CN101785940B - 过滤铝酸钠浆料用滤布的在线清洗方法及清洗装置 - Google Patents
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Abstract
过滤铝酸钠浆料用滤布的在线清洗方法及清洗装置，是在水平带式真空过滤机滤布的返回路途上增设装有5～30wt％氢氧化钠溶液的溶洗槽和1～5wt％稀氢氧化钠溶液的清洗槽，滤布先进入溶洗槽中，快速溶解滤布表面和毛细通道中的氢氧化铝结晶，生成铝酸钠进入溶液中；之后进入清洗槽中，滤布上携带的铝酸钠被稀氢氧化钠溶液稀释；实现了消除滤布结硬、再生后使滤布循环使用的目的。本发明原理简明，易于实施，尤其适合于烧结法熟料的快速溶出和固液分离，对抑制二次反应，提高氧化铝和氧化钠回收率，减少赤泥氧化钠含量，提升赤泥利用率提供了新的、重要的技术支持，在氧化铝工业中推广应用将会产生巨大的经济和环境效益。
Description
技术领域
本发明属于氧化铝生产技术领域，涉及自铝土矿或碱石灰烧结法的熟料中溶出氧化铝后的铝酸钠浆料的液固分离技术，特别是涉及铝酸钠浆料液固分离用滤布的清洗方法和清洗装置。
背景技术
从铝土矿中提取氧化铝主要采用拜耳法和碱石灰烧结法。这两种方法中，铝与非铝矿物质的分离，不外乎是使绝大部分铝以铝酸钠的形式进入溶液中，而绝大部分非铝矿物质仍以固相形态存在，经液固分离后，获得铝酸钠溶液和赤泥。
工业上液固分离的方式主要有滤布过滤和沉降分离两种。在使用滤布过滤分离铝酸钠浆料时，不可避免地会发生铝酸钠分解和氢氧化铝在滤布上析出结晶的现象，这些析出的细小氢氧化铝晶体不仅堵塞滤布的毛细通道，还往往造成滤布结硬，致使滤布失去过滤性能，过滤机无法继续作业。所以，时至今日，氧化铝生产中铝酸钠浆料的液固分离主要还是采用沉降槽附带添加絮凝剂的方法。然而，由于沉降分离技术液固接触时间长，增大了二次反应机会，不仅造成氧化铝和氧化钠的损失，而且会导致赤泥中碱含量高，既污染环境，也损害了赤泥的利用。
发明内容
本发明的目的是提供一种过滤铝酸钠浆料用滤布的在线清洗方法，以使滤布能够连续使用，实现氧化铝生产中铝酸钠浆料的快速液固分离。
提供一种适用于上述过滤铝酸钠浆料用滤布在线清洗方法的清洗装置，是本发明的另一发明目的。
本发明的滤布在线清洗方法适用于水平带式真空过滤机，是在过滤机正常运行中完成滤布的溶浸和清洗，以消除滤布结硬，恢复滤布过滤性能的。其清洗原理是以氢氧化钠溶解附着在滤布上的氢氧化铝结晶，使之反应生成铝酸钠进入清洗溶液中，从而达到消除滤布堵塞和结硬的现象。
本发明在线清洗过滤铝酸钠浆料用滤布的具体方法是：在水平带式真空过滤机上滤布的返回路途上增设溶洗槽和清洗槽，溶洗槽内盛装有5～30wt％的氢氧化钠溶液，清洗槽内盛装有1～5wt％的稀氢氧化钠溶液；水平带式真空过滤机过滤铝酸钠浆料后，卸掉滤饼的滤布先通入溶洗槽中，溶洗槽中的氢氧化钠溶液能够快速溶解滤布表面和毛细通道中的氢氧化铝结晶，使之生成铝酸钠并进入溶液中，消除滤布结硬；反应后的滤布再通入清洗槽中，用清洗槽内的稀氢氧化钠溶液清洗溶洗后滤布上携带的铝酸钠，使之与稀碱液快速相渗相混后被稀释，恢复滤布原有的正常过滤性能；清洗后的滤布返回继续用于过滤铝酸钠浆料；以上过程循环进行。
为了增强溶洗槽与清洗槽的溶出和清洗效果，本发明在溶洗槽和清洗槽内均配置有超声清洗器。借助于溶洗槽上的超声清洗器，能够加速氢氧化钠溶液对滤布上氢氧化铝结晶的溶解，并使滤布毛细通道中的氢氧化铝得到溶出；溶洗后滤布进入清洗槽中，在超声清洗器的作用下，滤布上携带的铝酸钠可以与稀碱液快速相渗相混后被稀释。
