CN116854117A - 一种两段苛化去除赤泥一次洗液中碳酸钠的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种两段苛化去除赤泥一次洗液中碳酸钠的方法，首先将一部分一次洗液经过换热器a降温后输送到加入了石灰乳的低温反应槽中进行低温苛化反应；然后将剩余部分的一次洗液和低温苛化产生的固体搅拌混合后通过换热器b加热，最后在加入了石灰乳的高温反应槽中进行高温苛化反应。本发明对一次洗液进行苛化反应，可以相对较多地去除碳酸钠；采用高、低温两段苛化，在去除碳酸钠的同时，减少氧化铝的损失；采用了带压分离设备实现物料的固液分离，热量损失较小；设置了闪蒸器和管壳式换热器的加热流程，既使得物料满足工艺需求，又回收了物料的余热，降低了蒸汽消耗，减少了设备占地。
Description
技术领域
本发明涉及一种两段苛化去除赤泥一次洗液中碳酸钠的装置及方法，属于氧化铝生产技术领域。
背景技术
铝土矿是生产氧化铝的原料，世界上90％左右的氧化铝是用铝土矿作原料生产的。随着氧化铝企业生产年限的增加，高含碳量矿石的使用比例增大、石灰的配入、空气长期不断带入CO2等，导致整个生产系统中母液的碳酸钠浓度长期偏高。高浓度的碳酸钠会导致生产系统排盐困难、汽耗高、分解率降低，还造成了系统产量降低从而增加了氧化铝成本。
中国专利CN111362290A公开了一种铝酸钠溶液中碳酸钠苛化工艺及装置。该工艺采用了预苛化和苛化两段反应，一定程度上解决了反苛化反应，提高了苛化效率，有效降低了铝酸钠溶液中的碳酸钠含量。但两次苛化的反应温度均为90～110℃，如对赤泥洗涤的一次洗液进行苛化处理，会产生较大的氧化铝水解损失。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种两段苛化去除赤泥一次洗液中碳酸钠的装置，利用高、低温两段苛化工艺去除氧化铝生产中赤泥洗涤的一次洗液中碳酸钠的方法，在降低洗液中碳酸钠含量的同时能够减少氧化铝的损失以及运行能耗。
本发明提供了一种两段苛化去除赤泥一次洗液中碳酸钠的装置，包括低温苛化系统和高温苛化系统，所述低温苛化系统的换热器a后端依次连接有低温反应槽、固液分离器和滤液槽，固液分离器后端还连接有滤饼槽，所述高温苛化系统的滤饼槽后端依次连接有换热器b、高温反应槽、高压固液分离器、闪蒸器和滤液槽。
所述闪蒸器连接到换热器b。
所述换热器b采为三级管壳式换热器，闪蒸器为二级闪蒸器。
本发明还提供了一种两段苛化去除赤泥一次洗液中碳酸钠的方法，包含先后进行的低温苛化反应和高温苛化反应：
低温苛化反应：首先将一部分一次洗液经过换热器a降温后输送到加入了石灰乳的低温反应槽中进行低温苛化反应；
高温苛化反应：将剩余部分的一次洗液和低温苛化产生的固体在滤饼槽中搅拌混合，得到的固液混合物通过换热器b加热后在加入了石灰乳的高温反应槽中进行高温苛化反应。
将所述低温苛化反应后的一次洗液通过常压固液分离器中进行固液分离得到的固体和液体分别输送到滤饼槽和滤液槽中；
将所述高温苛化反应后的固液混合物通过高压固液分离器高压固液分离后，将固体和液体分别输送到二级洗涤沉降槽洗涤沉降两次和闪蒸器降温，最后将液体输送到滤液槽。
在高温苛化反应时，换热器b的三级换热分别通过闪蒸器汽预热两次完成第一、二级换热，通过输入锅炉蒸汽完成第三级换热。
所述滤液槽收集到的一次洗液的Nc/Nt≤10％，氧化铝损失不大于5％。所述一部分一次洗液和剩余部分一次洗液的比例为3/7～5/5、Nc/Nt＝10％～20％、Nk＝40g/L～65g/L，温度为90℃～105℃，Nc为苛性碱浓度、Nt为碳碱浓度、Nk为全碱浓度。
所述低温苛化的反应温度为70℃～90℃，反应时间为10min～50min。
