CN105829553A - 通过铝土矿的碱性消化制备三水合氧化铝的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种制备三水合氧化铝的方法，包括消化步骤(26)、分离步骤(70)和沉淀步骤(52)，所述分离步骤包括：b1)通过将絮凝剂加入所述料浆并将絮凝剂和料浆混合而预处理来自消化步骤的料浆，b2)在重力沉降容器中沉降所得的絮凝料浆，b3)确定代表所得澄清液中固体颗粒的浓度的测定值，b4)将测定值与预定阈值比较，b5)当测定值小于所述预定阈值时，将所述澄清液直接进料至沉淀步骤(52)，以及b6)当测定值大于所述预定阈值时，将所述澄清液重引入至预处理步骤b1)。一种用于操作所述方法的装置。

Description

通过铝土矿的碱性消化制备三水合氧化铝的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种通过铝土矿的碱性消化制备三水合氧化铝的方法，通常称为拜耳法。具体而言，本发明涉及对分离步骤的改进，所述分离步骤用于处理铝土矿消化后获得的料浆，以将包含溶解的氧化铝的富含铝酸钠的溶液与由未溶解的铝土矿的颗粒形成的不溶性残余物分离。

本发明还涉及通过铝土矿的碱性消化制备三水合氧化铝的装置，具体而言涉及分离步骤中使用的所述装置中的设备，例如重力沉降器。

背景技术

通过铝土矿的碱性消化制备三水合氧化铝的方法通常包括消化步骤、分离步骤和沉淀步骤以及其他步骤。

消化步骤通过使铝土矿与铝酸钠溶液接触而从铝土矿中提取氧化铝，所述消化形成了包括含有溶解的氧化铝的富含铝酸钠的溶液和由未溶解的铝土矿的颗粒形成的不溶性残余物的料浆，所述不溶性残余物也称为红泥。

分离步骤处理消化步骤中获得的料浆，以将富含铝酸钠的溶液与不溶性残余物分离。

沉淀步骤通常称为分解步骤，该步骤对与不溶性残余物分离的富含铝酸钠的溶液进行处理，以使氧化铝以三水合氧化铝的形式沉淀。

图1中示意性地说明的方法代表了已知的拜耳法中由铝土矿制备三水合氧化铝的常规工艺步骤。

参考图1，将铝土矿10进料至研磨步骤12，以便通常在铝酸钠溶液存在下粉碎矿石。将所得料浆14进料至脱硅步骤16。在脱硅后，将脱硅的溶液18和铝土矿的料浆在预热步骤20中预热，并使其与铝酸钠溶液接触，所述铝酸钠溶液由新鲜的铝酸钠溶液料流(未示出)以及铝酸钠溶液再循环料流22提供。将预热的铝酸钠溶液和铝土矿的料浆24进料至消化链中的消化步骤26，其中消化在压力和高温下进行。消化链通常包含一系列的高压釜，料浆在其中循环。在消化过程中，获得了含有富含铝酸钠的溶液和不溶性残余物的料浆。在消化过程中，使料浆通过换热器(未示出)使热量回收进入预热步骤20。然后，将消化所得的料浆28在步骤30中泄压。然后，将仍包括富含铝酸钠的溶液和不溶性残余物的泄压料浆32送入分离步骤，以使富含铝酸钠的溶液与不溶性残余物分离。分离步骤通常包括在重力沉降容器中的倾析步骤或沉降步骤34，在重力沉降容器中使不溶性残余物通过重力与富含铝酸钠的溶液分离。沉降罐通常处于压力下。不溶性残余物从沉降罐的底部以红泥36的形式移出，而富含铝酸钠的溶液(通常称为澄清液)则以所述沉降罐的溢出流38的形式与红泥分离。然后，所述红泥36在逆流洗涤器42中用水40洗涤，以回收铝酸钠。含有很高含量的铝酸钠的第一洗涤器的溢出流44可循环返回泄压步骤30。或者，可将第一洗涤器的溢出流44通过辅助过滤步骤66，然后可将在所述过滤步骤中获得的滤液流67送入下文所述的沉淀步骤52。将洗涤过的红泥46送至处理区。然后，将澄清液的溢出流38通过过滤步骤48，通常称为“红过滤”或“安全过滤”。获得了富含铝酸钠的溶液的澄清滤液，其通常称为过饱和铝酸盐溶液。将与不溶性残余物分离的富含铝酸钠的溶液的料流50(主要基于由过滤步骤48获得的滤液)送入其他步骤以回收氧化铝，所述回收的氧化铝为冶炼级氧化铝。这些步骤包括沉淀步骤和煅烧步骤。通常，在沉淀前，进一步冷却过饱和的铝酸盐溶液料流50以增加溶解的铝酸钠的过饱和度。所述沉淀在包含一系列沉淀器52的分解链中进行，其中将滤液50逐渐冷却以沉淀出三水合氧化铝。所述沉淀通常还包括在分级回路54中进行的分级步骤。将三水合氧化铝的料浆53进料至分级回路并使其从沉淀回路52离去。精细的三水合氧化铝料流56在分级回路54中被分离，并作为晶种循环返回沉淀回路52。在离开分级回路54时，废弃的溶液或余下的溶液58通过蒸发60进行浓缩，并且所得的浓缩液通过循环流22送回消化步骤，而产生的三水合氧化铝62则进入煅烧步骤64。

如图1所示，固液分离步骤通常需要进一步的过滤步骤48以将澄清液中残留的大部分不溶性残余物的颗粒除去。残留的颗粒通常非常精细，因此需要在滤布上使用过滤添加剂或助滤剂68(例如石灰或铝酸三钙)以防止堵塞并改善过滤速率。这同样适用于辅助过滤步骤66。铝酸三钙通常由石灰为原料获得，但是也消耗铝酸钠，因此会降低拜耳法的转化率。因此过滤步骤的设备和操作相当复杂，并导致高资本成本和运营成本。

在已知的拜耳法中，在重力沉降容器后使用过滤确保了在分离过程中产生且将被送入沉淀步骤的过饱和溶液的高纯度。可被所述溶液携带进入氧化铝回收过程的后续步骤(即沉淀步骤和煅烧步骤)的杂质会降低所得氧化铝的纯度，并使得后续氧化铝回收阶段的操作更困难。例如，过饱和溶液中悬浮的无机固体的存在容易导致铁对氧化铝的污染，并导致产品超出熔炼级氧化铝的规格限度。

从重力沉降容器流出的澄清液的溢出流通常具有的非常精细的不溶性残余物的浓度可通过浊度测定来确定，其值具有100mg/L的数量级。因此有必要使用过滤步骤以确保产生的氧化铝具有可接受的铁的纯度。

