絮凝剂二次稀释系统的作用分析及优化

姚元元

摘 要：通过在生产实践中使用、改进氧化铝生产沉降槽絮凝剂二次稀释系统，并通过不同的稀释比例实验，确定了最佳的稀释配比，能减少絮凝剂的添加量并且强化赤泥沉降分离性能，有利于减少生产成本。

关键词：氧化铝；二次稀释；沉降槽；赤泥沉降

中图分类号：X703.5 文献标识码：A

1 引言

拜尔法赤泥沉降分离工序是氧化铝生产的主要环节之一。分離沉降槽的正常运行不仅影响氧化铝产品质量、叶滤机产能，还对整个生产流程及经济效益都有重大影响。为了强化分离沉降槽的赤泥沉降性能，某厂在分离槽使用Nalco的合成高分子絮凝剂N9779，此絮凝剂效果显著、用量少，且适合于高浓度Nk，使用效果较好。在Nalco絮凝剂投加工艺流程中，设计有二次稀释系统，本文就二次稀释系统的优缺点进行阐述并提出改造，简化生产操作，降低生产成本。

2 N9779絮凝剂目前的使用现状

2.1 絮凝剂的配制

N9779的配制是用10g/L～20g/L的碱水稀释成浓度0.5%（体积比例）。通过絮凝剂投加泵输送到沉降槽顶经过二次稀释系统再次稀释，加入沉降槽的进料管中与料浆混合，实现絮凝效果。

2.2 絮凝剂的加入量

Nalco公司给出的絮凝剂N9779的正常加入量为90g/t·干赤泥，即在沉降槽进料量为750m3/h、Nk浓度为165g/L～175g/L、固含80g/L时，则该沉降槽在正常情况下需要加入1.08m3/h的配置浓度为0.5%的絮凝剂。

2.3 絮凝剂强化沉降性能的效果

虽然沉降槽未因絮凝剂原因出现严重跑浑现象，但是分离槽的溢流固含一直稳定在0.3g/L左右，不能达到≤0.15g/L的设计。由于溢流固含高，导致在粗液精制过程中叶滤机产生滤饼较多，影响过滤效果，降低了叶滤机产能，增加了生产成本。

2.4 二次稀释比例对沉降性能的影响

为确保絮凝剂迅速均匀的与料浆混合从而获得较好的絮凝效果，减小絮凝剂用量，一般将其稀释成为0.1%～0.5%或者更稀的稀溶液再进行加入。絮凝剂N9779按0.5%配制好后，通过投加泵输送到槽顶，经过槽顶的絮凝剂二次稀释系统对其再次稀释后，加入到沉降槽中。此时，要掌握好絮凝剂的二次稀释后浓度。稀释浓度过高，不利于絮凝剂和料浆的均匀混合；稀释浓度过低，絮凝剂的长分子链容易断裂，降低絮凝剂效果从而降低液固分离性能。

在沉降槽进料量为750m3/h，Nk浓度为165g/L～175g/L、固含80g/L时、温度稳定、分离槽絮凝剂添加量1.08m3/h情况下，进行沉降性能与二次稀释浓度的测定。通过调节二次稀释比例，测试不同浓度下料浆的沉速（取1000mL料浆，加入1L量筒中，液固分层界面到达700mL刻度位置的时间）见表1。

表1

稀释比例 稀释浓度 沉速

1∶0 0.5% 12分钟

1∶1 0.25% 5分钟

1∶2 0.167% 1分钟

1∶3 0.125% 13秒

1∶4 0.1% 2分钟

1∶5 0.833% 4分钟

通过上表的沉速测定，有效验证了絮凝剂加入浓度越高，黏度越大，不利于在料浆中的充分混合；浓度过小，虽然容易混合，但是会降低絮凝剂的絮凝效果。在此沉降工艺条件下，有测定的沉速可以得出，配置好的浓度为0.5%的絮凝剂在进入稀释料浆前按照体积比1∶3的二次稀释比例，絮凝剂溶液与料浆混合均匀，确保了絮凝剂效果，得到很好的沉降速度，能有效提高沉降槽产能。

3 二次稀释系统的设计缺陷

在实际生产中，按照此比例添加絮凝剂时，未达到试验效果，通过分析，有以下几点原因。

3.1 二次稀释水压力波动大

二次稀释水使用生产水，其水压波动较大，二次稀释使用水流量变化大，致使二次稀释浓度存在波动并要人为通过测定频繁调节二次稀释水的加入量，不能稳定地以固定的比例加入，从而影响絮凝剂效果及与料浆的混合效果，影响液固分离性能，降低沉降槽产能。

