损失
• 4.3 流态化分离洗涤过程中二次反应损失少的原因
• 4.4 流态化分离洗涤中二次反应损失的影响因素
• 4.4.1 洗液浓度的影响
• 4.4.2 洗液流速的影响
• 4.4.3 料浆浓度的影响
• 4.4.4 熟料粒度的影响
• 4.5 小结
• 第五章 流态化分离洗涤模型
• 5.1 经验传质模型
• 5.1.1 双膜理论
• 5.1.2 渗透理论
• 5.1.3 表面更新理论
• 5.1.4 膜-渗透理论
• 5.2 流态化分离洗涤模型的建立
• 5.3 实验模型的验证
• 5.4 熟料溶出浆液流态化分离洗涤数学模拟分析
• 5.4.1 料浆流量和洗水流量分析
• 5.4.2 洗涤效率模拟分析
• 5.5 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 展望
• 附表
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文