氧化铝精炼行业已经并且仍然在探寻对拜耳法分离步骤、具体地是对所述分离步骤的沉降步骤的性能的改进，目的是简化过滤步骤的实施和操作并降低相关成本。这些改进通常通过开发沉降步骤前的预处理步骤而获得，包括在不同剂量的和/或不同混合操作的条件下使用不同类型的絮凝剂。

U.S.专利第4,040,954号描述了一种使供应至沉降容器的溶液中悬浮的颗粒沉降的方法，所述方法包括絮凝剂的使用和通过测定沉降容器中不同高度的浊度来控制絮凝剂和供应的液体的相对比例。测量浊度的探头在沉降容器的一定高度上自动上升或下降以抵消浊度预定值的任何漂移，所述控制通过根据探头高度的任何变化相应地调整絮凝剂的供应而进行。

国际专利申请WO2012/003578描述了一种将絮凝剂加入至料浆中并将絮凝剂和所述料浆混合以获得絮凝的料浆的预处理步骤。在所述预处理步骤中，所述混合在连续的阶段中通过选择在早期阶段比后续阶段更高程度的混合而完成。该预处理步骤通过制备一种溢出流来改善沉降步骤的性能，所述溢出流从重力沉降容器溢出并具有较低浓度的固体颗粒。

即使存在改善重力沉降步骤的方法，例如通过使用上述絮凝剂预处理，在重力沉降步骤后总是还使用过滤步骤，因为所述过滤步骤起着防止任何生产损失或产品污染的安全网的作用，以防止沉降步骤和/或其预处理中可能遭遇的可靠性问题。

需要通过简化分离步骤和降低其相关的资本成本和运营成本同时使产出的氧化铝的纯度和操作的可靠性保持在可接受的标准内来改进分离步骤。

发明内容

本发明的申请人对分离步骤进行了研究和开发工作，并发现了一种通过开发一种用于控制澄清液的质量和管理不合格澄清液的流程以及通过使该流程与有效的絮凝剂预处理步骤结合来改善分离步骤的性能的方法。

本发明提供一种通过铝土矿的消化来制备三水合氧化铝的方法，包括：

-消化步骤：用铝酸钠溶液消化所述铝土矿，以获得包括含有溶解的氧化铝的富含铝酸钠的溶液和由未溶解的铝土矿的颗粒形成的不溶性残余物的料浆；

-分离步骤：处理所述料浆，以将富含铝酸钠的溶液与不溶性残余物分离；和

-沉淀步骤：处理所述富含铝酸钠的溶液以沉淀三水合氧化铝，

所述方法的特征在于，其包括：

b1)在预处理步骤中预处理料浆，通过将絮凝剂加入所述料浆并将絮凝剂和料浆混合以获得絮凝料浆，

b2)在重力沉降容器中沉降所述絮凝料浆，以制备澄清液和浓稠的不溶性残余物的料浆，

b3)在测量步骤中，确定代表澄清液中固体颗粒的浓度的测定值，

b4)将测定值与预定阈值比较，

b5)当测定值小于所述预定阈值时，将所述澄清液直接进料至沉淀步骤，以及

b6)当测定值大于所述预定阈值时，将所述澄清液重引入(redirect)预处理步骤b1)。

铝土矿的消化也可称为所述铝土矿的腐蚀。

优选地，预定阈值为10mg/L。这相当于在沉淀步骤可允许的且符合氧化铝杂质标准的最大固体颗粒含量。此固体颗粒含量目标是基于实验数据和过程模拟的。

本发明的方法提供了显著简化的分离步骤，其基本上通过重力沉降进行，且不需要使用过滤步骤。本发明的方法提供了一种处理不合格澄清液以避免具有不可接受的纯度的氧化铝的产生和/或避免在分离步骤之后的氧化铝回收步骤的操作中事故的发生。

根据本发明的一个方面，分离步骤还包括：

-当测定值小于预定阈值时，将澄清液的溢出流从重力沉降容器的第一溢出口取出以直接进料至沉淀步骤c)，以及

-当测定值大于所述预定阈值时，将不合格的澄清液的溢出流从所述重力沉降容器的第二溢出口取出以重引入至预处理步骤b1)。

具有两个独立的溢出口，意味着有两条独立的管线，一条连接至沉淀步骤，另一条连接至预处理步骤。

优选地，当测定值大于预定阈值时，分离步骤还包括停止从第一溢出口取出溢出流。在第一溢出口和沉淀步骤之间的管线上通常有阀门。该阀门只有当操作超出规定限度时，即当测定值大于预定阈值时，才保持在闭合位置。由于阀门关闭的时间应该短，因此没有时间形成污垢(scale)，阀门的开启也不会受到污垢的妨碍。

优选地，在延迟后获得重引入的澄清液。该延迟能提供一些时间以在进行分离步骤前作出反应。在使用第一溢出口和第二溢出口的实施方案中，第二溢出口高于第一溢出口，该延迟就是两个溢出口之间的垂直距离的函数。

根据本发明另一优选的方面，步骤b6)中将澄清液重引入至预处理步骤b1)通过缓冲罐进行。换言之，步骤b6)中将澄清液重引入至预处理步骤b1)可通过用于积累不合格澄清液和稳定所述不合格澄清液的稳定化装置进行，以防止氧化铝的沉淀，所述稳定化装置通常包括缓冲罐。在缓冲罐的停留为进行分离步骤、更具体而言为所述分离步骤的预处理步骤提供了更多时间。

优选地，第二溢出口的位置高于第一溢出口，将不合格的溢出流通过与缓冲罐开放式连通(opencommunication)的重引入管线(redirectingline)重引入至预处理步骤b1)。第二出口和缓冲罐之间的管线中不需要设阀门。由于没有阀门，因此没有污垢对阀门操作、具体而言对阀门开启带来不利影响。

优选地，将澄清液从缓冲罐的下部引入。从罐的下部引入澄清液能防止缓冲罐中不合格澄清液的冷却和氧化铝的沉淀。已发现，如果将不合格澄清液从缓冲罐的上部引入，则由于其与空气接触或通过蒸发而易于冷却，从而促进了氧化铝在所述罐中的沉淀。

优选地，该方法包括向所述缓冲罐中注入蒸汽以稳定液体并防止氧化铝的沉淀。

或者或结合地，该方法包括在缓冲罐中维持最小量的苛性钠，以稳定液体并防止氧化铝的沉淀。苛性钠的最小量相当于加入至不合格澄清液中的苛性碱的量，以使氧化铝与苛性钠的重量比降低到预定值，例如0.60。苛性钠的最小量显然取决于其浓度。

