冶金设备设计说明书-沉降槽选读.doc

一、沉降槽概念 1．沉降原理 在重力作用下，由于固体与液体的密度差，固体沉于底部，清液从槽上部沿周边溢流排出。最适合于处理固液密度差比较大，固体含量不太高，而处理量比较大的悬浮液。 2．沉降目的 浓缩：目的是将悬浮液增稠 澄清：从比较稀的悬浮中除去少量的悬浮物 3．沉降设备 （1）间歇式沉降槽：完成间歇沉降操作的设备.特点是清液和沉渣是经过一段时间后才能产出。 （2）连续沉降槽：保持沉降槽内的各个区域，即连续加入悬浮液，并连续产生清液和沉渣的沉降槽。 4．液固分离方法 固相颗粒分散在液体中所形成的物系称作悬浮液。将分散的粉粒聚集并与液体分离的操作，称为液固分离，其方法有重力沉降、离心沉降和过滤等。 重力沉降适于处理固、液相密度差比较大，固体含量不太高，而处理量比较大的悬浮液。工业上的沉降操作一般分为浓缩和澄清两大类。前者主要是为了将悬浮液增稠，后者主要是为了从比较稀的悬浮液中除去少量悬浮物，用于浓缩操作的设备称为增稠器，又叫沉降槽；用于澄清操作的设备称为澄清槽。 5．干扰沉降 工业上，悬浮液中固体含量较高，颗粒的沉降多属于干扰沉降。干扰沉降情况与自由沉降有明显区别： （1）干扰沉降时，每个颗粒因受到附近颗粒的干扰，故受到比自由沉降时更大的阻力； （2）干扰沉降中，大颗粒是相对于小颗粒的悬浮体进行沉降，所以介质的有效密度和有效粘度都大于纯净液体，有斯托克斯公式可知，d、p，一定时，介质的密度与粘度越大，沉降速度便越小。因此，大颗粒在有小颗粒存在的悬浮液中的沉降速度，比在澄清液中速度小； （3）干扰沉降中，悬浮液中的小颗粒有被沉降较快的大颗粒向下拖拽的趋势。即小颗粒在悬浮液中沉降速度比在澄清液中速度大。 总之，干扰沉降时，悬浮液中大颗粒的沉降速度减慢而小颗粒加快。实验表明，对于粒度差别不超过6:1的悬浮液，所有粒子都以大体相同的速度沉降。悬浮液的沉降过程，可以通过间歇沉降试验来观测，实验中可取得的表观沉降速度与悬浮液浓度的关系，以及沉降浓度与压紧时间的关系数据。 6．沉降槽 生产中普遍应用是单层连续沉降槽，是一个底部稍带锥形的大直径圆筒形槽。料浆经中央下料筒送至液面以下0.3~1米出，即要插到悬浮液区。清液由槽壁顶端周圈上的溢流堰连续流出，称为溢流。颗粒下沉，沉渣由缓慢转动的耙集中到底部中央的卸渣口排出，称为底流。 在连续沉降槽中，上部的悬浮液很稀，颗粒的沉降速度快，而底部的密度和浓度都很高，虽然每一个颗粒的沉降终速很小，但单位时间单位面积上固体颗粒通过的总量要比槽的中部的多，因此，在连续沉降过程中，会出现一个质量速率为最小值的平面，它对沉降槽固体的产量起控制作用，称为极限平面。 7．影响沉降速度的因素 （1）干扰沉降； （2）端效应； （3）分子运动； （4）颗粒形状的影响； （5）连续介质运动。 二、沉降槽的设计 1．设计要求 车间年产量为50万吨氧化铝。反向洗涤，即往最后一个洗涤沉降槽内加热水，而往其他洗涤沉降槽内加下一次洗涤的洗水。每生产1吨氧化铝，进入分离沉降槽的稀释后溶出浆液重量是17518.03 kg，其中，铝酸钠溶液为16668.92?kg，铝酸钠溶液苛性比ak=1.5，铝酸钠溶液中含有：Al2O3 2305.55 kg，Na2Ok(苛性碱)2032.30 kg，Na2OC(碳酸钠)142.62 kg，CO2 124.74 kg，H2O 12063.54 kg。整个分离沉降槽系统的料浆温度均不低于95 ℃。去稀释的一次洗液带有6208.46 kg H2O。每生产1吨氧化铝，赤泥中未洗净的Na2OT(苛性碱与碳酸碱浓度之和)不应超过4.5 kg(Al2O3同样不能超过4.5 kg)。（年生产天数335天）　 根据以上条件，查阅相关资料，设计一个拜耳法年产50万吨氧化铝的高效深锥沉降槽。依据设备选型与整机尺寸计算，撰写设计说明书，进行整体布局，并用CAD等画出设计图，按比例标明相应的计算尺寸。 2．设计计算 沉降槽 分离沉降槽 一级洗涤沉降槽 二级洗涤沉降槽 三级洗涤沉降槽 固液比 3.0 2.85 2.7 2.5 溢流速度/m·s-1 0.40 0.38 0.40 0.42 （1）洗涤次数的计算 赤泥浆液流量：50000017518.0333524=1089429.73 kg/h 由冶金计算可知，分离沉降槽底流固含流量为36608 kg/h（考虑返料量）。一级洗涤、二级洗涤、和三级洗涤的固含流量与分离沉降槽的一样。 清液流量：50000016668.92