粉煤灰一步酸溶法固液分離的工藝流程及過濾設備

賈秀麗(神華準能資源綜合開發有限公司，內蒙古 鄂爾多斯 017000)

0 引言

一步酸溶法制取氧化鋁料液來源于矸石電廠的高鋁粉煤灰，將粉煤灰細磨活化，與儲酸罐中的鹽酸、冷凝水按一定比例配料經過酸浸溶出，再經高溫加熱與酸反應得到溫度在45～90℃之間一定濃度的料液。固液分離是料液由懸濁液變為澄清液，它由六個沉降槽和過濾設備及除鐵樹脂、除鈣樹脂、白泥洗滌等組成一個整體沉降過濾車間。

1 沉降分離工藝流程

沉降分離工藝流程如圖1所示，粉煤灰料液由溶出車間通過玻璃鋼管道輸入沉降分離車間的一洗沉降槽，一洗沉降槽的料液再由底流泵打入二洗沉降槽，依次最后由五洗底流泵將五洗料液打入到六洗沉降槽，每個沉降槽中加入絮凝劑進行沉降。沉降后的清液相對原料液固含少，二洗沉降槽的清液由溢流泵通過玻璃鋼管道打入一洗沉降槽進行稀釋料液，按倒著順序進行六洗溢流進入五洗沉降槽，五洗溢流進入四洗沉降槽，四洗溢流進入三洗沉降槽，三洗溢流進入二洗沉降槽。一般底流管道在沉降槽的中下端，溢流管道在沉降槽的中上端。一洗溢流相對其他沉降槽溢流浮游物小，固含小，它直接由泵通過管道打入固液分離原料車間的稀釋槽，起調節料液濃度和溫度的作用。六洗底流直接打入喂料槽過100板框濾液進入粗液，白泥排入白泥庫進行白泥洗滌。粗液、粗精液一依次過不同目數的板框濾布最后制得浮游物小于等于10mg/L的粗精液二，粗精液二氧化鋁料液過樹脂制得精液，精液進入下一個濃縮蒸發車間。在沉降工藝鏈中，氧化鋁料液最終由一洗清液和六洗底流打入喂料槽過板框進行過濾實現澄清液和白泥的分離。一步酸溶法制取氧化鋁工藝鏈中對白泥進行白泥洗滌，使其循環利用真正實現“吃干榨凈”的目的。

2 固液分離設備

一步酸溶法制取氧化鋁固液分離試驗不僅是獲得最佳數據也是過濾設備的試驗，通過試驗得到最高效、最適合粉煤灰酸法制取氧化鋁的固液分離工藝設備。中試試驗所用過濾設備有立盤過濾機、葉濾機、翻盤過濾機、板框壓濾機。

2.1 立盤過濾機

立盤過濾機是以真空為過濾原動力，通過真空泵抽吸真空使濾盤兩邊形成壓力差，接觸過濾漿料的一側為大氣壓，濾面的后面與真空源相同，當料漿通過旋轉的濾盤表面時，料液在真空作用下進入真空系統，清液通過管道流入清液槽，固相被截留在過濾介質表面形成濾餅，通過旋轉將濾餅從排泥口排出。立盤屬于全自動過濾設備，它的優點是可以節省人力，在一步酸溶法工藝最初試驗中采用該設備進行固液分離，但經過幾次中試認為該設備過濾面積少產量小達不到要求，而且它的真空度不易控制，過濾出的濾餅濕度太大，常常為稀泥狀浪費氧化鋁料液，所以該設備在一步酸溶法固液分離工藝中基本不用

2.2 葉濾機

圖1 固液分離流程

在一步酸溶法制取氧化鋁工藝中最初進行固液分離的設備除立盤外還有立式葉濾機。該葉濾機是一種應用于精濾操作的全自動過濾設備，主要應用于氧化鋁行業等，該設備效率高，自動化程度高，高效自清潔反沖卸濾餅，濾液指標好。它的工作過程分為進料、濾布掛泥、正常過濾、卸壓反沖排泥和液面調整及循環五個步驟。它的工作原理為沉降槽溢流出的氧化鋁濾液通過粗液泵由進料管打入筒體罐內，在壓力的作用下，濾液中的固體雜質被濾布截留，在濾布上掛泥形成濾餅，濾清液透過濾布經濾咀進入溢流管流入罐體，得到澄清的濾液，濾餅被清液反沖后脫落卸泥，然后葉濾機關閉排泥閥開啟溢流閥重新調整液位進入下一輪循環。

一步酸溶法制取氧化鋁使用的是全自動葉濾機，它全程自動運行，過濾后用高溫軟水反復清洗濾布防止白泥堵塞濾布過濾網眼。該設備為立式結構，不僅占用面積小，而且全程封閉運行濾餅自動入指定地點，現場環境干凈。葉濾機的過濾效果與粗液的浮游物、pH值、濃度及溫度息息相關。在中試試驗過程中由于后期有白泥洗滌等工序，要求濾餅的含水率標準高，且它的真空度同立盤一樣不易控制，濾液產量小，濾布更換不易，所以葉濾機再后期中試實驗中只是作為一種臨時備用設備，后期試驗沒被使用。

