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關鍵詞 沉降槽;氧化鋁;優化;設計;改造;原理;高效化;
中圖分類號:S611 文獻標識碼:A 文章編號:
引言
沉降槽是氧化鋁生產液固分離主要設備之一。清液密度、底流密度、泥層高度三大指標可直接反映沉降槽運行是否穩定。目前,這三大參數皆通過人工取樣來進行分析。由于人工分析時間滯后較大,且勞動強度高,造成系統穩定性較差,嚴重影響產能和產品質量。能否實現三大指標的在線實時顯示就成為提高沉降槽分離效果的主要問題。
一、沉降分離的相關原理
在氧化鋁生產中, 一般采用重力沉降分離的方法對稀釋漿液進行液固分離。沉降速度的大小決定生產能力的大小。稀釋漿液進入沉降槽后, 流動速度慢( 小于 1 5m/ s) , 固體赤泥勻速沉降速度符合斯托克斯沉降終速公式:
式中 v0自由沉降終速, m/ s;
g 重力加速度, 9 81 m/ s;
dp固體顆粒直徑, m;
ρs固體顆粒密度, kg/ m
ρ流體介質密度, kg/ m
µ流體介質的粘度,N s/ m。
由公式( 1) 可知, 赤泥顆粒沉降速度與流體密度粘度系數顆粒直徑 dp有關。通過控制以下幾個參數, 可以提高沉降速度。( 1) 增大顆粒直徑 dρ。首先, 本廠采用高效管道化溶出技術, 溶出率高達 95%, 若增大稀釋礦漿的粒度, 勢必降低溶出率, 對整個生產是不經濟的;而通過添加高效絮凝劑, 優化絮凝劑的成分和配比,可以使小顆粒凝聚加快變大, 提高沉降速度。(2) 改變稀釋漿液的密度 。稀釋漿液密度變小, 粘度相應變小, 沉降速度相應提高。但依靠控制管道化溶出過程來降低稀釋漿液密度, 其稀釋礦漿濃度亦會降低, 將影響溶出產出率; 而通過提高沉降一次洗液流量來降低稀釋礦漿濃度, 又會對沉降槽內清液層造成沖擊, 沉降性能變差, 沉降系統難以穩定運行。所以, 只有在不改變稀釋漿液進料密度的前提下, 利用沉降槽內的上層清液對進料稀釋礦漿進行二次稀釋, 才能使沉降漿液密度變小, 以提高沉降速度, 達到提高沉降槽產能的目的。
二、沉降系統的高效化改造
原沉降系統槽體為單層懸掛式中心傳動沉降槽( 見圖 1) 。據高效沉降槽理論, 普通沉降槽高效化改造包括以下幾方面: 增加槽體直筒邊長度、加大槽底錐度、改進進出料方式、攪拌耙機的高效改造及絮凝劑添加點改造等。改造后結構形式見圖 2。
2.1改造前準備
對老沉降槽的改造通常需要對原有土建基礎部分及槽體壁厚重新檢測及校驗, 本次改造將盡量利用原有的土建基礎結構與槽體鋼板。沉降槽筒體增高后, 容積增大, 設備帶料重量隨之增加; 對新增的荷載部分, 土建專業應對原有基礎進行加固處理。在使用過程中, 沉降槽體槽壁因腐蝕減薄, 整個槽體強度減小, 如果槽體腐蝕嚴重, 則設備無法進行改造利用。在土建基礎及槽壁腐蝕條件允許時, 方可利用原有土建基礎及槽體進行高效化改造。
2.2加高槽體筒體
