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[摘 要]在拜耳法生产氧化铝过程中赤泥的分离和洗涤是一个重要环节，是关系到氧化铝产量及碱耗、矿耗高低的关键工序之一。如何优化赤泥分离和洗涤系统操作，控制好沉降槽的液量平衡和泥量平衡，提高洗涤效率，减少水解损失，是稳定氧化铝生产和降低消耗需要不断研究的问题。
[关键词]冶金；赤泥分离和洗涤；沉降槽；水解；
中图分类号：TF351.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）33-0093-01
1 引言
赤泥的分离和洗涤是从铝土矿溶出后的浆液中分离赤泥并从赤泥中回收附着的Al2O3和Na2O的作业，为冶金行业氧化铝生产过程的重要组成部分。无论是拜耳法的铝土矿溶出浆液还是烧结法的熟料溶出浆液，都要进行赤泥和铝酸钠溶液的分离，以得到粗制的铝酸钠溶液---粗液。我厂氧化铝生产采用石灰拜耳法，赤泥的分离和洗涤采用沉降法，该工序的正常运行和操作优化对产品质量、各项消耗成本有着至关重要的影响。
2 中美铝业赤泥分离和洗涤工序概述
河南中美铝业40万吨拜耳法生产线于2008年10月份投产，赤泥分离和洗涤共有大型平底沉降槽4台（分离槽1台，公备槽1台，洗涤槽2台）、深锥高效沉降槽2台（均为洗涤槽），其主要作用是完成溶出后稀释浆液的液固分离和赤泥洗涤。
拜尔法赤泥分离、洗涤工艺流程图
1—热水槽，2—四次洗涤沉降槽， 3—三次洗涤沉降槽， 4—二次洗涤沉降槽， 5—一次洗涤沉降槽 6—2#分配头， 7—1#分配头， 8—2#水力混合槽， 9—1#水力混合槽
3 赤泥分离和洗涤系统控制要点
3.1 物料平衡（液量平衡和泥量平衡）
赤泥分离和洗涤系统涉及沉降槽数量较多，又与溶出矿浆的稀释、粗液精制工序密切联系，所以赤泥分离和洗涤系统的平衡运行非常关键，既进出的溶液量、固体赤泥量应该保持平衡。平衡状态一旦遭到破坏，短时间可能不会造成重大影响，但持续时间一长，极可能出现沉降槽跑浑、冒槽、叶滤过料不足卡颈等难题，影响生产。
3.1.1 控制好沉降槽的液量平衡
沉降槽作为液固分离设备，其主要目的是将悬浮液中的液体和固体两相物料尽可能做到彻底分离。沉降槽很重要的一个操作条件就是要稳定进出料流量，根据物料的沉降性能，控制好进出料液固比，保持进料、底流和溢流三者有一个稳定均衡的关系。
上图所示为沉降槽进出料平衡关系图，物料平衡是指加入和排出物料的平衡要符合物质守恒定律，无论是分离还是洗涤沉降槽，进入的物料总量必须与排出的物料总量相等，同时进出沉降槽的泥量必须均衡稳定，否则就会发生沉降槽积泥、跑浑或断溢流等生产异常。生产操作中控制沉降槽的液量平衡一般是通过监控各沉降槽的液位是否稳定进而调控洗水量、洗液量、粗液量来实现的。
3.1.2 控制沉降槽的泥量平衡
沉降槽内物料可分为三层，从上往下依次为清液带、沉降带、浓缩带，就单台沉降槽的操作而言，进出的泥量平衡是至关重要的。沉降槽除了要控制好进入和排出泥量的平衡外，还要控制好泥层的厚度。泥层过高导致清液带高度降低，赤泥沉降时间缩短，不能进行充分沉降，造成粗液浮游物升高和槽内积泥，严重致沉降槽跑浑；浓缩带降低底流液固比增大，达不到液固分离的目的，底流附液量增加，也会使洗涤效率降低。同时，浓缩带的泥层过分下移，会降低对耙机的浮力，使耙机负荷波动，导致运行不稳。生产操作中控制沉降槽的泥量平衡一般是通过检测各槽的清液层、压缩层高度和底流液固比来实现的。