2.3 翻盤過濾機

翻盤過濾機是一種連續運轉的水平放置圓盤狀真空過濾設備，它不同于立盤過濾機、葉濾機屬錐體裝，它是在水平放置的圓形內外框架上安置若干個獨立的扇形過濾盤，濾盤兩端通過軸和軸承安裝在轉盤上。過濾盤的濾室上方配有濾板、濾網、濾布，濾室內側有出液管，與位于內框架中心的錯氣盤連接。它的工作原理為電機通過傳動裝置用裝在減速機軸上的星輪與轉盤的嚙合帶動過濾盤進行水平旋轉，氧化鋁料液由上部加料口分配頭連續加入，與真空管相連的濾盤在旋轉的過程中在離心力的作用下通過真空壓的吸附在濾盤上下形成壓力差對料液進行固液分離。過濾后，濾液由出液管流經錯氣盤至氣液分離器流入清液槽，濾餅吸干后翻盤旋轉卸料；卸料后過濾盤過濾面用沖洗水管清洗再生，過濾盤復位，進入下一工作循環。過濾機水平回轉一周，可以連續完成加料—過濾—洗滌—吸干—卸泥等操作工序。

翻盤過濾機是一種高效的連續運轉的真空過濾設備，過濾面積大，處理量多，使用方便連續運轉等優點，它操作簡單，采用了濾盤傾翻結合壓縮空氣反吹實現自動卸料，它的卸料比其他刮料的方式更干凈、更徹底，而且濾布幾乎不發生機械損傷且再生效果非常好。它的缺點是占地面積大、充抽吸真空噪音高而且最重要的是對料液的濃度、溫度、及固含和抽吸料液的真空度等有一定的要求，過濾時它的真空度的大小直接影響翻盤過濾餅的干濕程度和氧化鋁濾液的濃度，真空度不足，過濾后的泥餅濕度大不易反轉脫落，浪費氧化鋁料液，所以為了避免鋁元素的浪費，在一步酸溶法工藝中一般是在進入樹脂粗精液供不應求的狀態下使用翻盤過濾機對料液進行過濾來提高清液產量；它在粉煤灰制取氧化鋁工藝中不是主用的固液分離設備。

2.4 板框壓濾機

在一步酸溶法提取氧化鋁循環經濟工藝中，中試試驗運行中固液分離用的最多的過濾設備是半自動板框壓濾機，該設備操作簡單、成本低、占地面積小、推動力大、濾餅固含高，固體回收率高及濾液清澈及等優點被大量使用。板框壓濾機由交替排列的濾板和濾框共同組成濾室，結構如，濾板的表面為溝槽狀，凸出部位接觸濾布，壓緊板框后濾框和濾板的邊角上都有通孔，每一塊緊挨著的板框濾布起密封墊片的作用，組裝好后的板框構成一個完整的通道；它的工作原理為供料泵將懸浮料液壓入濾室，利用過濾介質兩面的壓力差使粉煤灰懸濁料液強制通過濾板過濾面通道一側，白泥在濾布的上面形成濾渣，清液由通道孔另一側流入清液槽。操作過程一般分壓緊→進料→過濾→吹掃→排泥→第二個循環。它不同于翻盤、立盤、和葉濾機使用離心脫水過濾，它是利用板框兩面的壓力差使其直接進行固液分離。壓力容易控制，白泥固含符合后序白泥洗滌的標準，鋁離子損失小，工人操作省時省力，對整個固液分離工藝浮游物、固含的控制比離心脫水方式進行固液分離容易，合格清液產量大、運行平穩，等優點被大量使用。

一步酸溶法制取氧化鋁工藝中固液分離用的板框有20、50、70、80、100、150六種不同程度的板框。20、50、70、80、100、150是指板框的面積尺寸也就是每塊板框的過濾面積，板框尺寸不同但濾布的目數可以不同也可以相同。一般情況下，目數越大，孔徑越小。在一步酸溶法工藝中，料液在沉降槽分離出的清液浮游物高，先經過目數小的大孔徑濾布100板框壓濾機過濾進入粗液，粗液再經過孔徑較小的150(或80或70)板框壓濾機進入粗精液槽一，此時粗精液的浮游物相對粗液較小，然后再過大目數小孔徑的50(或20)板框進行過濾進入粗精液槽二，此時的粗精液二較粗精液一要清澈透明，可以完全達到進入樹脂系統所要求的浮游物指標。在一步酸溶法工藝中使用的板框壓濾機是半自動廂式水平壓濾機，自動加壓、自動過濾、自動吹掃、手動卸泥。操作簡單，卸泥省事省力，被廣泛使用。

3 結語

固液分離是由懸濁液變化為澄清液，在整個工藝鏈中沉降分離起關鍵性的作用，雖然經過七次中試試驗試用了四種固液分離設備，但只有板框壓濾機被采用并大量使用。板框壓濾機操作簡單，運行平穩，過濾后的白泥、濾液完全達到合格標準。爭取在后期生產中對板框壓濾機不斷改進使其由半自動達到全部自動化，使整體產業實現最大化收益。