所述高温苛化反应和高压固液分离在110℃～150℃的温度下进行，在高温反应槽内停留10min～50min。
本发明的技术效果在于：对一次洗液进行苛化反应，可以相对较多地去除碳酸钠；采用高、低温两段苛化，在去除碳酸钠的同时，减少氧化铝的损失；采用了带压分离设备实现物料的固液分离，热量损失较小；设置了闪蒸器和管壳式换热器的加热流程，既使得物料满足工艺需求，又回收了物料的余热，降低了蒸汽消耗，减少了设备占地。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图中：1-低温苛化系统，101-换热器a，102-低温反应槽，103-常压固液分离器，104-滤液槽，2-高温苛化系统，201-滤饼槽，202-换热器b，203-高温反应槽，204-高压固液分离器，205-闪蒸器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
如图1所示，本发明的两段苛化去除赤泥一次洗液中碳酸钠的装置，包括低温苛化系统1和高温苛化系统2，所述低温苛化系统1的换热器a101后端依次连接有低温反应槽102、固液分离器103和滤液槽104，固液分离器103后端还连接有滤饼槽201，所述高温苛化系统2的滤饼槽201后端依次连接有换热器b202、高温反应槽203、高压固液分离器204、闪蒸器205和滤液槽104。
所述闪蒸器205连接到换热器b202。
所述换热器b202采为三级管壳式换热器，相较于套管式换热器，尺寸更小，节约占地，闪蒸器205采用二级闪蒸器，闪蒸器205为二级闪蒸器。
实施例2
使用上述实施例1，涉及一种两段苛化去除赤泥一次洗液中碳酸钠的方法，包含先后进行的低温苛化反应和高温苛化反应：
低温苛化反应：首先将一部分一次洗液经过换热器a101降温后输送到加入了石灰乳的低温反应槽102中进行低温苛化反应；
高温苛化反应：将剩余部分的一次洗液和低温苛化产生的固体在滤饼槽201中搅拌混合，得到的固液混合物通过换热器b202加热后在加入了石灰乳的高温反应槽203中进行高温苛化反应，采用高、低温两段苛化，在去除碳酸钠的同时，减少氧化铝的损失，采用了带压分离设备实现物料的固液分离，热量损失较小。
将所述低温苛化反应后的一次洗液通过常压固液分离器103中进行固液分离得到的固体和液体分别输送到滤饼槽201和滤液槽104中；
将所述高温苛化反应后的固液混合物通过高压固液分离器204高压固液分离后，将固体和液体分别输送到二级洗涤沉降槽206洗涤沉降两次和闪蒸器205降温，最后将液体输送到滤液槽104。
在高温苛化反应时，换热器b202的三级换热分别通过闪蒸器205汽预热两次完成第一、二级换热，通过输入锅炉蒸汽完成第三级换热，通过三级换热和二级闪蒸逐步完成热交换，在降温的同时回收热量，节约蒸汽消耗，无需消耗冷却水，既使得物料满足工艺需求，又回收了物料的余热，降低了蒸汽消耗，减少了设备占地。
所述滤液槽104收集到的一次洗液的Nc/Nt≤10％，氧化铝损失不大于5％。
所述一部分一次洗液和剩余部分一次洗液的比例为3/7～5/5、Nc/Nt＝10％～20％、Nk＝40g/L～65g/L，温度为90℃～105℃。所述低温苛化的反应温度为70℃～90℃，反应时间为10min～50min。所述高温苛化反应和高压固液分离在110℃～150℃的温度下进行，在高温反应槽203内停留10min～50min。相对常用的二次洗液侧流苛化流程，一次洗液具有较高浓度的碳酸钠含量，更加便于去除。
实施例3
