CN86107429A - 一种连续生产粗粒氢氧化铝的分级机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种连续生产粗粒氢氧化铝的分级机，由壳体、传动装置、带搅拌机构的竖轴、进料装置、溢流管和底流管所组成。该机可将来自种分末槽的氢氧化铝浆液经搅拌分级达到底溢粒级含-44μ小于7％的粗粒氢氧化铝；溢流经分离后，细粒氢氧化铝返回分解槽作晶种。

这种分级机结构比较简单，分级效率高，比国外单桨机械搅拌分级机的效率高约2～3倍，它除了用于分离含不同粒级氢氧化铝浆液外，也可作为其它细粒料如：铜、锡、铅等矿浆废弃前的选矿设备。

Description

一种连续生产粗粒氢氧化铝的分级机，属于氧化铝厂铝酸钠溶液搅拌分解出料的氢氧化铝浆液通过分级以生产粗粒氢氧化铝的连续分级装置。

众所周知，氧化铝的用途虽然广泛，但是，绝大部份是用作电解铝生产的原料。为适应电解铝厂自动化、节能和环保的技术发展，目前国内外生产比表面积大、强度高的砂状氧化铝供电解使用已成为主要方向，它的粒度是-44μ的数量应小于12%。

生产合格的粗粒氢氧化铝和氧化铝厂的分解、分级、焙烧工序的技术控制条件和设备性能有关。为提高分解粗粒氢氧化铝产出率及产品粒级的合理分配，要求对分解出料的氢氧化铝浆液进行分级的分级机具有分级效率高、产量大和连续稳定进行生产的特性。

我国所用分级设备为通用的水力分级机，它具有结构简单无活动部件的优点，但存在不适应分解出料高固含氢氧化铝浆液的缺点，且分级效率低，不能满足粗粒氢氧化铝生产的要求。在过去的几年内，国内外都对生产粗粒氢氧化铝的分级进行过一些研究。

西德专利2531646叙述了生产氧化铝的方法和设备，专利中研究了适应高浓度、高分解率特殊结构的搅拌分解槽。该槽内设置多级桨叶形状互异的搅拌机构，使槽内浆液分成上、中、下三区。上区为稳定区，悬浮的细颗粒从溢流中带出，中区为搅拌区，使细粒结晶保持悬浮状态，粗粒结晶沉至下区即高固含的粗粒沉淀区，这样既起到搅拌分解作用，又起到分级作用，并以图1及图5至图10作出表述。

美国专利3649184提出氢氧化铝分解工艺，研究了具有分级作用的机械搅拌分解槽的逆流操作的分解工艺，该分解槽上部有一静止区，使细粒的氢氧化铝在该区分离出来，并从溢流中流出，以图5及图2作了简要的表述。

以上具有分级作用的机械搅拌分解槽，其搅拌机构比较复杂，而且是在某种特殊分解工艺中才使用的。

本发明的目的是试图克服已知搅拌分级槽的缺点，提出一种改进的分级设备，即搅拌竖轴用轴承座来固定，搅拌机构只设计一种规格，桨叶只设计很简单的内桨叶和外桨叶。此外增加两项控制技术，其一是搅拌机构的转速可在传动装置上调整;其二是物料可在槽内壁的任意深度上供料。这样只要调整供料口高度或搅拌速度，就可适应进料固含量及粒度的变化，产出粗粒氢氧化铝。

按照本发明，上述目的是通过下述的分级机来达到的，在叙述分级机的内容之前，先介绍分级的依据：我们知道，氢氧化铝粒子在铝酸钠溶液中具有一定的沉降速度，根据斯托克斯定律，在粒子的沉降雷诺数Re＜1，其自由沉降速度可表示为：

Ue＝g（ρs-ρ）dp²/18μ

由上式可知，氢氧化铝粒子的自由沉降速度Ue与其密度ρs及有效粒径dp和溶液的密度ρ及粘度μ有关。当溶液及温度一定时，粒子的沉降速度则取决于它的有效粒径，即粗粒沉降速度大，细颗粒沉降速度小。在具有内外桨叶的搅拌机构作用下，壳体内颗粒浆液则处于大循环的总体搅拌流动状态，每一个粒子除了具有自由沉降的趋势外，又受到上升液流的推力，而获一个向上的运动速度。因此，在一定的溢流量和搅拌速度条件下，当每个粒子的运动处于一种动态平衡状态时，大量的氢氧化铝粒子，按其粒级的大小不同，集合在壳体内不同的高度上，其集合分层状况十分明显。在透明容器中进行试验时，可观察到分层之间具有非常清晰的界面，粗颗粒悬浮集合在壳体的下部，作为底流不断排除;细颗粒悬浮集合在壳体的上部，随溢流带走，从而达到分级目的。