测量步骤b3)通过将澄清液的次级流取出并连续地测量所述澄清液的次级流的浊度而进行。浊度的测量通常通过测量光穿过澄清液的样品柱的衰减而实现。用于对浊度定量的单位通常为散射浊度单位(NephelometricTurbidityUnits)，或相应的首字母缩写NTU。由浊度的测定值确定澄清液中固体颗粒的浓度通常需要预校准。可对澄清液的次级流进行处理以防止在管线中结垢，例如通过加入苛性碱或可减少结垢的任何其他类型的添加剂。也可升高管线的温度以防止氧化铝在管线中沉淀。

根据本发明的一个方面，预处理步骤b1)包括：

-料浆与至少部分的絮凝剂的初始混合步骤，

-重力沉降容器的料浆进口装置中料浆与絮凝剂的最后混合步骤，用于将所得的絮凝料浆引入至所述重力沉降容器中，所述料浆进口装置包括混合装置，以及

-选择初始混合步骤中的混合速率使其高于最后混合步骤中的混合速率。

预处理步骤的总目标是促进固体材料在料浆中形成聚集物，继而又促进固体材料在所得的絮凝料浆中的沉降。在预处理步骤中将絮凝剂和料浆混合的一个目的是增大料浆中絮凝剂和固体材料接触的可能性。将絮凝剂和料浆混合的另一个目的是维持固体材料在料浆中的分散，优选均匀的分散，所述固体材料包括形成的固体材料的任何聚集物，并使在预处理步骤使用的设备中的固体材料的沉降最小化。将絮凝剂和料浆混合的另一个目的是使聚集物生长到合适的尺寸以促进沉降罐中固体材料(包括固体材料的聚集物)和液体的分离。

根据本发明的一个方面，预处理步骤包括在料浆进口装置(也可称为进料孔)中进行的料浆和絮凝剂的最后混合步骤。

混合速率用来表示施予絮凝的料浆——即料浆中的絮凝剂、料浆中的固体颗粒和已在所述絮凝剂的帮助下形成了固体颗粒的聚集物的固体材料——的剪切强度。固体材料的聚集物也称为絮凝物。混合速率可通过测量搅拌的速度来确定，例如通过测量旋转搅拌器末端的速度确定。

已发现，在不同混合步骤中施加的混合速率不仅对固体颗粒和絮凝剂之间的接触有影响，还对固体材料的聚集物的解体有影响。换言之，有待发现最佳的混合速率。更确切地说，存在一种待施加至料浆的不同混合速率的顺序，以使固体颗粒和絮凝剂之间的接触和/或防止固体材料的聚集物的解体最佳化。如果混合速率太低，固体颗粒和絮凝剂之间的接触就不够。如果混合速率太高，已经聚集的固体颗粒就容易解体。通过选择初始混合步骤中的混合速率使其高于最后混合步骤中的混合速率，出人意料地发现在重力沉降容器中的随后的沉降步骤的性能得到显著改善。

预处理步骤还可包括在该步骤的过程中絮凝剂剂量率的改变。预处理步骤可包括选择在该步骤的早期阶段比在该步骤的后期阶段更高的剂量率。

不囿于任何理论，似乎上述混合速率的选择和剂量率的变化可进一步加强在预处理步骤的早期阶段固体颗粒和絮凝剂接触的可能性，并在絮凝的料浆中进一步促进聚集物的形成，同时维持一种固体材料(包括可形成的任何聚集物)的分散体。

已发现，包括以高混合速率向至少一个上游罐中加入絮凝剂和以低混合速率向下游罐或重力沉降罐的料浆进口装置中加入絮凝剂的预处理步骤可显著地改善分离步骤的性能。

这种加入絮凝剂的流程的影响一方面可通过考虑在絮凝的料浆的沉降步骤的过程中产生的澄清液的澄清度或其不溶性残余物的浓度来评估，另一方面可通过考虑在所述分离步骤的过程中絮凝的料浆的沉降速率来评估。

就澄清液的澄清度而言，在重力沉降容器的表面获得澄清液具有的不溶性残余物的浓度的数量级为10mg/L，这比使用常规絮凝预处理步骤时小得多。

就絮凝的料浆的沉降速率而言，这确实是要考虑的重要参数，因为所述沉降速率与分离步骤中使用的沉降罐的效率相关。本发明的方法显然想要在工业规模的装置中使用，絮凝预处理需要以使沉降速率最大化的方式运行。特别地，本发明的方法在固体/液体分离步骤中需要与高速率倾析器的使用兼容。

因此，所得的澄清液中固体颗粒的量显著降低，因此不需要过滤步骤，并且可将该澄清液直接进料至沉淀步骤。

优选地，初始的混合步骤包括将料浆传送通过第一混合装置和第二混合装置。

优选地，料浆进口装置的混合装置包括至少一个旋转搅拌器。搅拌器端头的速度可调节至0.3m/s至0.7m/s之间。

优选地，重力沉降容器的料浆进口装置具有料浆开口，通过该开口将絮凝的料浆引入至重力沉降容器中，将絮凝的料浆引入至重力沉降容器的速度保持在100m/h至150m/h。

可通过进料孔的料浆开口的横截面来区分所述料浆的流速，从而确定絮凝的料浆被引入至重力沉降容器的速度。将絮凝的料浆引入重力沉降容器的速度保持在上述的范围内，确保该速度不会太低以将絮凝的料浆的固体材料分配至重力沉降容器的大部分内体积中，并且确保该速度不会太高以防止对固体材料的聚集物的磨损和对澄清液的夹带。

根据本发明，提供一种通过消化铝土矿制备三水合氧化铝的装置，所述装置包括：

-消化装置：用于使用铝酸钠溶液消化所述铝土矿以获得料浆，

-分离装置：用于处理所述料浆以将富含铝酸钠的溶液与不溶性残余物分离，

-沉淀装置：与所述分离装置连接，用于处理所述富含铝酸钠的溶液以沉淀三水合氧化铝，

所述分离装置包括用于将絮凝剂加入料浆和将所述料浆与所述絮凝剂混合并获得絮凝的料浆的预处理装置，所述分离装置进一步包括用于沉降所述絮凝料浆和制备澄清液的重力沉降容器，所述装置的特征在于，其还包括：

-测量装置：用于确定代表澄清液中固体颗粒的浓度的测定值，

-比较装置：与测量装置功能性连接，用于比较测定值与预定阈值，

-重引入装置：与比较装置功能性连接，当测定值小于所述预定阈值时，用于将澄清液引入至与重力沉降容器直接连接的沉淀装置(153)的进料管线(155)中，以使所述澄清液直接进料至沉淀装置；而当测定值大于预定阈值时，用于将澄清液重引入至预处理装置中。