根據傳統沉降理論, 沉降槽的生產能力 Q 僅與沉降槽面積S 有關, 而與槽深度無關或者影響極小。但是增加沉降槽筒體高度, 能夠增加沉降槽壓縮區物料的壓縮時間, 對降低沉降槽底流液固比具有很大的作用。由于原沉降槽體基礎荷載受限, 槽體帶料總重不得超過土建承受能力, 所以槽體直筒僅加高 500mm。在原沉降槽直筒體距下部 3m 處的位置將筒體切割成兩部分, 然后再將高約 1 65m 的筒體焊接在兩筒體之間( 見圖 2) 。上部筒體和下部筒體的錐體部分繼續使用。因在槽體下層腐蝕嚴重, 導致槽壁鋼板腐蝕速度較快, 故將新加入的 1 65 m 筒體( 槽壁較厚) 焊接于槽體中下部。
2.3增設新錐底
高效沉降槽的顯著特點是底部錐度較大,沉降系統的高效沉降槽錐底為 30 ,沉降槽體大錐底為 10 ( 槽底面與水平面夾角) , 小錐體為 15 ( 見圖1) 。本次改造在原筒體內套中裝設新制作的 25 錐底, 保留原槽體 10 錐底, 用角鋼圈及角鋼支架將新老錐底焊接。這樣, 可以重復利用原有放射形片墻式基礎支撐, 與 10 老錐體底面接觸良好。25 新錐體套接在10 老錐體的內部, 兩錐底夾層內僅為鋼結構支撐部件, 沒有物料。
2.4改進進出料裝置
高效沉降槽的進出料部分是高效沉降的重要組成部分。進料部分根據內循環自稀釋技術, 采用進料筒加文丘里射管和下料筒結構。高效沉降槽的進料內循環自稀釋技術是利用文丘里管( 即利用流股的動能與勢能相互轉化) 控制進料稀釋料漿與沉降槽槽內上層清液混合, 從而達到最佳進料固含, 以提高赤泥沉降速度, 提高沉降產能。內循環自稀釋技術的特征是不改變溶液成分, 不增加沉降槽的總進料量。稀釋液利用沉降槽清液層內的清液, 以降低沉降槽內下料筒的固含, 從而使沉降速度和處理能力大幅度提高。改造時, 文丘里射管徑根據沉降槽處理進料液量和經驗流速計算確定, 二沉降系統的分離槽按照處理 1000m3/ h 的液量, 管徑規格確定為DN500。下料筒的作用為與外部清液層隔離, 使混合物料能夠直接進入沉降槽的沉降過濾帶。根據實際生產清液層高度約 5 m, 考慮到改造后清液層高度增加, 進料筒規格約為 3000 6500。原出料方式為約 1500 的小錐底底部出料, 底流依靠液柱靜壓自流入混合槽。改造后, 沉降槽下部出料將制作成 2000 3000 的下渣筒, 在該小筒體側部開孔出料, 底流直接由渣漿泵打入下一級進料分配頭。底流輸送在增加渣漿泵( 帶變頻) 后, 底流流量實現自動控制。由于高效耙機主軸安裝需在底部固定。小筒體底部需制作土建基礎凸臺, 以支撐主軸分擔槽體液柱靜壓及攪拌機械部分重量。
2.5選用高效化攪拌耙機
沉降槽中耙機的作用為: 壓縮后的底流由耙機耙向下渣筒, 底流由下渣筒側部出料, 耙機緩慢旋動可促進底流壓縮, 但不能引起攪動, 以免影響沉降。本次改造采用浙江恒豐泰減速機制造有限公司的高效耙機, 耙機轉速約 0 152r/ min。該裝置機構簡單,耙機扭矩較原來大, 耙機無需提升。該攪拌耙機運行穩定, 檢修維護方便, 此外, 耙機傳動采用德國FLENDER 減速機。該減速機在河南分公司 2002 年種分槽改機械攪拌時應用于生產中, 至今尚未發生任何故障。設備運轉率提高, 運行平穩, 為沉降槽高效化運行提供了有力保障。
2.6絮凝劑添加改造