3.2 溶出矿浆的稀释
溶出矿浆的稀释是赤泥分离洗涤系统的前一个工序，稀释后矿浆的浓度和固含高低是决定赤泥分离洗涤系统的平稳运行的条件之一。溶出矿浆稀释的作用，有以下四点：
3.2.1 降低铝酸钠溶液浓度便于晶种分解。目前我厂溶出矿浆的Al203浓度高达310g/L以上，生产中综合考虑蒸发汽耗、赤泥沉降性能、叶滤机过料性能等因素，我厂稀释Al203浓度一般控制在167-180g/L。
3.2.2 使铝酸钠溶液进一步脱硅。溶出液的硅量指数一般只有100左右，而溶出矿浆稀释后溶液进一步发生脱硅反应，硅量指数可提高至220左右，可减少产品Al2O3的杂质含量，减轻蒸发过程的硅渣结垢。
3.2.3 便于赤泥分离。溶出矿浆的溶液浓度高，固含也高，浆液的粘度大，直接分离非常困难。根据铝酸钠溶液粘度公式：，当溶液中Al2O3浓度从310g/L稀释到175g/L时，溶液的粘度下降2-3倍。
3.2.4 有利于稳定沉降槽的操作。生产中溶出矿浆的成分是有所波动的，它进入稀释槽内后使浆液混合均匀，浓度合乎要求，比重稳定，有利于沉降分离的操作。
3.3 提高赤泥洗涤效率
当赤泥分离槽底流液固比和氧化钠浓度一定时，赤泥洗涤效率与洗涤次数、洗水量及排出赤泥附液量有关。赤泥洗涤效率计算公式为：
K=1吨赤泥进入洗涤系统的氧化钠的质量，G=1吨弃赤泥带走的氧化钠的质量，η=洗涤效率。 可见，提高赤泥洗涤效率主要目标是降低单位质量的外排赤泥带走的氧化钠质量。
提高赤泥洗涤效率具体措施：
3.3.1 控制较低的分离底流液固比
赤泥的沉降分离过程对后续的洗涤过程影响极大，特别是分离槽的底流液固比是其重点控制指标。分离底流液固比过大，进入洗涤系统的碱量上升，则后面洗涤过程的效率无法保证，粗略计算分离底流液固比每上升0.1，进入洗涤系统的碱量约上升4%。我厂分离（平底槽）底流液固比一般控制在2.0-2.8之间。
3.3.2 保持较高的洗水温度和合适的洗水量。
赤泥洗涤实际上是洗水和赤泥附液的相互扩散。洗水温度越高，扩散速度越快，洗涤效率越高；另外，洗水温度升高，还有利于加速赤泥沉降、减少水解和槽内结疤掉块。洗水温度是通过调整溶出来热水温度和调节蒸汽阀门的开度来进行控制的，一般洗水温度应保持在95℃以上。
洗水量增加，赤泥附液和洗液的浓度差相应增加，有利于扩散。但洗水量不能随便增加，它直接影响粗液氧化铝浓度和蒸发汽耗，应根据生产实际来计算确定，洗水用量要控制得当。我厂40万t/年生产线，洗水量一般控制在330m3/h左右。
3.4 减少水解损失
净溶出率是衡量氧化铝总回收率的关键指标，由于溶出矿浆稀释和赤泥分离过程中溶液温度较高，一般在103℃以上，铝酸钠溶液几乎不水解，分离损失很少，而洗涤过程温度较低一般在85-95℃，溶液稳定性降低，故水解损失主要产生于洗涤过程中，提高净溶出率就要尽可能减少洗涤过程的水解损失。
4 结语
赤泥分离和洗涤系统是氧化铝生产的重要工序，本文结合生产中的实际讨论了如何搞好赤泥分离和洗涤系统的操作的相关问题，通过优化赤泥分离和洗涤系统操作，可以提高产品质量，降低碱耗、矿耗、汽耗等，有利于拜耳法生产的经济运行。逐步探索操作经验，提高操作水平是我们永恒的目标。
参考文献
[1] 杨重愚.氧化铝生产工艺学.北京：冶金工业出版社，1993.
[2] 乔军、耿春革.降低赤泥附损途径探讨，2001年.
