公布日：2022.09.09
申请日：2022.08.11
分类号：C01F7/066(2022.01)I
摘要
本申请涉及一种拜耳法赤泥脱碱设备及工艺，一种拜耳法赤泥脱碱设备，包括反应槽和分离器，分离器包括机架，机架上转动连接有重力脱水布带和挤压布带，挤压布带包括上压带和下压带，上压带包括压带一和压带二，压带一和压带二之间留有淋洗间隙，淋洗间隙内设有淋洗装置。固体污泥经过压带一进行一次压滤之后，固体污泥内部大量的滤液被压出，清洗液从淋洗喷头喷出对被经过一次压滤的滤饼的表面进行冲刷，将其表面的滤液去除，随后再经过压带二进行二次压滤，再次去除滤饼表面及内部滤液，从而提高脱碱率。
权利要求书
1.一种拜耳法赤泥脱碱设备，包括反应槽（1）和分离器（2），所述分离器（2）包括机架（3），所述机架（3）上转动连接有重力脱水布带（4）和挤压布带（5），所述重力脱水布带（4）包括上重带（41）和下重带（42），所述机架（3）上设有位于上重带（41）与下重带（42）之间用于盛接滤液的集水板（43），所述上重带（41）远离挤压布带（5）的一端为进料端（411），靠近挤压布带（5）的一端为出料端（412），所述挤压布带（5）包括上压带（51）和下压带（52），所述上压带（51）和下压带（52）之间形成挤压间隙（53），其特征在于：所述重力脱水布带（4）位于下压带（52）的上方，所述机架（3）上设有位于下压带（52）下方的收集板（44），所述下压带（52）的长度大于上压带（51）的长度，所述下压带（52）朝向重力脱水布带（4）的一端超出上压带（51）且延伸至重力脱水布带（4）的下方，所述上压带（51）包括压带一（511）和压带二（512），所述压带一（511）和压带二（512）之间留有淋洗间隙（513），所述淋洗间隙（513）内设有淋洗装置，所述淋洗装置包括淋洗管（7），所述淋洗管（7）上转动连接有若干与下压带（52）正对的连接管（71），连接管（71）轴线与淋洗管（7）轴线相垂直，所述连接管（71）远离淋洗管（7）的一端设有淋洗喷头（72），所述连接管（71）内固定有倾斜设置的转动叶轮（73），所述进料端（411）上设有用于搅动赤泥的拨板（6），所述拨板（6）水平滑动连接于上重带（41）的上方，所述拨板（6）的运动方向与上重带（41）的传送方向相垂直，所述拨板（6）的下方设有若干拨爪（61），所述拨板（6）上转动连接有若干竖直设置的拨杆（62），所述拨爪（61）设于拨杆（62）的下端，所述机架（3）上固定有与拨板（6）相平行的控制齿条（31），所述拨杆（62）上同轴固定有与控制齿条（31）相啮合的控制齿轮（621），所述拨板（6）上开设有若干竖直的螺纹孔（64），所述拨杆（62）的上端穿过螺纹孔（64）且与螺纹孔（64）螺纹相连，所述拨杆（62）的上端固定有直径大于螺纹孔（64）孔径的限位板（622）。
2.根据权利要求1所述的一种拜耳法赤泥脱碱设备，其特征在于：所述机架（3）上设有位于下压带（52）和下重带（42）之间的冲洗管（8），所述冲洗管（8）上设有若干指向下重带（42）的冲洗头（81）。
3.根据权利要求2所述的一种拜耳法赤泥脱碱设备，其特征在于：所述冲洗管（8）包括管体（82）和转动连接于管体（82）端部的环体（83），所述冲洗头（81）安装于管体（82）上，所述环体（83）与管体（82）内部相连通，所述环体（83）与机架（3）转动相连，所述环体（83）内倾斜固定有若干用于带动环体（83）转动的叶片（84），所述管体（82）上同轴固定有转动齿轮（85），所述机架（3）上水平滑动连接有与转动齿轮（85）相啮合的转动齿条（32），所述转动齿条（32）与机架（3）之间连有复位弹簧（33），所述机架（3）上水平滑动连接有与转动齿条（32）固定相连的连动齿条（34），所述环体（83）外壁同轴固定有与连动齿条（34）相配合的不完全齿轮（86）。