预处理装置通常与消化装置连接，用于将絮凝剂加入至通过消化装置制备的料浆中并将所述料浆与所述絮凝剂混合。重力沉降容器通常与预处理装置连接，用于使通过预处理装置制备的絮凝的料浆沉降。包括预处理装置和重力沉降罐的分离装置通常与消化装置连接，用于处理消化装置制备的料浆。

连接是指直接连接或间接连接。例如，分离装置或所述分离装置的预处理装置可通过泄压步骤与消化装置间接连接。

根据本发明，所述装置优选包括与重力沉降容器的沉淀装置直接连接的进料管线，当测定值小于所述预定阈值时，用于将所述澄清液直接进料至沉淀装置。

优选地，重力沉降容器包括与沉淀装置的进料管线连接的第一溢出口，当测定值小于预定阈值时，用于取出澄清液的溢出流；重引入装置包括与预处理装置连接的重力沉降容器的第二溢出口，当测定值大于所述预定阈值时，用于取出不合格的澄清液的溢出流。

优选地，重引入装置包括设于沉淀装置的进料管线上的在第一溢出口和所述沉淀装置之间的隔离阀，当测定值大于预定阈值时，将所述隔离阀驱动到闭合的位置。

优选地，第二溢出口设置在比第一溢出口更高的位置。

在本发明的一个实施方案中，重引入装置包括在通往预处理装置的重引入管线中的缓冲罐。优选地，在第二溢出口和缓冲罐之间的重引入管线是开放式连通的。缓冲罐可包括蒸汽注入装置，以稳定液体并防止氧化铝的沉淀。或者，缓冲罐可包括用于在缓冲罐中保持预定量的苛性钠的装置，以稳定液体并防止氧化铝的沉淀。

优选地，测量装置包括浊度探头。浊度探头可安装在与沉淀装置的进料管线连接的用于取出澄清液的第二料流的次级管线上。可探测澄清液的次级流或其上安装了浊度探头的任何管线以升高澄清液的温度来防止管线中氧化铝的沉淀。

根据一个优选的实施方案，预处理装置包括：与消化装置连接的初始混合装置，用于加入絮凝剂并将所述絮凝剂与料浆混合；和安装在重力沉降容器上并与初始混合装置连接的料浆进口装置，用于将所得的絮凝的料浆引入重力沉降容器，所述料浆进口装置包括混合装置，在初始混合装置中的混合速率高于在料浆进口装置中的混合速率。如上所述，料浆进口装置还可称为进料孔。

优选地，初始混合装置包括第一混合装置和第二混合装置。形成初始混合装置的混合仪器可为串联式混合器(inlinemixer)或优选混合罐。

优选地，料浆进口装置的混合装置包括至少一个旋转搅拌器。至少一个旋转搅拌器、优选全部的旋转搅拌器可为桨叶式搅拌器。

优选地，料浆进口装置包括直立的筒壁，所述料浆进口装置的混合装置以圆形区域操作，所述圆形区域的直径为所述直立筒壁的直径的0.4至0.8倍，例如0.6倍。这能使料浆进口装置中的絮凝剂和固体颗粒的接触最优化。

优选地，料浆进口装置包括以使料浆沿切线进料至料浆进口装置而布置的料浆进料管。这能使絮凝料浆沿料浆进口装置的侧壁的速度更缓慢地降低，从而限制对固体材料的聚集物的磨损。

根据本发明的一个实施方案，料浆进口装置的混合装置包括两个旋转搅拌器。这确保了料浆进口装置大部分的内体积处在搅拌下。两个旋转搅拌器可分别布置在比料浆进料管更低和更高的位置。这确保了絮凝料浆被进料至料浆进口装置的搅拌区中。

优选地，重力沉降容器的料浆进口装置设有料浆开口，通过该料浆开口絮凝的料浆被引入重力沉降容器，所述料浆开口布置在所述料浆进口装置的底部。这确保了进料至料浆进口装置的絮凝料浆的固体颗粒不会在所述料浆进口装置的底部聚集。这避免了任何的清洁或除垢操作。

根据本发明的一个优选的实施方案，重力沉降容器设有围绕基本上垂直的主轴旋转或往复运动的齿耙，料浆开口相对于所述齿耙的主轴发生旁侧位移。基本上垂直是指齿耙的主轴与垂直方向之间的角度范围为正负5度。齿耙的垂直轴优选与浓稠料浆的出口同心匹配，即所述轴和所述出口均位于所述罐的中心。术语“发生旁侧位移”是指齿耙的垂直轴(或其向上的延伸)不会通过料浆开口，因为该开口相对于该轴水平地发生旁侧位移。正常而言，料浆开口基本上向下开口，因此朝向罐的底部。料浆进口装置可被称为进料孔。更确切地说，其为在进料孔的底部设有料浆开口的垂直朝向的进料孔，所述料浆开口产生了流入至罐中的料浆体中的料浆流。插入装置相对于大体上垂直的齿耙的轴位置意味着其可被称为偏离中心的进料孔。而且，优选地，料浆开口的中心与罐的中心之间的距离为罐的中心与罐的侧壁之间的距离的至少5％，且更优选至少10％。实际上，在罐的中心和侧壁之间，可将料浆开口设置在罐的中心与罐的侧壁之间的距离的50％或更大的位置，并且当然可设置在紧邻罐的侧壁的位置。

优选地，构造料浆进口装置以避免来自紧接料浆开口上游的新鲜料浆中的固体的聚集。料浆进口装置具有紧接料浆开口上游的料浆流的横截面积，并且有利地，料浆开口的横截面积至少为紧接料浆开口上游的进料孔的横截面积的80％。理想地，料浆开口的大小(面积)与紧接料浆开口上游的料浆进口装置的横截面相同，或不会明显地更小。这避免或防止了新鲜料浆中的固体在紧接料浆开口的上游的进料孔中聚集，因为新鲜料浆不会过度地停留在进料孔内。可通过将穿过整个料浆进口装置和料浆开口的新鲜料浆保持在适宜的高流速以防止固体的沉降来避免来自紧接所述开口上游的新鲜料浆的固体在料浆进口装置中聚集。

进料孔相对于重力沉降器的位置防止了固体颗粒的聚集以及浓稠材料的底流的堵塞。另外，这种偏离中心的进料孔与所述偏心进料孔中混合装置的使用结合，能够使得分别在进料孔和重力沉降容器中的不同的混合条件下的操作进行。例如，当进料孔的混合装置包括一个以上安装在同一旋转轴上的旋转搅拌器时，进料孔偏离中心的构造能够设置搅拌器的旋转速度，使其与重力沉降容器中齿耙的速度不同。一般而言，进料孔搅拌器的旋转速度大于重力沉降容器内的齿耙的速度。