選擇高效能絮凝劑是加速赤泥沉降的有效方法之一。目前拜爾法沉降系統使用的高分子絮凝劑多為陰離子型的聚丙烯酸鹽或聚丙烯酰胺的水解產物。在絮凝劑的作用下, 赤泥漿液中處于分散狀態的細小泥顆?;ハ嗦摵铣蓤F, 粒度增大, 因而有效地提高了沉降速率。
絮凝劑的加入量原則上是在保證赤泥沉降速度和澄清度的情況下, 盡量少加。加入量過多, 會增大溶液中有機物含量, 溶液粘度增大, 反而影響赤泥沉降和壓縮性能。而分次且多點加入, 可使絮凝劑有效分散, 與漿液充分接觸, 這樣不僅降低了絮凝劑的用量, 而且可以提高沉降速度和溢流澄清度。原沉降槽在飼料箱上開口加入淀粉類絮凝劑( 如麥麩等) , 絮凝劑在水中溶解性能差, 用量大。本次改造采用高效能絮凝劑( 聚丙烯酸鹽等) , 按照分配比例50% 、25% 、25% 分別在沉降槽的進料管前部、文丘里管中部及下料筒分三點加入絮凝劑。絮凝劑的多點加入獲得了均勻、連續絮凝的效果, 提高了絮凝沉降分離效率, 最終降低了絮凝劑的消耗量。從生產車間的絮凝劑使用量統計分析, 在增加絮凝劑加入點后, 單槽絮凝劑使用量比原來減少了5% 。
三、改造效果
改造后, 二沉降系統單槽的處理能力及指標參數明顯提高, 改造前后工藝參數對比見表 1。
結束語
綜上所述,改造后沉降槽產能提高 60% , 清液層高度提高 20%, 沉降槽底流液固比明顯降低, 沉降系統產能極大提高。因此,沉降槽的優化改造設計為氧化鋁行業的發展提供了強有力的推力。
參考文獻
[1] 楊重愚. 氧化鋁生產工藝學[M] . 北京: 冶金工業出版社, 2010.
——題記
“憂郁是一種高雅的氣質,我見過一種紫色的花是有憂郁氣質的花,滿山坡都是。很素雅,也很清純,有些冰冰的苦香,有點幽幽的青腥。”記得當我第一次看到這段話時非常的喜歡,禁不住要摘抄下來細細地品味。那時的我雖然才13歲卻有著深深的憂郁,我為自己起名叫紫郁。而我的憂郁或是為了一彎弦月,或是為了一只孤雁,或是為了一個浪人。所有的遺憾,悲傷,迷惘都化為凝重的憂郁將我層層包圍。
我在這凍結了微笑的青舂里獨行,偶爾也會和朋友講一點接近內心的東西,但更多的則是沉默。
我不知道這樣的日子持續了多久,我只知道在一個有點寒冷的早晨,在五層高的樓頂,我突然醒悟了,解脫了。望著黑沉沉的夜幕下幾點閃爍的燈火,我突然明白了,快樂就像這夜色中的燈火,縱然微弱但只要它存在,我們所注意的便是燈火了,夜幕也因它而美麗。
工作壓力,生活重擔,人和人之間的信任危機……這些元素令“郁悶的空氣”無處不在。您可能不會把憂郁的情緒和持續疲勞,失眠怕冷,身體不適等情況聯系起來。但是,這些折磨軀體的毛病,可能就是憂郁情緒“惹的禍”。如果不及時采取措施,情況還有可能進一步惡化,發展成為抑郁癥。
上班族的吶喊:累!
您有沒有過這樣的感受?
工作時缺乏動力。回家后什么事都不想做。
沒有食欲。面前是一大桌最喜歡吃的飯菜,卻沒有一個是您想動筷子的。即使勉強吃上幾口,也是味同嚼蠟。
整天懶得動。朋友招呼出去玩時,“累著呢!不想出去。”
不愿講話。下班后,累得和家人都不愿多說一句。
身體的持續疲勞,讓生活失去了激情??墒?,您真的有那么累嗎?
