隔膜泵在氧化鋁行業中的應用

周立瑤++李和孝

摘 要：隔膜泵是氧化鋁生產工藝中的核心設備，在氧化鋁溶出系統中與赤泥外排過程中均承擔著輸送漿體的重要任務。針對氧化鋁工藝中的漿體特點，提出了氧化鋁用隔膜泵的注意事項，并闡述了其發展趨勢。

關鍵詞：隔膜泵；氧化鋁；料漿特性

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A

0.引言

隔膜泵是一種利用橡膠隔膜將漿體與油缸分離開來的往復泵，由于其具有連續運轉率高、自動化程度高、泵效率高等諸多優點被應用于礦山、冶金、污泥等多個領域，其中，在氧化鋁生產工藝中，隔膜泵應用尤其廣泛。

具體來說，隔膜泵絕大部分應用于氧化鋁生產工藝的氧化鋁溶出與赤泥外排過程中，該礦漿具有高磨蝕、強磨礪、高溫等特點，要求對隔膜泵相關設計參數進行必要的優化。

1.隔膜泵結構與工作原理

隔膜泵是近些年發展起來的固液兩相介質輸送設備，屬于往復式活塞泵，與普通活塞泵相比，其在內部安裝了橡膠隔膜，將活塞、油缸等零件與漿體分離開，保證了油缸內部工作環境的清潔性，提升了活塞及缸套的使用壽命，使泵的易損件僅包括閥與隔膜，故具有效率高、運行可靠、自動化程度高等優點，在氧化鋁、水煤漿、尾礦輸送等多個領域都得到了廣泛應用。同時，隨著隔膜泵技術的不斷發展，污水處理、石油煉制等行業在泵選型的過程中，也開始越來越多的考慮將隔膜泵作為其工藝系統的輸送設備。

1.1 隔膜泵結構

隔膜泵設備主體主要包括動力傳輸系統、動力端、液力端、液壓控制裝置、進料補償系統等，如圖1所示。

1.2隔膜泵工作原理

隔膜泵的工作機理如圖所示：電機經減速機輸入動力，帶動曲軸做旋轉運動，曲軸、連桿、十字頭組成一個曲柄連桿機構，使十字頭在導板上做往復直線運動，連接于十字頭的活塞桿及活塞則隨之進行往復運動。當活塞向左運動時，隔膜室中的橡膠隔膜被拉到左方向，使隔膜室內部體積增大，出料閥關閉，進料閥打開，漿體進入并充滿隔膜室。當活塞向右運動時，隔膜室中橡膠隔膜被推向右方向，進料閥關閉，出料閥開啟，漿體被輸送到管道中。

2.氧化鋁生產工藝的料漿特性

2.1 氧化鋁生產工藝流程

氧化鋁是兩性化合物，一方面可以利用酸或者堿從鋁土礦中直接把氧化鋁與其他雜質分離出來，進而得到純凈的氧化鋁；另一方面，可以利用堿法或酸法由高品位的氧化鋁渣生產氧化鋁。堿法是世界上氧化鋁生產的主要方法，包括拜耳法、燒結法和聯合法。

拜耳法適用于處理高品位的鋁土礦，其工藝過程主要包括鋁土礦的溶出、鋁酸鈉溶液的分解與氫氧化鋁過濾后的焙燒等。

燒結法可以處理低品位的鋁土礦，其工藝過程主要包括生料漿制備、熟料燒結與溶出、赤泥分離與洗滌等。該方法的主要特點是工藝流程較長、能耗大、產生的污染物較多。

聯合法是將拜耳法和燒結法合理的結合起來，可以兼收這兩種方法的優點，獲得更好的經濟效果。聯合法包括并聯、串聯以及混聯3種基本流程。

3種方法中，由于拜耳法適合高A/S礦石，生產流程簡單，能耗低，且產品質量高，故應用最為廣泛，目前，全世界生產的氧化鋁有90%以上為拜耳法生產。

2.2 氧化鋁生產工藝的漿體特性

除沒有腐蝕性要求、沒有固含量的清水性漿體外，氧化鋁生產過程中需要輸送漿體可分為4種：

（1）高磨蝕礦漿：濃度大于50%，含有的苛性鈉較多，黏度較大，主要產生于生料漿制備、孰料燒結等階段。

（2）固體濃度在20%～30%的漿體：含有的固體量較多，漿體密度高，主要產生于孰料溶出、赤泥外排等階段。

（3）過料：固體硬度不大，弱磨蝕性，主要是葉濾后的次泥與硅渣分離后的灰渣。

（4）苛性堿濃度在20%以上的漿體：堿濃度與溫度均比較高，耐磨性不高，主要產生于蒸發階段。

3 .氧化鋁用隔膜泵的特點與發展趨勢

在氧化鋁生產工藝系統中，隔膜泵可應用于窯尾噴射過程的喂料泵、壓煮溶出過程中的喂料泵以及管道化溶出工藝系統中的喂料泵等。由于氧化鋁溶出工藝系統的礦漿條件極其惡劣，具有高腐蝕、強磨礪、高溫等特性，因此，應用于該系統的隔膜泵需要滿足以下要求：

（1）沖次適當降低。

（2）閥隙流速合理減小。

（3）過流件壁厚余量增加。

（4）承壓件的安全系數提高。

近兩年來，隨著輸送需求的增加，隔膜泵正朝著大型化方向不斷發展，隔膜泵單臺輸送能力從2008年的280 m3/h達到了2015年的650 m3/h，而且有著繼續上升的趨勢。隔膜泵輸送能力的提高，對降低用戶的生產成本、維護費用有著巨大的幫助。

參考文獻

[1]王捷.氧化鋁生產設備[M].北京：冶金工業出版社，2006.

[2]關醒凡.泵的理論與設計[M].北京：機械工業出版社，1987.endprint