根据本发明的一个实施方案，料浆进口装置的混合装置可包括搅拌器，所述搅拌器围绕基本上垂直并相对于齿耙的主轴发生旁侧位移的所述搅拌器的轴旋转或往复运动。基本上垂直是指搅拌器的轴与垂直方向的角度范围为正负5度。

沉降器可设有不止一个的料浆进口装置，它们全部具有相对于齿耙的垂直轴发生旁侧位移的料浆开口。

附图说明

下面结合附图描述了本发明，所述附图非限制性地说明了本发明的装置和方法的实施方案。

图1为根据现有技术的拜耳法的流程示意图。

图2为根据本发明的拜耳法的实施例的流程示意图。

图3表示根据本发明的拜耳法的分离步骤的实施例。

图4表示根据本发明的一个实施方案的拜耳法的一部分，更确切地说，表示从泄压步骤至沉淀步骤的装置的部分设备。

图5表示根据本发明另一个实施方案的拜耳法的相同部分。

图6表示可在本发明的方法中使用的重力沉降器的一个实例的垂直剖面图。

具体实施方式

已知的拜耳法的主要步骤已在以上题为“背景技术”的部分参照图1进行了介绍。当在以下的段落中提及已在图1中示出的方法步骤或相关设备时，使用相同的数字标号。

如图2所示，本发明的方法包括研磨步骤12、脱硅步骤16、预热步骤20、消化步骤26和泄压步骤30，这些与图1所示的已知的拜耳法的步骤相似。由消化26和泄压步骤30得到的泄压料浆32随后被送入分离步骤70，这不同于图1所示的已知的拜耳法的分离步骤34、48。然后，将在分离步骤70中与不溶性残余物36分离的富含铝酸钠的液体50送入沉淀步骤52、54和煅烧步骤64，这再次与图1所示的已知的拜耳法的相似。与图1所示的方法相似地，在逆流洗涤器42中用水40洗涤在分离步骤70中获得的不溶性残余物36，以回收铝酸钠。使第一洗涤器的溢出流44通过辅助过滤步骤66，其中将在所述过滤步骤66中获得的滤液67送入沉淀步骤52。图2所示的方法的分离步骤70主要通过在重力沉降容器中沉降料浆而进行，并不需要在沉淀步骤52、54之前使用过滤步骤。由于在沉降料浆之前料浆的预处理，重力沉降容器表面获得的澄清液具有的不溶性残余物的浓度的数量级为10mg/L。该料浆的预处理与基于澄清液浊度的连续测量的特定控制流程结合，使得所述澄清液的液流50可直接进料至沉淀步骤，同时保持产出的氧化铝的纯度和后续氧化铝回收方法的步骤的可靠性。

如上所述，图2所示的本发明的方法不包括在沉降步骤后的过滤步骤。然而，如果在正常操作中有装置可为所述过滤步骤加设旁路，则本发明的方法在沉降步骤后仍然可包括过滤步骤。这是根据本发明的方法对现存装置进行改进以进行操作的情况。

在任何情况下，本发明不能解释为仅仅在所述沉降罐溢出流和所述沉淀之间删除过滤步骤。本发明的方法还提供与用于处理不合格澄清液的特定装置结合的用于允许有效沉降的预处理装置，从而防止具有不可接受的纯度的氧化铝向沉淀步骤转移。

现参考图3，分离步骤70包括：

-在预处理步骤81中，通过将絮凝剂加入所述料浆并将絮凝剂和料浆混合以获得絮凝的料浆来预处理料浆，

-在重力沉降容器中沉降83所述絮凝的料浆，以制备澄清液和浓稠的不溶性残余物的料浆，

-在测量步骤85中，确定代表澄清液中固体颗粒的浓度的测定值，以及

-将测定值与预定阈值进行比较87。

当测定值小于所述预定阈值时，分离步骤70包括：

-将澄清液的溢出流从重力沉降容器的第一溢出口取出89，以及

-将所述澄清液直接进料91至沉淀步骤52中。

当测定值大于所述预定阈值时，分离步骤70包括：

-停止93从第一溢出口取出溢出流，

-从所述重力沉降容器的第二溢出口取出95不合格的澄清液的溢出流，以及

-将所述澄清液重引入97至预处理步骤81。

图4和图5图解说明了本发明的方法和装置的两个实施方案。阐释的方法集中在拜耳法的分离步骤上，更确切地说，从拜耳法的泄压步骤到沉淀步骤。

参考图4和图5，将来自消化步骤的料浆流101在一系列的闪蒸罐中闪蒸冷却至环境温度和环境压力。为简化流程，只显示了泄压步骤的最后一个闪蒸罐103，其具有料流出口105。将包含富含铝酸钠的溶解的氧化铝的溶液和由未溶解的铝土矿的颗粒形成的不溶性残余物的泄压的料浆107用泵109泵送至预处理步骤，在其中通过加入絮凝剂并混合絮凝剂和所述料浆而对其进行处理。

预处理步骤包括使用第一部分的絮凝剂的初始混合步骤，所述初始混合步骤包括使料浆通过第一混合罐111和第二混合罐113。将第一部分的絮凝剂通过第一絮凝剂进料管线115加入至介于泵109和第一混合罐111之间的管线中，以及通过第二絮凝剂进料管线117加入至介于所述第一混合罐111和第二混合罐113之间的管线中。絮凝剂可为任何合适的絮凝剂，例如聚丙烯酸酯或氧肟酸盐。这样的布置可根据方法需求改变絮凝剂的剂量率。第一混合罐和第二混合罐111、113都配置有分别为121、123的旋转搅拌器。旋转搅拌器121、123可具有可变的驱动，使其能根据方法需求在各个罐中以不同的速率旋转搅拌器。预处理步骤的第一混合罐和第二混合罐111、113串联布置，其中处理过的料浆进口位于所述罐的上半部分，处理过的料浆出口位于所述罐的下半部分。料浆顺次流过混合罐111、113，以使100％的料浆流过每个罐。

进行预处理步骤以获得絮凝的料浆，然后将絮凝的料浆引入重力沉降容器125中，料浆的絮凝使其在重力沉降容器中具有更好的沉降性能。

预处理步骤还包括用于将料浆与絮凝剂混合的另外的混合步骤(下文中称为最后混合步骤)，所述最后混合步骤在重力沉降容器125的料浆进口装置(通常称为进料孔127)中发生。将第二部分的絮凝剂通过另一絮凝剂进料管线129加入至介于第二混合罐113和进料孔127之间的管线中。此外，可根据方法需要改变通过管线129添加的絮凝剂的剂量率。