我就碰到過這樣一個老師。她說話老是沒有力氣。下班回家,她對丈夫和孩子經常一整天也說不上兩句話。上課的時候,她還一定要用麥克風。要不然離講臺遠一點的學生就會聽不清楚。她以為是自己身體虛弱的原因。吃了很多補藥,還是解決不了問題。
后來,我了解到,她今年特別渴望爭取到學校唯一的一個特級教師職稱。為此,平時的正常工作就多了一份沉甸甸的壓力。慢慢地,她就產生了憂郁的情緒。通過情緒的調節,很快,她講課就扔掉了麥克風?;氐郊抑校灿辛送盏恼勑︼L生。
失眠者的抱怨:困!
最近,娜娜經常向身邊的每一個人抱怨:“困死我了!”原來,她馬上要面臨畢業考試了。因為學業壓力很大,她常常失眠。白天也就沒有精神去讀書。吃過一些安神補腦的藥物,效果并不明顯。
在我們的生活中,像娜娜這樣的情況并不少見。您可能不知道,很多人失眠只是憂郁情緒的外在表現。情緒的憂郁,會讓人們白天無精打采,不能夠充分地興奮起來。到了晚上,自然也就沒有了高質量的睡眠。這類人一般很長時間都難以入睡。就算睡著了,也老是做夢。而且,他們醒得也早。第二天早晨起來,他們往往是頭昏,胸悶,臉色灰暗。
很多人都體會過失眠的痛苦。但是,多數人并不知道憂郁情緒會引起失眠。實際情形往往是越睡不著越憂郁,越憂郁越睡不著。結果就形成了惡性循環。
女性朋友的困擾:冷!
我的病人中,有不少女性朋友。
有的女性在診室里檢查的時候,衣服解了一件又一件。外面大衣。里面棉襖。棉襖里面有羊毛衫。羊毛衫還穿了好幾件。再加上保暖內衣。她也很無辜:“沒辦法。我冷啊!”
也有的女性來看病的時候,抱怨自己的腸胃不好。她們專門在上腹部圍一個小肚兜,有棉的,有皮的。有的甚至還在肚兜里面塞個熱水袋。
還有的女性,在我問診的時候,雙手一直不停地搓啊搓的。說是手冷。
有的女性怕冷怕到什么程度呢?
明明是三伏天。大家都熱得滿頭大汗。她卻不能吹空調。吹空調的時候,就感覺風在往骨頭里面鉆。也不敢吃冷的。吃個蘋果,她也要放到開水里捂熱了再吃。稍微吃涼一點的東西,馬上就肚子疼。
怕冷怕到這個程度,是什么原因呢7很多時候,不是生理上的原因。憂郁的女性會感覺室溫比實際的低。其實,她這是“心冷”。
情緒俘虜的感覺:疼!