基于上述实施例，赤泥洗涤来后的一次洗液中40％的一部分一次洗液通过换热器a101降温至70℃～90℃，在加入石灰乳的低温反应槽102中低温苛化后，将反应生成物输送至常压固液分离器103分离得到滤液和滤饼，滤液进入滤液槽104，滤饼与一次洗液中60％的剩余部分的一次洗液在滤饼槽104中混合制浆，再将浆液泵送至三级管壳式换热器202中，通过闪蒸器205两次汽预热和锅炉蒸汽加热至120℃后进入高温反应槽203，在高温反应槽203内停留30min，最后进入高压固液分离器204，高压固液分离器204的溢流经两次闪蒸器205两次降温后输送到滤液槽104，高压固液分离器204的底流输送到二级洗涤沉降槽206洗涤沉降两次后的滴流为苛化渣固体。滤液槽104内除碳碱后的一次洗液泵送至原生产流程。
实现效果为苛化效率不小于80％，一次洗液的Nc/Nt下降到5％～10％。氧化铝损失不超过5％。采用蒸汽消耗减少50％，设备占地减少90％。
Claims (10)
1.一种两段苛化去除赤泥一次洗液中碳酸钠的装置，包括低温苛化系统(1)和高温苛化系统(2)，其特征在于：所述低温苛化系统(1)的换热器a(101)后端依次连接有低温反应槽(102)、固液分离器(103)和滤液槽(104)，固液分离器(103)后端还连接有滤饼槽(201)，所述高温苛化系统(2)的滤饼槽(201)后端依次连接有换热器b(202)、高温反应槽(203)、高压固液分离器(204)、闪蒸器(205)和滤液槽(104)。
2.根据权利要求1所述的一种两段苛化去除赤泥一次洗液中碳酸钠的装置，其特征在于：所述闪蒸器(205)连接到换热器b(202)。
3.根据权利要求1所述的一种两段苛化去除赤泥一次洗液中碳酸钠的装置，其特征在于：所述换热器b(202)采为三级管壳式换热器，闪蒸器(205)为二级闪蒸器。
4.一种两段苛化去除赤泥一次洗液中碳酸钠的方法，其特征于，采用如权利要求1～3中任意一项所述的两段苛化去除赤泥一次洗液中碳酸钠的装置，包含先后进行的低温苛化反应和高温苛化反应：
低温苛化反应：首先将一部分一次洗液经过换热器a(101)降温后输送到加入了石灰乳的低温反应槽(102)中进行低温苛化反应；
高温苛化反应：将剩余部分的一次洗液和低温苛化产生的固体在滤饼槽(201)中搅拌混合，得到的固液混合物通过换热器b(202)加热后在加入了石灰乳的高温反应槽(203)中进行高温苛化反应。
5.根据权利要求4所述的一种两段苛化去除赤泥一次洗液中碳酸钠的方法，其特征在于：
将所述低温苛化反应后的一次洗液通过常压固液分离器(103)中进行固液分离得到的固体和液体分别输送到滤饼槽(201)和滤液槽(104)中；
将所述高温苛化反应后的固液混合物通过高压固液分离器(204)高压固液分离后，将固体和液体分别输送到二级洗涤沉降槽(206)洗涤沉降两次和闪蒸器(205)降温，最后将液体输送到滤液槽(104)。
6.根据权利要求4所述的一种两段苛化去除赤泥一次洗液中碳酸钠的方法，其特征在于：在高温苛化反应时，换热器b(202)的三级换热分别通过闪蒸器(205)汽预热两次完成第一、二级换热，通过输入锅炉蒸汽完成第三级换热。
7.根据权利要求5所述的一种两段苛化去除赤泥一次洗液中碳酸钠的方法，其特征在于：所述滤液槽(104)收集到的一次洗液的Nc/Nt≤10％，氧化铝损失不大于5％。
8.根据权利要求4所述的一种两段苛化去除赤泥一次洗液中碳酸钠的方法，其特征在于：所述一部分一次洗液和剩余部分一次洗液的比例为3/7～5/5、Nc/Nt＝10％～20％、Nk＝40g/L～65g/L，温度为90℃～105℃。
9.根据权利要求4所述的一种两段苛化去除赤泥一次洗液中碳酸钠的方法，其特征在于：所述低温苛化的反应温度为70℃～90℃，反应时间为10min～50min。
10.根据权利要求5所述的一种两段苛化去除赤泥一次洗液中碳酸钠的方法，其特征在于：高温苛化反应和高压固液分离在110℃～150℃的温度下进行，在高温反应槽(203)内停留10min～50min。
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