高的溶洗液温度可以加速氢氧化钠与氢氧化铝反应的进行，同样，高的清洗液温度能够加强滤布的清洗效果。一般地，本发明控制溶洗槽内液温为70～100℃，清洗槽内液温为50～90℃。溶洗槽和清洗槽的液温由可控电加热元件予以加热和保温。
滤布在溶洗槽和清洗槽中的运行速度与在水平带式真空过滤机上的速度是一致的，大约为2～10cm/秒，在这样的速度下，应保证滤布在溶洗槽中的停留时间(穿行时间)不少于12秒，在清洗槽中的停留时间(穿行时间)不少于8秒。这样可以保证滤布的清洗效果。
溶洗槽中溶洗液的使用时间根据滤布的结硬程度确定。一般地，当溶洗液中的游离Na2O浓度小于4wt％时，即可称为乏液，需要抽走50～80％的乏液，并补入相同量的新液。补入的新液可以在储罐中被预加热至70～100℃，溶洗槽的电加热元件自动维持溶洗液的液温在70～100℃。
同样地，清洗槽的稀氢氧化钠溶液在运行过程中被滤布带过来的较浓的氢氧化钠和铝酸钠溶液不断增浓，当清洗槽中清洗液的总氧化钠(氢氧化钠+铝酸钠)浓度大于5wt％时，即需要排出50～80％的清洗液，并补入相同量的新液。补入的新液可以在储罐中被预加热至50～90℃，清洗槽的电加热元件自动维持清洗液的液温在50～90℃。
卸掉滤饼的滤布在通入溶洗槽之前，应先用75～95℃的热水进行淋洗，以去除滤布上粘附的泥浆。
本发明还提供了一种适合于对过滤铝酸钠浆料用滤布进行在线清洗的清洗装置，该清洗装置安装在水平带式真空过滤机上，包括有：
一个溶洗槽，置于水平带式真空过滤机下方，其内盛装有5～30wt％的氢氧化钠溶液，并在槽内设置有托布辊，滤布由托布辊带动，在槽内穿行，槽底设置有排液口，与铝酸钠浆料布料器或铝酸钠滤液收集器管道连通，当溶洗滤布致使溶洗液中游离Na2O浓度降至小于4wt％时，自槽底排液口将槽中50～80％的乏液排出，用泵抽送到过滤机前端的铝酸钠浆料布料器中，或者直接抽送到固液分离得到的铝酸钠滤液中；
一个清洗槽，置于水平带式真空过滤机下方，溶洗槽的后面，其内盛装有1～5wt％的稀氢氧化钠溶液，并在槽内设置有托布辊，滤布由托布辊带动，在槽内穿行，稀碱液排液口设置在槽底，与铝酸钠浆料布料器或铝酸钠滤液收集器管道连通，当清洗滤布致使清洗液中总氧化钠浓度大于5wt％时，自槽底稀碱液排液孔排出50～80％的乏液，乏液可用泵抽送到过滤机前端的铝酸钠布料器中，或者汇入固液分离收集得到的铝酸钠滤液中；
超声清洗器，分别配置在溶洗槽和清洗槽内，用于协助清洗滤布；
电加热元件，分别安装在溶洗槽和清洗槽内，用于对槽内的溶液加热和保温；
碱液储液罐，设置在溶洗槽旁，通过管道和流量控制阀连接溶洗槽，用于向溶洗槽内补加新的5～30wt％的氢氧化钠溶液，在碱液储液罐的底部设有加热组件，用于预热碱液储液罐内的氢氧化钠溶液；
稀碱液储液罐，设置在清洗槽旁，通过管道和流量控制阀连接清洗槽，用于向清洗槽内补加新的1～5wt％的稀氢氧化钠溶液，在稀碱液储液罐的底部同样设有加热组件，用于预热稀碱液储液罐内的稀氢氧化钠溶液。
本发明的过滤铝酸钠浆料用滤布在线清洗方法，为解决长期困扰氧化铝生产中的铝酸钠浆料固液分离重大技术难题提供了一条途径，通过对过滤分离铝酸钠浆料后的滤布进行在线清洗，消除了滤布的结硬现象，完全恢复了滤布的过滤性能，使铝酸钠浆料的快速液固分离成为可能。
本发明的过滤铝酸钠浆料用滤布在线清洗方法原理简明，易于实施，为氧化铝工业实现节能减排降耗提供了新的、重要的技术支撑，尤其适合于烧结法中熟料的快速溶出和快速液固分离。采用熟料干磨成粉，稀碱液快速溶出熟料粉工艺，不仅可以有效抑制二次反应，提高氧化铝和氧化钠的回收率，减少物料运作量，节能降耗，而且还可以大幅减低赤泥的氧化钠含量，减少环境污染，提高赤泥用作水泥原料的掺配率。故本发明在氧化铝工业中推广应用后将会产生巨大的经济效益和环境效益。