进料孔通常用于将所得的絮凝的料浆引入至所述重力沉降容器中。根据本发明的一个方面，进料孔127被用于将絮凝剂与料浆进一步混合，并因此包括混合装置，例如旋转搅拌器。更确切地说，进料孔127的混合装置包括安装于同一轴上的两个旋转搅拌器131，以确保所述进料孔的大部分内体积处于搅拌下。旋转搅拌器131可具有可变的驱动。两个旋转搅拌器131分别布置于相对于料浆进料管133更低和更高的位置，以确保使絮凝的料浆进料至进料孔的搅拌区。

已发现，在重力沉降容器125中的沉降步骤前恰好使絮凝剂与料浆混合，会显著改善分离步骤的性能。当在第一混合罐和第二混合罐111、113中的混合速率高于在进料孔127中的混合速率时，甚至会更加改善分离步骤的性能。换言之，使最后混合步骤中的混合速率降低，并使此最后的混合步骤恰好在所得的絮凝料浆的沉降步骤之前进行，能获得澄清液，所述澄清液中固体颗粒在料浆中的量减少，例如小于10mg/L。

将旋转搅拌器131端头的速度调节到0.3m/s至0.7m/s之间。进料孔127具有料浆开口135，絮凝料浆通过该料浆开口被引入至重力沉降容器中。料浆开口135布置在进料孔127的底部，以防止在所述进料孔的底部的聚集。将引入至重力沉降容器中的絮凝料浆的速度保持在100m/h至150m/h，以将固体材料送入重力沉降容器125的大部分内体积中并防止聚集的固体材料的磨损。

进料孔包括垂直的筒壁137，旋转搅拌器以环形区域操作，所述环形区域的直径约为所述垂直的筒壁的直径的0.6倍。布置料浆进料管133，使料浆沿切线进料至料浆进口装置。重力沉降容器125设有齿耙141，料浆开口135相对于耙的主轴产生旁侧位移。该构造意味着进料孔127中搅拌器131的轴与齿耙141的轴不同，从而使进料孔搅拌器131的旋转速度与耙141的旋转速度不同。

絮凝料浆的固体组分和液体组分在重力沉降容器125中分离，而在所述容器顶部得到澄清液并在所述容器的底部得到浓稠料浆。

重力沉降容器上设有通过管线155与沉淀装置153连接的第一溢出口151。在管线155上布置有浊度探头157，用于确定澄清液的次级流159的浊度的测定值。管线155还装备有隔离阀161。隔离阀161通过过程控制装置163与浊度探头功能性连接，所述过程控制装置163包括用于将测定值与预定阈值进行比较的装置，所述预定阈值优选地等于澄清液中10mg/L数量级的固体材料含量。

重力沉降容器上还设有与预处理步骤连接的第二溢出口171。第二溢出口171通过重引入管线173与缓冲罐175直接连通。直接连通是指没有装置会阻断所述管线中的流动。第二溢出口171的位置比第一溢出口151更高。

在正常运行中，即当浊度的测定值小于预定阈值时，将澄清液的溢出流从第一溢出口151取出并通过管线155直接进料至沉淀装置153。当测定值小于预定阈值时，过程控制装置163保持隔离阀163开启。

在异常运行中，即当测定值大于预定阈值时，隔离阀163通过过程控制装置163驱动到闭合位置，由此停止从第一溢出口153取出溢出流。然后，澄清液通过第二溢出口171和介于第二溢出口171与缓冲罐175之间的重引入管线173被自然地重引入至预处理步骤。

由于第二溢出口171的位置高于第一溢出口151，因此不需要在重引入管线173上设置阀门。这防止了可能在阀门上形成的对阀门的开启操作特别不利的任何结垢。就隔离阀161而言，其仅在异常运行中保持关闭。由于隔离阀161保持关闭的持续时间通常有限，因此没有时间形成结垢，隔离阀161的开启也应该不会被结垢的存在所妨碍。

在图4和图5分别代表的两种实施方案中，当测定值大于预定阈值时，通过缓冲罐175将澄清液重引入预处理步骤。重引入的澄清液可被称为不合格澄清液。在缓冲罐中的停留时间为分离步骤进行的操作提供更多时间，且更特别地为进行所述分离步骤的预处理步骤提供更多时间。在这两种情况下，将澄清液从缓冲罐175的下半部分引入，以防止不合格澄清液的冷却，而不合格澄清液的冷却会导致氧化铝在所述缓冲罐中进行不利的沉淀。在这两种情况下，可通过装配有泵183的管线181和通过泄压步骤的闪蒸罐103的底部将不合格澄清液从缓冲罐175的底部重引入预处理步骤。

在图4的实施方案中，料流通过料流注射器185被注入缓冲罐，以稳定液体并防止氧化铝在所述缓冲罐中沉淀。

在图5的实施方案中，在缓冲罐中维持最小量的苛性钠187，以稳定液体并防止氧化铝在所述缓冲罐中沉淀。确定苛性钠的最小量以使氧化铝比苛性钠的重量比降低到预定值，例如0.60。

现参考图6，除拜耳法的背景外，现对可用于本发明方法或装置的重力沉降器的上述特征作更详细的描述。实际上，所表示的重力沉降器可用于倾析或增稠任何类型的矿物料浆。这些重力沉降器通常被称为压力沉降器、澄清器、分离器、增稠器或深度增稠器。

重力沉降器201包括用于容纳和倾析料浆体以形成下层增稠料浆和上层澄清液的容器或罐203，所述罐包括侧壁205、底部207和顶部209、在罐的底部用于增稠的料浆的出口211、靠近罐的顶部用于澄清液层的第一溢出口213以及靠近罐的顶部用于将新鲜的料浆引入罐的还称为进料孔的料浆进口装置215。重力沉降器包括具有旋转齿耙217的形式的中央搅拌器，旋转齿耙217被电动机219操纵，电动机219通常具有垂直的轴，搅拌器围绕该轴旋转或往复运动。所述耙由具有许多角度向上的沿径向延伸的臂223的直立的中央垂直旋转轴221构成，所述许多角度向上的沿径向延伸的臂223形成与中央旋转轴坚固地连接的齿。

通常通过加入絮凝剂预处理料浆，且所得的絮凝料浆在罐内聚集至上表面231靠近罐的顶部209。泥浆絮体(mudflocs)沉降形成下层浓稠泥浆233和上层澄清液235。当齿耙217围绕其中央垂直旋转轴239旋转时，其在絮凝固体(活性泥浆)中形成通道，使水溢出至表面并因此促进泥浆的稠化。将浓稠的泥浆从底流出口211取出。第一溢出口213被设计为在正常运行中运作，即当澄清液的澄清度符合目标规格时运作。隔离阀通常设在与第一溢出口213连接的管线上。在异常运行中，即当澄清液的澄清度超出目标规格时，隔离阀被驱动到闭合位置。

