粉煤灰一步酸溶法固液分离的工艺流程及过滤设备

贾秀丽(神华准能资源综合开发有限公司，内蒙古 鄂尔多斯 017000)

0 引言

一步酸溶法制取氧化铝料液来源于矸石电厂的高铝粉煤灰，将粉煤灰细磨活化，与储酸罐中的盐酸、冷凝水按一定比例配料经过酸浸溶出，再经高温加热与酸反应得到温度在45～90℃之间一定浓度的料液。固液分离是料液由悬浊液变为澄清液，它由六个沉降槽和过滤设备及除铁树脂、除钙树脂、白泥洗涤等组成一个整体沉降过滤车间。

1 沉降分离工艺流程

沉降分离工艺流程如图1所示，粉煤灰料液由溶出车间通过玻璃钢管道输入沉降分离车间的一洗沉降槽，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将五洗料液打入到六洗沉降槽，每个沉降槽中加入絮凝剂进行沉降。沉降后的清液相对原料液固含少，二洗沉降槽的清液由溢流泵通过玻璃钢管道打入一洗沉降槽进行稀释料液，按倒着顺序进行六洗溢流进入五洗沉降槽，五洗溢流进入四洗沉降槽，四洗溢流进入三洗沉降槽，三洗溢流进入二洗沉降槽。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。一洗溢流相对其他沉降槽溢流浮游物小，固含小，它直接由泵通过管道打入固液分离原料车间的稀释槽，起调节料液浓度和温度的作用。六洗底流直接打入喂料槽过100板框滤液进入粗液，白泥排入白泥库进行白泥洗涤。粗液、粗精液一依次过不同目数的板框滤布最后制得浮游物小于等于10mg/L的粗精液二，粗精液二氧化铝料液过树脂制得精液，精液进入下一个浓缩蒸发车间。在沉降工艺链中，氧化铝料液最终由一洗清液和六洗底流打入喂料槽过板框进行过滤实现澄清液和白泥的分离。一步酸溶法制取氧化铝工艺链中对白泥进行白泥洗涤，使其循环利用真正实现“吃干榨净”的目的。

2 固液分离设备

一步酸溶法制取氧化铝固液分离试验不仅是获得最佳数据也是过滤设备的试验，通过试验得到最高效、最适合粉煤灰酸法制取氧化铝的固液分离工艺设备。中试试验所用过滤设备有立盘过滤机、叶滤机、翻盘过滤机、板框压滤机。

2.1 立盘过滤机

立盘过滤机是以真空为过滤原动力，通过真空泵抽吸真空使滤盘两边形成压力差，接触过滤浆料的一侧为大气压，滤面的后面与真空源相同，当料浆通过旋转的滤盘表面时，料液在真空作用下进入真空系统，清液通过管道流入清液槽，固相被截留在过滤介质表面形成滤饼，通过旋转将滤饼从排泥口排出。立盘属于全自动过滤设备，它的优点是可以节省人力，在一步酸溶法工艺最初试验中采用该设备进行固液分离，但经过几次中试认为该设备过滤面积少产量小达不到要求，而且它的真空度不易控制，过滤出的滤饼湿度太大，常常为稀泥状浪费氧化铝料液，所以该设备在一步酸溶法固液分离工艺中基本不用

2.2 叶滤机

图1 固液分离流程

在一步酸溶法制取氧化铝工艺中最初进行固液分离的设备除立盘外还有立式叶滤机。该叶滤机是一种应用于精滤操作的全自动过滤设备，主要应用于氧化铝行业等，该设备效率高，自动化程度高，高效自清洁反冲卸滤饼，滤液指标好。它的工作过程分为进料、滤布挂泥、正常过滤、卸压反冲排泥和液面调整及循环五个步骤。它的工作原理为沉降槽溢流出的氧化铝滤液通过粗液泵由进料管打入筒体罐内，在压力的作用下，滤液中的固体杂质被滤布截留，在滤布上挂泥形成滤饼，滤清液透过滤布经滤咀进入溢流管流入罐体，得到澄清的滤液，滤饼被清液反冲后脱落卸泥，然后叶滤机关闭排泥阀开启溢流阀重新调整液位进入下一轮循环。

一步酸溶法制取氧化铝使用的是全自动叶滤机，它全程自动运行，过滤后用高温软水反复清洗滤布防止白泥堵塞滤布过滤网眼。该设备为立式结构，不仅占用面积小，而且全程封闭运行滤饼自动入指定地点，现场环境干净。叶滤机的过滤效果与粗液的浮游物、pH值、浓度及温度息息相关。在中试试验过程中由于后期有白泥洗涤等工序，要求滤饼的含水率标准高，且它的真空度同立盘一样不易控制，滤液产量小，滤布更换不易，所以叶滤机再后期中试实验中只是作为一种临时备用设备，后期试验没被使用。

