絮凝劑二次稀釋系統的作用分析及優化

姚元元

摘 要：通過在生產實踐中使用、改進氧化鋁生產沉降槽絮凝劑二次稀釋系統，并通過不同的稀釋比例實驗，確定了最佳的稀釋配比，能減少絮凝劑的添加量并且強化赤泥沉降分離性能，有利于減少生產成本。

關鍵詞：氧化鋁；二次稀釋；沉降槽；赤泥沉降

中圖分類號：X703.5 文獻標識碼：A

1 引言

拜爾法赤泥沉降分離工序是氧化鋁生產的主要環節之一。分離沉降槽的正常運行不僅影響氧化鋁產品質量、葉濾機產能，還對整個生產流程及經濟效益都有重大影響。為了強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，設計有二次稀釋系統，本文就二次稀釋系統的優缺點進行闡述并提出改造，簡化生產操作，降低生產成本。

2 N9779絮凝劑目前的使用現狀

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過二次稀釋系統再次稀釋，加入沉降槽的進料管中與料漿混合，實現絮凝效果。

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，即在沉降槽進料量為750m3/h、Nk濃度為165g/L～175g/L、固含80g/L時，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 絮凝劑強化沉降性能的效果

雖然沉降槽未因絮凝劑原因出現嚴重跑渾現象，但是分離槽的溢流固含一直穩定在0.3g/L左右，不能達到≤0.15g/L的設計。由于溢流固含高，導致在粗液精制過程中葉濾機產生濾餅較多，影響過濾效果，降低了葉濾機產能，增加了生產成本。

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，經過槽頂的絮凝劑二次稀釋系統對其再次稀釋后，加入到沉降槽中。此時，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。

在沉降槽進料量為750m3/h，Nk濃度為165g/L～175g/L、固含80g/L時、溫度穩定、分離槽絮凝劑添加量1.08m3/h情況下，進行沉降性能與二次稀釋濃度的測定。通過調節二次稀釋比例，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700mL刻度位置的時間）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能。

3 二次稀釋系統的設計缺陷

在實際生產中，按照此比例添加絮凝劑時，未達到試驗效果，通過分析，有以下幾點原因。

3.1 二次稀釋水壓力波動大

二次稀釋水使用生產水，其水壓波動較大，二次稀釋使用水流量變化大，致使二次稀釋濃度存在波動并要人為通過測定頻繁調節二次稀釋水的加入量，不能穩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，降低沉降槽產能。

3.2 二次稀釋系統容易被絮團堵住

二次稀釋系統是將濃度5%絮凝劑溶液與水進行混合。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，容易是Ca、Mg離子析出形成結垢；而且當水質不好，容易使絮凝劑和水中的懸浮微粒發生吸附、架橋作用，形成較大的絮團。結垢和絮團附著、沉積在二次稀釋系統內部，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進入二次稀釋系統對絮凝劑進行二次稀釋。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 二次稀釋系統的優化與效益

4.1 二次稀釋系統的優化

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的設計缺陷、降低勞動強度，拆除二次稀釋系統，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料中。此優化，取消了絮凝劑的二次稀釋工藝流程，避免了人工頻繁調節水量以及清理絮凝劑二次稀釋系統的工作，同時降低了水的浪費。

4.2 優化的條件

取消絮凝劑二次稀釋系統后，直接將絮凝劑溶液加入到分離槽進料管中，需要就確保正常生產的情況下，絮凝劑投加泵的滿足條件。

目前，在沉降槽進料量為750m3/h，Nk濃度為165g/L～175g/L、固含80g/L時，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。在取消絮凝劑二次稀釋系統后，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。

考慮生產不正常的情況，需要大流量調整絮凝劑時，此時可以將絮凝劑的配置濃度調整到0.125%～0.2%，起到增加絮凝劑加入量的目的。

4.3 優化后效果

4.3.1 減少了絮凝劑的加入量

在爭產生產過程中，取消了絮凝劑二次稀釋系統的工藝，就消除了因二次稀釋系統堵塞及水流量波動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。一般情況下，溶出來料是非常穩定的，只用調整絮凝劑的投加量就可以。絮凝劑的稀釋濃度穩定，在確保生產穩定的前提下，根據浮游物指標，調整絮凝劑添加量。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，節省絮凝劑用量。此優化排除了由于稀釋比例不對而盲目認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強度，對快速有效判斷異常原因以及調整生產運行都起到很好的效果。

4.3.2 提高了分離槽的沉降性能

穩定了絮凝劑稀釋濃度，根據巡檢時對分離槽的沉速的測定數據來調整絮凝劑的投加量，使其達到最佳的沉降性能，達到快速進行液固分離的目的。有效地降低分離溢流的浮游物，增大葉濾機的過料量，提高葉濾機產能；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 減少了生產系統中的有機物含量

在排除了絮凝劑二次稀釋系統對沉降性能的影響，正常生產過程中，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物的含量，進一步降低了分解槽中有機泡沫的含量，提高了分解槽的有效容積，確保了分解時間，可以進一步提高分解率和循環效率，降低氧化鋁生產能耗。

結語

本文通過闡述分離槽絮凝劑二次稀釋系統的作用，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行系統分析，提出了取消絮凝劑二次稀釋系統工藝，配制可以達到絮凝劑最佳效果的濃度，使用投加泵直接加入沉降槽中。在沉降槽進料穩定的情況下，只用調節絮凝劑的加入量，就能有效地控制好分離的沉降性能，其優點在于減少絮凝劑的加入量、降低員工的操作強度、提高沉降槽的運行效率，有效減少了有機物進入氧化鋁生產系統，起到降本增效的目的。

參考文獻

[1]氧化鋁生產工藝[M].長沙：中南大學出版社，2010.

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