附图说明
图1是实施例氧化铝生产中过滤铝酸钠浆料用滤布的在线清洗装置的结构示意图；
图2是在线清洗装置中溶洗槽的结构示意图。
具体实施方式
以碱石灰烧结熟料溶出氧化铝为例，用水或稀碱溶液溶出熟料中的铝酸钠，形成铝酸钠与不溶矿物质相混合的铝酸钠浆料。
如图1所示，将铝酸钠浆料抽送到水平带式真空过滤机1上的布料器2中，浆料被均衡地散布在行走的滤布3上。滤布3匀速行走，浆料中的铝酸钠溶液不断地被抽送到滤液收集盘中，滤布3上的滤饼也不断地被抽干，在此过程中即有一部分铝酸钠由于温度降低和接触空气中的CO2气体等，被分解形成氢氧化铝，在滤布上和滤布的毛细通道中析出结晶。
滤布3运行到水平带式真空过滤机1的尽头，卸掉滤饼，从水平带式真空过滤机1的下方返回。返回的滤布3先经过喷淋头12，以热水冲洗去除其表面上粘附的泥浆，冲洗下来的泥浆水由下面的接水盘11收集排出。接着，滤布3由托布辊7导引进入溶洗槽8中。
溶洗槽8的结构如图2，在槽内设置有2个用于带动滤布3运行的托布辊7，用于加热和保温槽内溶液的电加热元件6以盘管的形式安装在溶洗槽8的底部，其上方还设置有超声清洗器5。
溶洗槽8内盛装有浓度15％的氢氧化钠溶液，并被电加热元件6加热到约为90℃。进入溶洗槽8中的滤布3被氢氧化钠溶液浸泡，并在超声清洗器5的超声波作用下，滤布表层和毛细通道中的氢氧化铝结晶被氢氧化钠溶解生成铝酸钠，并快速与溶液相混而得到稀释。滤布3以每秒8cm的速率穿过长1.8米的溶洗槽8后，滤布3上原携带的绝大部分氢氧化铝转变成铝酸钠后进入溶液中，当滤布3离开溶洗槽8时，已完全消除了结硬现象。
紧接着，滤布3又由托布辊7导引进入一个清洗槽4中，清洗槽4的结构与溶洗槽8相同，只是其中盛装的是浓度3％的稀氢氧化钠溶液。被清洗槽4中温度约为70℃的稀氢氧化钠溶液浸泡，并在超声波的作用下，滤布3上溶出形成的铝酸钠被进一步稀释，在穿越长1.5米的清洗槽4后，滤布3即完全恢复了原有的过滤性能。
恢复了原有过滤性能的滤布3又一次通过水平带式真空过滤机1的布料器2，铝酸钠浆料被均衡地散布在行走的滤布3上，再次开始过滤、喷淋和在线清洗的工作循环。滤布3经周而复生使用，使得水平带式真空过滤机1能够稳定作业，连续完成铝酸钠浆料的快速液固分离。
溶洗槽8中一般选用10～20％的氢氧化钠液，在65～100℃范围内都能迅速有效溶解刚刚在滤布3上析出的细小氢氧化铝晶体。浓度高，溶液沸点高，碱蒸汽逸出的就少，利于改善工况环境。溶洗液的使用时间依据滤布结硬程度确定，一般地，当溶洗液中游离Na2O浓度小于4％时，即需要通过槽底设置的排液口9抽走50～80％的乏液。在溶洗槽8的旁边设置有一个碱液储液罐13，可以借助流量阀通过溶液补给口10向溶洗槽8中补入新液。碱液储液罐13内也设置有电加热元件6，新液在碱液储液罐13中即被预加热至90℃，溶洗槽8的电加热元件6自动维持溶洗液液温在90℃左右。
同样地，当清洗槽4中清洗液的总氧化钠浓度大于5％时，也需要通过槽底的排液口排出50～80％的乏液，新的清洗液由其旁的稀碱液储液罐经流量阀通过溶液补给口导入。新清洗液在稀碱液储液罐中被预热至70℃左右，清洗过程中电加热元件自动维持液温在70℃左右。
溶洗槽8排出的乏液可以直接汇入过滤分离得到的铝酸钠溶液中，也可以泵送到真空过滤机1的布料器2中。
清洗槽4排出的乏液可以采用同上方法处理，也可以用来送至喷淋头12淋洗滤布3去除泥浆，然后接水盘11收集的洗涤液再泵送到真空过滤机1的布料器2中。