3.2 二次稀释系统容易被絮团堵住

二次稀释系统是将浓度5%絮凝剂溶液与水进行混合。二次稀释用水使用的是深井水，水中Ca、Mg离子多，在与絮凝剂混合稀释时，容易是Ca、Mg离子析出形成结垢；而且当水质不好，容易使絮凝剂和水中的悬浮微粒发生吸附、架桥作用，形成较大的絮团。结垢和絮团附着、沉积在二次稀释系统内部，影响水和絮凝剂溶液的加入，影响稀释比例从而影响絮凝剂的絮凝效果，降低沉降槽产能。

3.3 絮凝剂添加与二次稀释水加入互相影响

投加的絮凝剂和水同时进入二次稀释系统对絮凝剂进行二次稀释。在此过程中，无论是水的变化还是絮凝剂投加量的变化，都会影响絮凝剂二次稀释比例，破坏二次稀释的最佳效果，从而影响絮凝剂的使用效果。

4 二次稀释系统的优化与效益

4.1 二次稀释系统的优化

为了确保絮凝剂在液固分离过程中的效果、消除絮凝剂二次稀释系统的设计缺陷、降低劳动强度，拆除二次稀释系统，直接在絮凝剂投加泵前将絮凝剂浓度配制到0.125%的浓度，用投加泵添加到沉降进料中。此优化，取消了絮凝剂的二次稀释工艺流程，避免了人工频繁调节水量以及清理絮凝剂二次稀释系统的工作，同时降低了水的浪费。

4.2 优化的条件

取消絮凝剂二次稀释系统后，直接将絮凝剂溶液加入到分离槽进料管中，需要就确保正常生产的情况下，絮凝剂投加泵的满足条件。

目前，在沉降槽进料量为750m3/h，Nk浓度为165g/L～175g/L、固含80g/L时，则该沉降槽在正常情况下需要加入1.08m3/h的配置浓度为0.5%的絮凝剂可以满足正常生产。在取消絮凝剂二次稀释系统后，直接将絮凝剂配置成0.125%的浓度，需要投加的量是4.32m3/h。而絮凝剂投加泵的流量范围为0.5m3/h～5m3/h，完全满足要求。

考虑生产不正常的情况，需要大流量调整絮凝剂时，此时可以将絮凝剂的配置浓度调整到0.125%～0.2%，起到增加絮凝剂加入量的目的。

4.3 优化后效果

4.3.1 减少了絮凝剂的加入量

在争产生产过程中，取消了絮凝剂二次稀释系统的工艺，就消除了因二次稀释系统堵塞及水流量波动带来沉降性能变差的影响。沉降性能只与来料及添加量有关。一般情况下，溶出来料是非常稳定的，只用调整絮凝剂的投加量就可以。絮凝剂的稀释浓度稳定，在确保生产稳定的前提下，根据浮游物指标，调整絮凝剂添加量。如果沉速不好，肯定是絮凝剂加入量少；而沉速好，就可以将絮凝剂降低，节省絮凝剂用量。此优化排除了由于稀释比例不对而盲目认为是絮凝剂加入量过少引起的沉速降低，即降低了絮凝剂的使用量也减少了劳动强度，对快速有效判断异常原因以及调整生产运行都起到很好的效果。

4.3.2 提高了分离槽的沉降性能

稳定了絮凝剂稀释浓度，根据巡检时对分离槽的沉速的测定数据来调整絮凝剂的投加量，使其达到最佳的沉降性能，达到快速進行液固分离的目的。有效地降低分离溢流的浮游物，增大叶滤机的过料量，提高叶滤机产能；也能减小分离底流的液固比，提高沉降槽的洗涤效率，高效回收赤泥中的附损，减少了消耗。

4.3.3 减少了生产系统中的有机物含量

在排除了絮凝剂二次稀释系统对沉降性能的影响，正常生产过程中，可以真正做到确保沉降性能的前提下，尽可能的少加絮凝剂。由于絮凝剂加入量的减少，减少了铝酸钠溶液中有机物的含量，进一步降低了分解槽中有机泡沫的含量，提高了分解槽的有效容积，确保了分解时间，可以进一步提高分解率和循环效率，降低氧化铝生产能耗。

结语

本文通过阐述分离槽絮凝剂二次稀释系统的作用，通过测定絮凝剂在不同的二次稀释比例下沉降速度，得出最佳的絮凝剂加入浓度。通过对絮凝剂投加工艺进行系统分析，提出了取消絮凝剂二次稀释系统工艺，配制可以达到絮凝剂最佳效果的浓度，使用投加泵直接加入沉降槽中。在沉降槽进料稳定的情况下，只用调节絮凝剂的加入量，就能有效地控制好分离的沉降性能，其优点在于减少絮凝剂的加入量、降低员工的操作强度、提高沉降槽的运行效率，有效减少了有机物进入氧化铝生产系统，起到降本增效的目的。

参考文献

[1]氧化铝生产工艺[M].长沙：中南大学出版社，2010.

[2]毕诗文.氧化铝生产工艺[M].北京：化工工业出版社，2007.