重力沉降罐201包括位置高于第一溢出口213的第二溢出口241。第二溢出口241设计为用于在澄清液的澄清度超出目标规格时取出不合格的澄清液的溢出流。第二溢出口241通常连接至该方法中使用重力沉降罐的上游部分，例如用于将絮凝剂加入至待处理的新鲜料浆并将所述絮凝剂和所述新鲜料浆混合的预处理步骤。由于第二溢出口241的位置高于第一溢出口213，因此不需要在与第二溢出口连接的管线中设置阀门，并且第二溢出口可直接与该方法中回收不合格澄清液的上游部分连通。因此，由于没有阀门，所以不存在污垢对阀门操作、具体而言对阀门开启的有害影响。

进料孔215设有混合装置，即安装在同一轴253上的两个旋转桨叶式搅拌器251。使用两个以上旋转搅拌器是为了确保料浆进口装置的大部分内体积被搅拌。进料孔215具有直立的筒壁255。旋转搅拌器251以圆形区域操作，该圆形区域的直径为直立的筒壁255的直径的0.4倍至0.8倍，例如0.6倍。该构造使得料浆进口装置内絮凝剂和固体材料之间的接触最优化。

进料孔215具有料浆进料管257，料浆进料管257被布置为使料浆沿切线进料至料浆进口装置。这使得料浆旋绕(swirlaround)进料孔的内侧，并使絮凝料浆沿着料浆进口装置的侧壁的速度更缓慢地降低，从而限制对固体材料的聚集物的磨损。这还使罐体205中的流动最小化，并有助于在料浆进入罐体前在进料孔中混合料浆和絮凝剂。两个旋转搅拌器251分别布置在比料浆进料管更低和更高的位置，以确保絮凝料浆进料至进料孔215的搅拌区。

进料孔215具有将絮凝料浆引入重力沉降罐中的料浆开口261，所述料浆开口布置于所述进料孔的底部。这确保了絮凝料浆的固体颗粒不会聚集在进料孔的底部。

料浆开口261相对于齿耙217的主轴221发生旁侧位移。因此，进料孔相对于中央垂直轴和齿耙旋转轴221发生旁侧位移。换言之，进料孔不位于紧邻中央齿耙旋转轴221的位置。因此，获得的优势是，减少了粗糙颗粒在底流出口211的区域中齿耙217的底部附近聚集的趋势。进料孔相对于重力沉降罐的这样的构造还防止了固体颗粒的聚集以及浓稠材料底流的堵塞。另外，该偏离中心的进料孔与所述偏离中心的进料孔中的混合装置的结合使用，使分别在进料孔和重力沉降容器中的不同的混合条件下的操作能够进行。例如，当进料孔的混合装置包括一个或更多个安装在同一旋转轴上的旋转搅拌器时，偏离中心的进料孔的构造使得能够设置搅拌器的旋转速度，使其不同于重力沉降容器中的齿耙的速度。一般而言，进料孔搅拌器的旋转速度大于重力沉降容器内齿耙的速度。

由于取消了过滤步骤，本发明的方法和装置提供了一种非常简化的分离步骤。在正常操作中，在直接进入沉淀步骤的澄清液中，不溶性残余物的固体颗粒的浓度具有可可靠地长时间保持的高水平的纯度，因此分离步骤后的氧化铝的回收步骤可在极有限的干扰下运行。

实施例1

为测量和对比当取消现有技术拜耳法的过滤步骤48从而用本发明的分离步骤70替换现有技术拜耳法的分离步骤34、48时对氧化铝质量的影响，进行了两组试验。

进行第一组试验，重复现有技术拜耳法的操作条件。磨碎的铝土矿和废弃的铝酸钠溶液均从工业的氧化铝精炼厂取样。

在第一组试验的第一次循环中，将取样的铝土矿和溶液与石灰一起混合，加入的石灰的重量等于0.1重量％的铝土矿。然后，将所得的料浆在80℃下在6小时内转移至搅拌的泄压容器中，以重复预脱硅步骤的条件。然后，将所得的预脱硅的料浆转移至另一泄压容器，并在145℃下保持45分钟。然后，将所得的消化的料浆冷却，随后置于恒温浴中的具有絮凝剂的量筒中，从而重复澄清步骤。然后，将从所述料浆回收的澄清液与铝酸三钙混合，之后将其在真空过滤器中过滤以获得滤液。将三水合氧化铝的晶种加入滤液中，并将所得混合物引入旋转浴，保持20小时，其中将温度控制在60℃以重复沉淀步骤。然后通过过滤回收三水合氧化铝，并将所得的废弃的铝酸钠溶液随后用于第二次循环中。

在第一组试验接下来的三次循环中，执行与第一次循环相同的试验操作，其中初始步骤为将前次循环中回收的废弃的铝酸钠溶液与另一磨碎的铝土矿样品和相同量的石灰混合。

在第二组试验中，除将消化的料浆进行预处理并且取消过滤以外，重复以上操作。消化的料浆的预处理通过将所述消化的料浆转移至具有絮凝剂的搅拌容器中并通过将絮凝剂和消化的料浆混合以获得絮凝料浆而进行。在将消化的料浆冷却之后，并在将料浆置于恒温浴中的量筒之前，完成消化的料浆的预处理。

对每个循环结束时回收的三水合氧化铝的样品进行杂质分析，并将结果显示在表1中。此外，对在沉淀步骤前(即滤液)以及沉淀步骤后每个循环结束时的废弃的铝酸钠溶液取样以进行总有机物含量的分析。这些结果显示在表2中。

表1-试验过程中制备的三水合氧化铝中的杂质

表2-溶液中总有机物的含量(g/l)

结果表明，当将现有技术拜耳法的分离步骤34、38替换为新的分离步骤70时，在统计学上对氧化铝的质量和有机物的含量没有显著的影响。但是，在石灰和其他原材料、设备和人力上显著节省了成本。

实施例2

为测试分离步骤70的预处理装置和重力沉降容器，在工业的精炼厂旁构建一个分离试验单元。该分离试验单元包括串联连接的第一混合罐和第二混合罐，每个混合罐都具有絮凝剂引入管线。第二混合罐的出口与重力沉降容器的偏离中心的搅拌的进料孔连接。将料浆流从精炼厂的泄压步骤30取出并进料至分离试验单元。

在第一次试验中，将基于氧肟酸盐的絮凝剂仅加入重力沉降容器的进料孔中，进料孔中不进行任何搅拌。加入进料至分离试验单元的料浆中的絮凝剂的量为100g/t的固体材料。从重力沉降容器取出溢出流，并测得所述溢出流的澄清度平均为43mg/l。