本分级机的内容是：壳体中装有一个围绕垂直的轴线旋转的轴（或称竖轴），垂直于轴上装有3～4级搅拌机构。壳体内分第Ⅰ搅拌区-粗颗粒悬浮区和第Ⅱ搅拌区-细颗粒悬浮区。第Ⅰ区内至少有一级搅拌机构，它带有2～4个搅拌桨叶，每个桨叶都带有内桨叶与外桨叶。在第Ⅱ区内也至少装有一个搅拌机构。竖轴的轴顶与可调速的传动装置相连，轴底用轴承来固定。壳体顶部设分料箱，该箱带有可浸没于壳体内任意深度的进料管。壳体的下部外壁围有保温夹套。

本发明同已有技术相比所具有的优点或积极效果是：

1、单产高。国外单桨机械搅拌分级机在进料固含＜150g/L时，溢流速度高达3～4m³/m²·h，本装置在进料固含200～600g/L条件下，溢流速度可达8m³/m²·h，提高产能2～3倍。

2、分级效率高。在进料固含200～600g/L、粒级-44μ占12～18%，料温40～60℃和搅拌速度8～16r/min的条件下，能连续稳定地从底流产出-44μ小于7%的粗粒氢氧化铝。

3、运行可靠。底流固含可控制在500～800g/L或更高，底流粒级也可以根据需要，在一定范围内加以控制。在整个历时半年试验期间，从未发生过底流堵塞情况;在一定时间内的意外停电之后，也能正常启动。

4、有很大的适应能力，在进、出料中断下，不论壳体内料位高低都可使物料处于悬浮状态，这对生产波动具有较大的适应能力。另外底流和溢流出料的比例可以根据需要调节。

5、结构比较简单，易于操作，转速低，功率小（搅拌1m³物料的功率约为0.016kw），以及维修方便。

作为实施例，本发明的分级机将按下面的附图逐一加以说明。

附图所示为：

图1、搅拌分级机的正剖面图。

图2、沿A-A线的剖视图。

现将图1示出搅拌分级机的结构示意图详述如下：

这个分级机其实就是一个容器或称为圆柱形的壳体[4]，里面安装着一根轴[9]，它围绕着一根垂直的轴线并由传动装置[1]带动旋转，为保持搅拌时的稳定性，在轴[9]的另一端装有底部轴承[10]，垂直于竖轴[9]上装有3～4级结构相同的搅拌机构[7]，它们按一定距离作重迭配置，所有的搅拌机构[7]，都位于物料面以下。壳体[4]内分成两个搅拌区，Ⅰ和Ⅱ区，Ⅰ区是粗颗粒悬浮区，Ⅱ区是细颗粒悬浮区。

在下面的第Ⅰ区和上面的第Ⅱ区内，各区起码装有一个搅拌机构[7]，它至少带有两个径向展开的搅拌桨叶，最好带四个桨叶，使相邻两桨叶成90°角，或者说四个桨叶匀分圆周。桨叶的总长度恰好处于从轴[9]到接近进料管[8]的这段距离内。这种搅拌机构的桨叶沿径向分为内桨叶[6]和外桨叶[5]，在它们的旋转平面上，内桨叶[6]与轴[9]之间的距离是固定的，外桨叶[5]与轴[9]之间的距离也是固定的，内桨叶[6]与外桨叶[5]都分别内环和外环于竖轴[9]，而且它们是对称的。

最好在第Ⅱ区内多装几级搅拌机构，例如2到3级，并按一定距离重迭安装在轴[9]上。

在壳体[4]上面，设有一个带进出料口的相当于容器的分料箱[2]，它的进料口（图1未示出），容纳种分末槽输送来固含量200～600g/L的氢氧化铝浆液（简称料或物料），它的出料口与壳体内壁的进料管[8]相连，此管可在壳体内壁任意深度上移动，并可固定在所需要的位置上，但最好只限于细粒悬浮区内作移动调节，决定调节的深浅程度随来料固含量的多少而变化，当固含量低时，管[8]浸没于细粒悬浮区的深度要浅些;反之，则深些。进料管[8]的流量与壳体容量成正比，本装置进料量为150～250m³/h，也可以更大一些。

在壳体[4]的上面设有传动装置[1]，此装置[1]包括一台标准的可在250～1250r/min范围内进行无级调速的电磁调速异步电动机、一台标准的减速比i＝40.17的减速机和一台自行设计的减速比i＝1.95的圆锥齿轮减速箱。该减速箱驱动竖轴[9]和搅拌机构[7]旋转，其旋转速度（或称搅拌速度）一般是6～16r/min，最好10～12r/min。

