基于正交试验的赤泥沉降槽中心桶结构优化

李秋龙 ，李 茂 ，雷 波 ，周 天 ，周孑民

(1. 中南大学 能源科学与工程学院，长沙 410083；2. 中南大学 流程工业节能湖南省重点实验室，长沙 410083)

赤泥沉降槽是湿法冶金工艺中氧化铝生产的关键设备之一，主要用来进行赤泥的固液分离和反向洗涤[1−3]。在工业生产中，由于矿石品位的持续下降，赤泥沉降槽的分离效率和产能已经成为制约整个氧化铝生产的瓶颈，沉降槽的沉降分离效果不好，不仅影响固液分离的效率，还会影响整个企业的生产产能甚至导致生产无法正常进行[3−5]。赤泥沉降槽结构示意图如图1所示，主要由进料管、中心桶、溢流管、沉降槽槽体、耙机中轴和底流管组成，中心桶是赤泥沉降槽最主要的部件之一，HEATH[6]将中心桶比作沉降槽的“心脏”，其结构对沉降槽性能和沉降分离的效率具有非常关键的影响。

图1 赤泥沉降槽结构示意图Fig. 1 Schematic diagram of red mud thickener: 1—Feed pipe; 2—Feedwell; 3—Overflow pipe; 4—Tank; 5—Rake shafe; 6—Underflow pipe

中心桶最初主要用来耗散进料的动能，实现进料料浆在较小湍动能时温和地进入沉降槽槽体并均匀地沉降，减少或消除料浆在沉降槽内的短路流动[7]。根据Stokes的沉降公式[8]，颗粒的沉降速度与颗粒的直径呈正相关，因此，目前的沉降工艺中一般通过添加高分子絮凝剂来促进细小颗粒的吸附聚合，以形成较大的絮凝颗粒团而加快沉降[9−13]。随着高分子絮凝剂的广泛使用，中心桶具有另外一个重要的作用，即作为“絮凝发生器”，絮凝剂主要是在中心桶内发挥作用，中心桶内的流动形态和条件较适合高分子絮凝剂发挥架桥和吸附聚合作用[14]，因此，中心桶的结构对整个赤泥沉降槽而言至关重要，国内外学者对沉降槽结构的研究主要放在中心桶上[15−17]。……