在第二次试验中，将相同的絮凝剂以70g/t的固体材料的剂量加入第一混合罐中，以42g/t的固体材料的剂量加入第二混合罐中，并以28g/t的固体材料的剂量加入重力沉降容器的进料孔中。使第一混合罐中的搅拌器旋转以使所述搅拌器端头的速度保持在1.9m/h。使第二混合罐中的搅拌器旋转以使所述搅拌器端头的速度保持在0.9m/h。使进料孔中的搅拌器旋转以使所述搅拌器端头的速度保持在0.3m/h。测得从重力沉降容器取出的溢出流的澄清度为8mg/l。这样低的澄清度将允许从重力沉降容器取出的溢出流直接进料至沉淀步骤，而不需要任何进一步的过滤。

Claims (16)

1.一种通过铝土矿的消化制备三水合氧化铝的方法，包括：

(a)消化步骤(26)：用铝酸钠溶液消化所述铝土矿，以获得包括含有溶解的氧化铝的富含铝酸钠的溶液和由未溶解的铝土矿的颗粒形成的不溶性残余物的料浆(32)；

(b)分离步骤(70)：处理所述料浆，以将富含铝酸钠的溶液(50)与不溶性残余物(36)分离；和

(c)沉淀步骤(52)：处理所述富含铝酸钠的溶液以沉淀三水合氧化铝，

特征在于，所述方法包括：

b1)在预处理步骤(81)中预处理料浆，通过将絮凝剂(115、117、129)加入至所述料浆并将絮凝剂和料浆混合以获得絮凝料浆，

b2)在重力沉降容器(125)中沉降(83)所述絮凝料浆，以制备澄清液和浓稠的不溶性残余物的料浆，

b3)在测量步骤(85)中，确定代表澄清液中固体颗粒的浓度的测定值，

b4)将测定值与预定阈值比较(87)，

b5)当测定值小于所述预定阈值时，将所述澄清液直接进料(91)至沉淀步骤(52)，以及

b6)当测定值大于所述预定阈值时，将所述澄清液重引入(97)至预处理步骤b1)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，分离步骤(70)还包括：

-当测定值小于所述预定阈值时，将澄清液的溢出流从重力沉降容器(125；201)的第一溢出口(151；213)取出(89)以直接进料至沉淀步骤c)，

-当测定值大于所述预定阈值时，停止(95)从第一溢出口(151；213)取出溢出流，以及

-当测定值大于所述预定阈值时，将不合格的澄清液的溢出流从所述重力沉降容器的第二溢出口(171；241)取出(93)以重引入至预处理步骤b1)。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其特征在于，通过缓冲罐(175)将步骤b6)中的澄清液重引入(97)至预处理步骤b1)(81)。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，第二溢出口(171；241)的位置高于第一溢出口(151；213)，不合格的溢出流通过与缓冲罐(175)开放式连通的重引入管线(173)被重引入至预处理步骤b1)。

5.根据权利要求3或权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述澄清液在缓冲罐(175)的下部引入。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括向所述缓冲罐(175)中注入料流(185)或在缓冲罐(175)中维持最小量的苛性钠(187)，以稳定液体并防止氧化铝的沉淀。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，测量步骤b3)(85)通过取出澄清液的次级流(159)并连续地测量所述澄清液的次级流的浊度而进行。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，预处理步骤b1)包括：

-料浆与至少部分的絮凝剂的初始混合步骤，

-重力沉降容器的料浆进口装置(127；215)中料浆与絮凝剂的最后混合步骤，用于将所得的絮凝料浆引入至所述重力沉降容器中，所述料浆进口装置包括混合装置(131；251)，以及

-选择初始混合步骤的混合速率使其高于最后混合步骤的混合速率。

9.一种通过铝土矿的消化制备三水合氧化铝的装置，所述装置包括：

-消化装置：用于使用铝酸钠溶液消化所述铝土矿以获得料浆，

-分离装置：用于处理所述料浆以将富含铝酸钠的溶液与不溶性残余物分离，以及

-沉淀装置：与所述分离装置连接，用于处理所述富含铝酸钠的溶液以沉淀三水合氧化铝，

所述分离装置包括用于将絮凝剂(115、117、129)加入料浆并将所述料浆与所述絮凝剂混合以获得絮凝料浆的预处理装置(111、113、127)，所述分离装置还包括用于沉降所述絮凝料浆和制备澄清液的重力沉降容器(125；201)，所述装置的特征在于，其还包括：

-测量装置(157)：用于确定代表澄清液中固体颗粒的浓度的测定值，

-比较装置(163)：与测量装置功能性连接，用于将测定值与预定阈值进行比较，

-重引入装置：与比较装置功能性连接，当测定值小于所述预定阈值时，用于将澄清液引入与重力沉降容器直接连接的沉淀装置(153)的进料管线(155)中，用于将所述澄清液直接进料至沉淀装置；而当测定值大于预定阈值时，用于将澄清液重引入预处理装置中。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，重力沉降容器(125；201)包括与沉淀装置(153)的进料管线(155)连接的第一溢出口(151；213)，当测定值小于预定阈值时，用于取出澄清液的溢出流；重引入装置包括与预处理装置连接的重力沉降容器的第二溢出口(171；241)，当测定值大于所述预定阈值时，用于取出不合格的澄清液的溢出流。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，重引入装置包括布置在第一溢出口(151；213)和所述沉淀装置(153)之间的沉淀装置(153)的进料管线(155)上的隔离阀(161)，当测定值大于预定阈值时，将所述隔离阀驱动到闭合的位置。

12.根据权利要求10或权利要求11所述的装置，其特征在于，第二溢出口(171；241)的位置高于第一溢出口(151；213)。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的装置，其特征在于，预处理装置包括：与消化装置连接的初始混合装置，用于加入絮凝剂并将所述絮凝剂与料浆混合；和安装在重力沉降容器(125；201)上并与初始混合装置连接的料浆进口装置(127；257)，用于将所得的絮凝料浆引入重力沉降容器，所述料浆进口装置包括混合装置(131；251)，在初始混合装置中的混合速率高于在料浆进口装置中的混合速率。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，料浆进口装置(127；215)的混合装置(131；251)包括至少一个旋转搅拌器。

15.根据权利要求13或权利要求14所述的装置，其特征在于，重力沉降容器(125；201)的料浆进口装置(127；215)具有料浆开口(135；261)，絮凝料浆通过该料浆开口被引入重力沉降容器，所述料浆开口布置在所述料浆进口装置的底部。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，重力沉降容器具有围绕基本上垂直的主轴旋转或往复运动的齿耙(141；217)，料浆开口相对于所述齿耙的主轴发生旁侧位移。