[3] 郭万里.氧化铝制取工.山西人民出版社，2006年.
[4] 潘敏.《影响拜耳法赤泥分离因素分析》.《轻金属》，2000年.
[关键词]冶金；赤泥分离和洗涤；沉降槽；水解；
中图分类号：TF351.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）33-0093-01
1 引言
赤泥的分离和洗涤是从铝土矿溶出后的浆液中分离赤泥并从赤泥中回收附着的Al2O3和Na2O的作业，为冶金行业氧化铝生产过程的重要组成部分。无论是拜耳法的铝土矿溶出浆液还是烧结法的熟料溶出浆液，都要进行赤泥和铝酸钠溶液的分离，以得到粗制的铝酸钠溶液---粗液。我厂氧化铝生产采用石灰拜耳法，赤泥的分离和洗涤采用沉降法，该工序的正常运行和操作优化对产品质量、各项消耗成本有着至关重要的影响。
2 中美铝业赤泥分离和洗涤工序概述
河南中美铝业40万吨拜耳法生产线于2008年10月份投产，赤泥分离和洗涤共有大型平底沉降槽4台（分离槽1台，公备槽1台，洗涤槽2台）、深锥高效沉降槽2台（均为洗涤槽），其主要作用是完成溶出后稀释浆液的液固分离和赤泥洗涤。
拜尔法赤泥分离、洗涤工艺流程图
1—热水槽，2—四次洗涤沉降槽， 3—三次洗涤沉降槽， 4—二次洗涤沉降槽， 5—一次洗涤沉降槽 6—2#分配头， 7—1#分配头， 8—2#水力混合槽， 9—1#水力混合槽
3 赤泥分离和洗涤系统控制要点
3.1 物料平衡（液量平衡和泥量平衡）
赤泥分离和洗涤系统涉及沉降槽数量较多，又与溶出矿浆的稀释、粗液精制工序密切联系，所以赤泥分离和洗涤系统的平衡运行非常关键，既进出的溶液量、固体赤泥量应该保持平衡。平衡状态一旦遭到破坏，短时间可能不会造成重大影响，但持续时间一长，极可能出现沉降槽跑浑、冒槽、叶滤过料不足卡颈等难题，影响生产。
3.1.1 控制好沉降槽的液量平衡
沉降槽作为液固分离设备，其主要目的是将悬浮液中的液体和固体两相物料尽可能做到彻底分离。沉降槽很重要的一个操作条件就是要稳定进出料流量，根据物料的沉降性能，控制好进出料液固比，保持进料、底流和溢流三者有一个稳定均衡的关系。
上图所示为沉降槽进出料平衡关系图，物料平衡是指加入和排出物料的平衡要符合物质守恒定律，无论是分离还是洗涤沉降槽，进入的物料总量必须与排出的物料总量相等，同时进出沉降槽的泥量必须均衡稳定，否则就会发生沉降槽积泥、跑浑或断溢流等生产异常。生产操作中控制沉降槽的液量平衡一般是通过监控各沉降槽的液位是否稳定进而调控洗水量、洗液量、粗液量来实现的。
3.1.2 控制沉降槽的泥量平衡
沉降槽内物料可分为三层，从上往下依次为清液带、沉降带、浓缩带，就单台沉降槽的操作而言，进出的泥量平衡是至关重要的。沉降槽除了要控制好进入和排出泥量的平衡外，还要控制好泥层的厚度。泥层过高导致清液带高度降低，赤泥沉降时间缩短，不能进行充分沉降，造成粗液浮游物升高和槽内积泥，严重致沉降槽跑浑；浓缩带降低底流液固比增大，达不到液固分离的目的，底流附液量增加，也会使洗涤效率降低。同时，浓缩带的泥层过分下移，会降低对耙机的浮力，使耙机负荷波动，导致运行不稳。生产操作中控制沉降槽的泥量平衡一般是通过检测各槽的清液层、压缩层高度和底流液固比来实现的。
3.2 溶出矿浆的稀释
溶出矿浆的稀释是赤泥分离洗涤系统的前一个工序，稀释后矿浆的浓度和固含高低是决定赤泥分离洗涤系统的平稳运行的条件之一。溶出矿浆稀释的作用，有以下四点：