在壳体[4]的下部外壁，沿着柱体围有保持物料分级和流动的保温夹套[11]，此夹套[11]有足够的热量传导给物料，使物料温度保持在40～60℃范围内，夹套[11]的热源，可以不拘形式，例如高温的废水，但最好是3个压力105℃的蒸汽（说明：保温夹套[11]的蒸汽进口和冷凝水出口，在图中均未示出）。保温夹套[11]在连续稳定生产时是不使用的，只有在分解出料不正常、来料温度过低时使用。

在壳壁的上部设有溢流管[3]，此管[3]浸没于物料面内，它是在搅拌分级过程中，第Ⅱ区含细颗粒氢氧化铝浆液连续排除的溢流通道。该通道的溢流物，流量大，但固含量不高，一般固含量为150～300g/L。溢流物要经过另外的设备分离后，所得细粒氢氧化铝送分解作晶种，溶液作二次分解原液或送去蒸发。

在壳壁的下部设有底流管[12]，此管[12]是第Ⅰ区含氢氧化铝粗粒悬浮液连续排除的通道，该通道的流量不大，但固含量高，一般固含量为500～800g/L，粒级-44μ的＜7%，这种底流就是粗粒氢氧化铝浆液，它也要用另外的设备，经过分离、洗涤和焙烧后转变为砂状氧化铝。

图2示出分级机构示意图1沿A-A线的剖视图。

图2中的有关壳体[4]、进料管[8]、竖轴[9]、保温夹套[11]等已如上述。这里对桨叶的形状和装配结合图1介绍如下：

搅拌机构[7]上的搅拌桨叶的配置，最好用四个桨叶匀布圆周。搅拌桨叶包括内桨叶[6]和外桨叶[5]，它们沿径向延伸都是从宽逐渐变窄，犹如卧置的梯形，所不同的是内桨叶[6]是连续变角桨，其角度变化范围是0～30°。

搅拌桨叶的装配角（装配角是指搅拌桨叶平面与搅拌机构旋转平面之间的夹角）为10～70°角。

内桨叶[6]和外桨叶[5]的装配角。随着与竖轴[9]距离的增加从内向外变小。在同一区内所有内桨叶[6]和外桨叶[5]的装配角是相同的，当然也可以不一样。

按照图1所示的分级机，制作时所用的材料，几乎都是钢材，如钢板、圆钢、钢管。其中进料管除钢管外，也可以是塑料管或橡胶管。

上述实施例中采用了一些数据，它是来自小型试验、扩大试验和340m³壳体容量的工业分级试验的，这并不是说本发明只限于340m³或以下，而是既可缩小也可扩大的。

本发明的连续分级机不仅适用于生产粗粒氢氧化铝，而且还可用作其它细粒状物料，如锡、锌、铜等矿浆废弃前的选矿设备。

Claims (5)

1、一种连续生产粗粒氢氧化铝的分级机，是氧化铝厂以种分末槽固含200～600g/L、粒子-44μ占12～18%氢氧化铝浆液为原料使之连续分级达到溢流固含150～300g/L的细粒氢氧化铝和底流固含500～800g/L、-44μ小于7%的粗粒氢氧化铝的分级装置，该装置由一个相当于容器的圆柱形壳体，一套传动装置，一个带有至少两级搅拌机构的竖轴，一个进料装置，一个溢流管和一个底流管所组成，本发明的特征在于：传动装置驱动带有搅拌机构的竖轴的旋转速度，可在6～16转/分范围调整，竖轴所带的搅拌机构最好3～4级，每级搅拌机构由四个桨叶构成，且匀分圆周，每个桨叶包括内桨叶和外桨叶，它们的形状都是沿径向从宽逐渐变窄，其中内桨叶是变角桨，以及在壳体顶部设有进料装置，此装置由一个相当于容器的分料箱和一条可调节进料位置的进料管所组成。

2、根据权利要求1的分级机，所述的竖轴，其特征在于：竖轴底部设有底部轴承。

3、根据权利要求1的分级机，所述进料装置中的进料管，其特征在于：此管可在壳体内壁任意深度上移动，并可固定在所需要的位置上，但是，最好只限定在Ⅱ区范围内作移动调节，决定调节的深浅程度，随来料固含量多少而变化，当固含量低时，管子浸没于Ⅱ区的深度要浅些，反之，则深些。

4、根据权利要求1的分级机，所述的传动装置，其特征在于：本装置可选用功率适合的任何无级调速装置，例如：一台无级调速的电动机配合1～2台减速机（箱），使带有搅拌机构的竖轴旋转，其旋转速度（或搅拌速度）在6～16转/分，最好是10～12转/分。

5、根据权利要求1的分级机，其特征在于：制作本分级机所用材料，大部份是钢材，其中进料管也可是塑料管或橡胶管。

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