2.3 翻盘过滤机

翻盘过滤机是一种连续运转的水平放置圆盘状真空过滤设备，它不同于立盘过滤机、叶滤机属锥体装，它是在水平放置的圆形内外框架上安置若干个独立的扇形过滤盘，滤盘两端通过轴和轴承安装在转盘上。过滤盘的滤室上方配有滤板、滤网、滤布，滤室内侧有出液管，与位于内框架中心的错气盘连接。它的工作原理为电机通过传动装置用装在减速机轴上的星轮与转盘的啮合带动过滤盘进行水平旋转，氧化铝料液由上部加料口分配头连续加入，与真空管相连的滤盘在旋转的过程中在离心力的作用下通过真空压的吸附在滤盘上下形成压力差对料液进行固液分离。过滤后，滤液由出液管流经错气盘至气液分离器流入清液槽，滤饼吸干后翻盘旋转卸料；卸料后过滤盘过滤面用冲洗水管清洗再生，过滤盘复位，进入下一工作循环。过滤机水平回转一周，可以连续完成加料—过滤—洗涤—吸干—卸泥等操作工序。

翻盘过滤机是一种高效的连续运转的真空过滤设备，过滤面积大，处理量多，使用方便连续运转等优点，它操作简单，采用了滤盘倾翻结合压缩空气反吹实现自动卸料，它的卸料比其他刮料的方式更干净、更彻底，而且滤布几乎不发生机械损伤且再生效果非常好。它的缺点是占地面积大、充抽吸真空噪音高而且最重要的是对料液的浓度、温度、及固含和抽吸料液的真空度等有一定的要求，过滤时它的真空度的大小直接影响翻盘过滤饼的干湿程度和氧化铝滤液的浓度，真空度不足，过滤后的泥饼湿度大不易反转脱落，浪费氧化铝料液，所以为了避免铝元素的浪费，在一步酸溶法工艺中一般是在进入树脂粗精液供不应求的状态下使用翻盘过滤机对料液进行过滤来提高清液产量；它在粉煤灰制取氧化铝工艺中不是主用的固液分离设备。

2.4 板框压滤机

在一步酸溶法提取氧化铝循环经济工艺中，中试试验运行中固液分离用的最多的过滤设备是半自动板框压滤机，该设备操作简单、成本低、占地面积小、推动力大、滤饼固含高，固体回收率高及滤液清澈及等优点被大量使用。板框压滤机由交替排列的滤板和滤框共同组成滤室，结构如，滤板的表面为沟槽状，凸出部位接触滤布，压紧板框后滤框和滤板的边角上都有通孔，每一块紧挨着的板框滤布起密封垫片的作用，组装好后的板框构成一个完整的通道；它的工作原理为供料泵将悬浮料液压入滤室，利用过滤介质两面的压力差使粉煤灰悬浊料液强制通过滤板过滤面通道一侧，白泥在滤布的上面形成滤渣，清液由通道孔另一侧流入清液槽。操作过程一般分压紧→进料→过滤→吹扫→排泥→第二个循环。它不同于翻盘、立盘、和叶滤机使用离心脱水过滤，它是利用板框两面的压力差使其直接进行固液分离。压力容易控制，白泥固含符合后序白泥洗涤的标准，铝离子损失小，工人操作省时省力，对整个固液分离工艺浮游物、固含的控制比离心脱水方式进行固液分离容易，合格清液产量大、运行平稳，等优点被大量使用。

一步酸溶法制取氧化铝工艺中固液分离用的板框有20、50、70、80、100、150六种不同程度的板框。20、50、70、80、100、150是指板框的面积尺寸也就是每块板框的过滤面积，板框尺寸不同但滤布的目数可以不同也可以相同。一般情况下，目数越大，孔径越小。在一步酸溶法工艺中，料液在沉降槽分离出的清液浮游物高，先经过目数小的大孔径滤布100板框压滤机过滤进入粗液，粗液再经过孔径较小的150(或80或70)板框压滤机进入粗精液槽一，此时粗精液的浮游物相对粗液较小，然后再过大目数小孔径的50(或20)板框进行过滤进入粗精液槽二，此时的粗精液二较粗精液一要清澈透明，可以完全达到进入树脂系统所要求的浮游物指标。在一步酸溶法工艺中使用的板框压滤机是半自动厢式水平压滤机，自动加压、自动过滤、自动吹扫、手动卸泥。操作简单，卸泥省事省力，被广泛使用。

3 结语

固液分离是由悬浊液变化为澄清液，在整个工艺链中沉降分离起关键性的作用，虽然经过七次中试试验试用了四种固液分离设备，但只有板框压滤机被采用并大量使用。板框压滤机操作简单，运行平稳，过滤后的白泥、滤液完全达到合格标准。争取在后期生产中对板框压滤机不断改进使其由半自动达到全部自动化，使整体产业实现最大化收益。