3.2.1 降低铝酸钠溶液浓度便于晶种分解。目前我厂溶出矿浆的Al203浓度高达310g/L以上，生产中综合考虑蒸发汽耗、赤泥沉降性能、叶滤机过料性能等因素，我厂稀释Al203浓度一般控制在167-180g/L。
3.2.2 使铝酸钠溶液进一步脱硅。溶出液的硅量指数一般只有100左右，而溶出矿浆稀释后溶液进一步发生脱硅反应，硅量指数可提高至220左右，可减少产品Al2O3的杂质含量，减轻蒸发过程的硅渣结垢。
3.2.3 便于赤泥分离。溶出矿浆的溶液浓度高，固含也高，浆液的粘度大，直接分离非常困难。根据铝酸钠溶液粘度公式：，当溶液中Al2O3浓度从310g/L稀释到175g/L时，溶液的粘度下降2-3倍。
3.2.4 有利于稳定沉降槽的操作。生产中溶出矿浆的成分是有所波动的，它进入稀释槽内后使浆液混合均匀，浓度合乎要求，比重稳定，有利于沉降分离的操作。
3.3 提高赤泥洗涤效率
当赤泥分离槽底流液固比和氧化钠浓度一定时，赤泥洗涤效率与洗涤次数、洗水量及排出赤泥附液量有关。赤泥洗涤效率计算公式为：
K=1吨赤泥进入洗涤系统的氧化钠的质量，G=1吨弃赤泥带走的氧化钠的质量，η=洗涤效率。 可见，提高赤泥洗涤效率主要目标是降低单位质量的外排赤泥带走的氧化钠质量。
提高赤泥洗涤效率具体措施：
3.3.1 控制较低的分离底流液固比
赤泥的沉降分离过程对后续的洗涤过程影响极大，特别是分离槽的底流液固比是其重点控制指标。分离底流液固比过大，进入洗涤系统的碱量上升，则后面洗涤过程的效率无法保证，粗略计算分离底流液固比每上升0.1，进入洗涤系统的碱量约上升4%。我厂分离（平底槽）底流液固比一般控制在2.0-2.8之间。
3.3.2 保持较高的洗水温度和合适的洗水量。
赤泥洗涤实际上是洗水和赤泥附液的相互扩散。洗水温度越高，扩散速度越快，洗涤效率越高；另外，洗水温度升高，还有利于加速赤泥沉降、减少水解和槽内结疤掉块。洗水温度是通过调整溶出来热水温度和调节蒸汽阀门的开度来进行控制的，一般洗水温度应保持在95℃以上。
洗水量增加，赤泥附液和洗液的浓度差相应增加，有利于扩散。但洗水量不能随便增加，它直接影响粗液氧化铝浓度和蒸发汽耗，应根据生产实际来计算确定，洗水用量要控制得当。我厂40万t/年生产线，洗水量一般控制在330m3/h左右。
3.4 减少水解损失
净溶出率是衡量氧化铝总回收率的关键指标，由于溶出矿浆稀释和赤泥分离过程中溶液温度较高，一般在103℃以上，铝酸钠溶液几乎不水解，分离损失很少，而洗涤过程温度较低一般在85-95℃，溶液稳定性降低，故水解损失主要产生于洗涤过程中，提高净溶出率就要尽可能减少洗涤过程的水解损失。
4 结语
赤泥分离和洗涤系统是氧化铝生产的重要工序，本文结合生产中的实际讨论了如何搞好赤泥分离和洗涤系统的操作的相关问题，通过优化赤泥分离和洗涤系统操作，可以提高产品质量，降低碱耗、矿耗、汽耗等，有利于拜耳法生产的经济运行。逐步探索操作经验，提高操作水平是我们永恒的目标。
参考文献
[1] 杨重愚.氧化铝生产工艺学.北京：冶金工业出版社，1993.
[2] 乔军、耿春革.降低赤泥附损途径探讨，2001年.
[3] 郭万里.氧化铝制取工.山西人民出版社，2006年.
[4] 潘敏.《影响拜耳法赤泥分离因素分析》.《轻金属》，2000年.