经溶洗和清洗后的滤布3由于携带有大量的游离碱，还可以缓减再次过滤时铝酸钠的分解析出现象。
Claims (9)
1.过滤铝酸钠浆料用滤布的在线清洗方法，是在水平带式真空过滤机上滤布的返回路途上增设溶洗槽和清洗槽，溶洗槽内盛装有5～30wt％的氢氧化钠溶液，清洗槽内盛装有1～5wt％的稀氢氧化钠溶液；过滤铝酸钠浆料并卸掉滤饼的滤布先通入溶洗槽中，滤布表面和毛细通道中的氢氧化铝结晶被溶洗槽中的氢氧化钠溶液溶解，生成铝酸钠进入溶液中；出溶洗槽的滤布再通入清洗槽中，滤布上携带的铝酸钠被稀氢氧化钠溶液稀释；清洗再生后的滤布返回循环使用。
2.根据权利要求1所述的过滤铝酸钠浆料用滤布的在线清洗方法，其特征是在溶洗槽和清洗槽内均配置有超声清洗器。
3.根据权利要求1所述的过滤铝酸钠浆料用滤布的在线清洗方法，其特征是控制溶洗槽内液温为70～100℃。
4.根据权利要求1所述的过滤铝酸钠浆料用滤布的在线清洗方法，其特征是控制清洗槽内液温为50～90℃。
5.根据权利要求1所述的过滤铝酸钠浆料用滤布的在线清洗方法，其特征是滤布在溶洗槽中的停留时间不少于12秒。
6.根据权利要求1所述的过滤铝酸钠浆料用滤布的在线清洗方法，其特征是滤布在清洗槽中的停留时间不少于8秒。
7.根据权利要求1所述的过滤铝酸钠浆料用滤布的在线清洗方法，其特征是卸掉滤饼的滤布在通入溶洗槽之前，先用75～95℃的热水淋洗以去除滤布上粘附的泥浆。
8.对过滤铝酸钠浆料用滤布进行在线清洗的装置，安装在水平带式真空过滤机上，包括有：
一个溶洗槽，置于水平带式真空过滤机下方，其内盛装有5～30wt％的氢氧化钠溶液，并在槽内设置有托布辊，滤布由托布辊带动，在槽内穿行，设置在槽底的排液口与铝酸钠浆料布料器或铝酸钠滤液收集器管道连通；
一个清洗槽，置于水平带式真空过滤机下方，溶洗槽的后面，其内盛装有1～5wt％的稀氢氧化钠溶液；并在槽内设置有托布辊，滤布由托布辊带动，在槽内穿行，其槽底设置有稀碱液排液口，与铝酸钠浆料布料器或铝酸钠滤液收集器管道连通；
超声清洗器，分别配置在溶洗槽和清洗槽内，用于协助清洗滤布；
电加热元件，分别安装在溶洗槽和清洗槽内，用于对槽内的溶液加热和保温；
碱液储液罐，设置在溶洗槽旁，通过管道连接溶洗槽，用于向溶洗槽内补加5～30wt％的氢氧化钠溶液；
稀碱液储液罐，设置在清洗槽旁，通过管道连接清洗槽，用于向清洗槽内补加1～5wt％的稀氢氧化钠溶液。
9.根据权利要求8所述的对过滤铝酸钠浆料用滤布进行在线清洗的装置，其特征是在碱液储液罐和稀碱液储液罐内也安装有电加热元件。
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Assignee: Huzhou Hehong Machinery Co., Ltd. Assignor: Shuozhou Runze Investment Development Co.,Ltd. Contract record no.: 2012330000173 Denomination of invention: Method and device for online cleaning filtering cloth for filtering sodium aluminate slurry Granted publication date: 20110907 License type: Exclusive License Open date: 20100728 Record date: 20120413 |
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