离心分离技术在熟料溶出浆液分离过程中的应用研究
2019-02-28 10:19:46
在烧结法出产氧化铝工艺技能中,熟料溶出浆液的别离首要选用天然沉降别离技能。可是,该别离技能存在很大的局限性,首先是别离时刻较长,赤泥和铝酸钠溶液会发作二次反响,形成氧化铝和的丢失;其二是在别离过程中对熟料质量、浆液温度、溶液浓度的要求严苛,一旦上述工艺条件发作动摇,粗液固含就会升高,别离目标不稳定;其三是高浓度、高固含的溶出浆液因溶液粘度增大,很难通过天然沉降进行液固别离。因而,通过研讨、探究,寻求一种对熟料溶出浆液进行快速的别离技能是优化工艺目标,改进氧化铝出产技能的迫切需要,对铝工业的开展有重大意义。
本文讨论离心别离技能在熟料溶出浆液中的使用。 1 理论分析 离心别离设备首要有旋流器、离心机等,现就旋流器、离心机和沉降槽对熟料溶出浆液的别离功能进行分析: 核算条件: 熟料溶出浆液的物理参数 颗粒密度:2890kg/m3; 介质密度:1235kg/m3; 溶液粘度;1.116×10-3/m·s。 粒度散布:见表1。 核算中的设备尺度以出产中实践运转的设备尺度为准。 1.1 沉降槽 介质在沉降过程中,不只遭到浮力的作用,并且还遭到阻力的作用,阻力发作的原因:其一是由切应力发作的摩擦力(粘性阻力),其二是颗粒形状引起的压差阻力(形状阻力),一般说阻力是雷诺系数和物形的函数。 当雷诺系数Re≤25时,介质粘性起首要作用;当雷诺系数25Re≤500时,两者都起作用;当雷诺系数Re500时,压差阻力起首要作用。 通过核算颗粒在沉降槽中运动时,雷诺系数小于25,可见粘性阻力较形状阻力对颗粒的沉降速度影响大。 依据斯托克斯规则,悬浮液的雷诺系数小于或等于25时,即颗粒在层流沉降状态下时,自在沉降速度按下式核算: 对接连操作的沉降槽,实践沉降速度的核算公式为: v=1.33qm(1-c0/c1)/ρ浆A⑶ 式中:A———沉降槽的沉降面积,m2; qm———原始矿浆的质量流量,kg/s; c0、c1———原始矿浆的固体浓度和沉渣中的固 体浓度(按分量核算); ρ浆———原始矿浆密度,kg/m3; 1.33———经历批改系数。 已知:沉降槽尺度Φ10.5×4m,ρ浆=1310kg/m3 体积流量Q=200m3/h 沉降槽进料固含=100g/l;底流渣L/S=4.5。 经核算得:dk=4.5×10-5(m)=45(μm) 在不考虑进料和出料对赤泥沉降的影响,不增加絮凝剂时,Φ10.5×4m沉降槽,所能别离颗粒的临界粒径为45μm。 1.2 旋流器 旋流器归于离心别离设备,颗粒在旋流器中不只受重力的影响,并且还要受离心力的影响,沉降速度比沉降槽快。依据公式能够核算出旋流器对赤泥进行别离的临界粒径: dk=0.701×〔μ×g/(ρs-ρ)×vi〕0.5×Do1.5/(Di×He)0.5 式中:μ———溶液粘度,kg/m·s; ρs、ρ———分别为颗粒和介质的密度,kg/m3; He———旋流器的有用高度,m; vi———给料口的均匀流速,m/s; Do———溢流口的直径,m; Di———给料口的当量直径,m。 He=0.74m Do=0.03m Di=0.023m 旋流器处理量Q=8.5m3/h 经核算得:dk=3.01×10-5(m)=30.1(μm) 当颗粒粒径大于临界粒径时,可悉数收回下来,当粒径小于临界粒径于紊流的分散,会形成理论与实践的差异,一般临界粒径以收回率为50%的粒径来表明。 1.3 离心机 物料在离心机内受离心力F=ma=mω2r的作用,使固体颗粒在液层中向转鼓内侧发作位移,堆集的固体颗粒再由螺旋将其推出离心机,完结液固别离。一起在离心力的作用下,悬浮液的固体颗粒更倾向于凝集,使小于临界粒径的微粒凝集变成大颗粒,这种效应也称离心凝集效应。因为凝集效应,对固液的快速别离有促进作用。离心机临界粒径的核算公式: 1.4 沉降槽、旋流器、离心机对赤泥别离的理论分析 从以上别离设备赤泥别离的临界粒径核算公式能够看出,在沉降槽中进料量越大,溶液粘度越大,固液密度差越小,则沉降功能越差,别离时的临界粒径越大。在旋流器中,进料压力越小,即进料速度越小,溶液粘度越大,液固密度差越小,则别离的临界粒径越大,别离作用越差。在离心机中,液固密度差越小,浆液温度越高(即溶液粘度越小),别离作用越差,别离的临界粒径越大。这首要是因为在离心机中是选用布朗运动和分散现象的规则来断定临界粒径的,分散系数D∝温度T,即D=KT/3πμd,微粒在时刻t内的均匀位移h和分散系数之间的关系为h2=Dt,设在时刻t内,微粒于沉降速度v时,所沉降的间隔为h=vt,因为粒子尺度很小,沉降处于层流区域,故: v=d2·Δρ·ω2·r/18μ(球状粒子),所以能够推导出 h=6·K·T/(π·d3·Δρ·ω2·r) 式中:K———波尔茨曼常数,K=1.3805×10-6达因·cm/K; T———温度,K; D———粒子直径,cm; Δρ———固液密度差,g/cm3; ω———转鼓旋转角速度,弧度/秒; r———转鼓半径,cm。 依据有关文献h=0.293d,所以能够推导出 dk=1.734·〔T/(Δρ·ω2·r)〕1/4 从上述公式能够看出离心机在进行液固别离时,进料量对临界粒径影响不大。