有一次,我遇到一個病人。她的主要癥狀是關節疼痛。經過檢查,排除了類風濕性關節炎的因素。那么,到底是什么原因引起的疼痛呢?深入檢查后,我發現,憂郁的情緒才是她關節疼痛的根源。
朋友和鄰居起初很害怕,甚至一聽到狗鏈撞擊鐵門時的響聲就躲到老遠,悄悄地窺望這個原本不屬于這里卻又突兀地出現的小生靈。每當這時,五月便微微揚起毛茸茸的腦袋,用一雙水靈靈卻帶著憂郁的眼睛盯著看上幾秒,那種憂郁的溫潤如同深澗的潭水,直擊你的心房。 狗的眼睛竟是憂郁的。也許正是出于這種憂郁攜并而來的溫存,鄰居們漸漸接受了這個奇妙的小生靈。
眼睛里的憂郁也許是命中注定的。當女孩第一眼瞧見那只有兩個滾圓眼球、打起鼾來白眼翻翻、著一身質地順滑光潔的棕色皮毛的五月時,便不知不覺地把它當成一個可以逗樂、可以制造惡作劇、可以發泄怒氣的對象。因為五月從來不會還擊它的主人,它總是一邊向后退,一邊兩眼疑惑地看著它的主人,保留著動物的本分。
直到仲夏一個悶熱的夜晚,父親嫌狗不太方便,便打算花一點小錢送它到南京軍犬研究所過兩個月,等到天涼再說。女孩望望五月,五月又用憂郁的眼神瞧瞧女孩,女孩故作輕松地聳聳肩,默不作聲。在這份短暫的緘默中,大家似乎都清楚了些什么。
女孩若無其事地在狗窩邊轉悠;
女孩整日把自己關在屋子里,試圖忘記曾擁有并愛過五月;
女孩忍不住常常跑到狗窩邊瞧瞧,五月會不會奇跡般地趴在那兒,然后,心里醞釀著怎樣整這只小畜生。
第四天、第五天――女孩在漫長無邊的等待中承受著一種莫名的孤獨和痛苦。她開始回憶以往:她經常用腳背緊貼五月白嫩的肚皮,感受片刻的溫暖與快樂;她常常用一根細長的蔥,猛地插入熟睡的五月的鼻孔,然后瞧它猛一抬頭,憂郁的眼神中夾雜著無名的驚恐和疑惑,或是用勁打個噴嚏,或是使勁搖晃它獨有的兩只大耳,便暗自發笑;她每天放學回家,都讓興奮得不能自制的五月用濕漉漉的鼻頭觸碰自己的小腿,讓那一刻的癢意和感動流遍全身;她還用自來水灑向五月的臉,讓它像貓洗臉一樣用爪子不停地在面部擦抹,口水直流,于是她獲得片刻的得意……
憶著這些,念著這些,女孩覺得一種負罪感遍布全身,內心隱隱作痛,自己卻又不住地試圖逃避這份痛苦?,F在五月走了,她突然發覺生活中缺少了些什么,整天都在尋找,卻總也找不著。有些東西只有失去了才會珍惜。而這尋找,似乎已經代替了五月的位置,她尋找著,卻已將目標遺忘。
接下來的日子里,女孩再也看不到那憂郁的眼睛,再也聽不到狗鏈撞擊鋁合金框時發出的清脆的“哐當”聲,她再也聽不到五月用小腳“啪嗒啪嗒”從臥室跑到客廳再跑到廚房時的聲響,那種和著心跳節奏的聲響,那種被女孩認為像是父親木屐敲擊地板時厚實而輕巧的聲音,隨著五月的離開一起消失了。
五月以一種最樸素的方式與女孩作了暫時道別??蛇@一道別,卻包含了太復雜的內容。五月的存在不僅簡單地給女孩帶來了輕松和快樂,更讓她感受到一個全新世界中的真善美和最原始的天真與純潔。撇開摩登都市的虛偽與狡詐,那是一種與動物的真切接觸,與自然的渾然合一。
五月走后,不知從何時起,女孩開始會猛地從深夜中驚醒,眼中噙滿淚花;當早晨光著腳跑進衛生間蘸水梳頭時,會猛然想起昔日刁著拖鞋跑來的五月;每當看見父親在傾倒發霉的狗食時,女孩突然好擔心那一頭的五月是否餓著了。
小區漸漸地又恢復了往目的寧靜與平淡。
有人喜歡壯麗的江河,而我卻喜歡變幻極多的海!
早晨,海面是風平浪靜,偶爾會看見成群的大雁飛過,等到太陽出來的時候,漁夫們就出來撲魚了。漁夫們把魚網撒進海里,一邊把船緩緩地移向海中心,成群的大雁們想火箭一樣飛過海面,然后再飛上天空。
輕微的海浪打過來.這時凝望平靜大海.仿佛是到了仙鏡,云遮霧涌。