4.一种拜耳法赤泥脱碱工艺，应用于如权利要求1-3任一项所述的一种拜耳法赤泥脱碱设备，其特征在于：包括：步骤一：混合，将赤泥与洗水在反应槽中进行混合，赤泥与洗水的比例为1∶1-10；洗水中含有添加剂，所述添加剂为氧化钙，其中，反应槽具有温控系统和搅拌系统，反应槽中的温度控制在20-200℃；步骤二：固液分离，将步骤一中得到的物料通入分离器中进行固液分离，固体为滤饼，液体为滤液。
5.根据权利要求4所述的一种拜耳法赤泥脱碱工艺，其特征在于：所述步骤一中反应槽的温度为80-90℃。
发明内容
为了提供提高脱碱效果，本申请提供一种拜耳法赤泥脱碱设备及工艺。
本申请的其中一个目的是提供一种拜耳法赤泥脱碱设备，采用如下的技术方案：
一种拜耳法赤泥脱碱设备，包括反应槽和分离器，所述分离器包括机架，所述机架上转动连接有重力脱水布带和挤压布带，所述重力脱水布带包括上重带和下重带，所述机架上设有位于上重带与下重带之间用于盛接滤液的集水板，所述上重带远离挤压布带的一端为进料端，靠近挤压布带的一端为出料端，所述挤压布带包括上压带和下压带，所述上压带和下压带之间形成挤压间隙，所述重力脱水布带位于下压带的上方，所述机架上设有位于下压带下方的收集板，所述下压带的长度大于上压带的长度，所述下压带朝向重力脱水布带的一端超出上压带且延伸至重力脱水布带的下方，所述上压带包括压带一和压带二，所述压带一和压带二之间留有淋洗间隙，所述淋洗间隙内设有淋洗装置。
通过采用上述技术方案，赤泥和洗水在反应槽中进行反应，从而将赤泥中的钠离子进行置换，使钠离子溶于液态的溶液中。将赤泥与洗水的混合溶液添加至重力脱水布带的进料端，液态的滤液在自身重力的作用下向下渗透，从上重带上渗透下漏至集水板上，集水板对滤液进行收集，固态的固体污泥随着上重带向出料端方向输送，直至从上重带上落下落在下压带上，下压带将固体污泥输送至挤压间隙中，上压带和下压带对固体污泥进挤压，将固体污泥中的滤液挤出，固体污泥形成滤饼从端部排出，滤液从下压带的下方被压出流至收集板上。最终得到含有钠离子的滤液以及不含钠离子的滤饼，达到去除赤泥中钠离子的目的。固体污泥经过压带一进行一次压滤之后，固体污泥内部大量的滤液被压出，清洗液从淋洗喷头喷出对被经过一次压滤的滤饼的表面进行冲刷，将其表面的滤液去除，随后再经过压带二进行二次压滤，再次去除滤饼表面及内部滤液，从而提高脱碱率。
可选的，所述进料端上设有用于搅动赤泥的拨板，所述拨板水平滑动连接于上重带的上方，所述拨板的运动方向与上重带的传送方向相垂直，所述拨板的下方设有若干拨爪。
通过采用上述技术方案，上重带对混合溶液进行输送时，拨板往复运动，拨爪对混合溶液进行搅拌，从而对混合溶液中的固体固体污泥进行进一步的打散，使得固体污泥中残留的钠离子能够与溶液接触进行置换，另一方面对固体污泥进行搅拌，也可防止固体污泥沾覆在上重带上影响滤液的渗透排出。
可选的，所述拨板上转动连接有若干竖直设置的拨杆，所述拨爪设于拨杆的下端，所述机架上固定有与拨板相平行的控制齿条，所述拨杆上同轴固定有与控制齿条相啮合的控制齿轮。
通过采用上述技术方案，拨板在往复滑动过程中，拨板带动拨杆和控制齿轮同步运动，控制齿轮与控制齿条相配合，控制齿轮发生转动，拨杆在控制齿轮的带动下与拨爪同步转动，即拨板在往复运动过程中，拨爪一方面绕拨杆发生转动，另一方面跟随拨板线性往复运动。拨爪整体的搅动范围较大，对固体污泥的打散效果较好。
可选的，所述拨板上开设有若干竖直的螺纹孔，所述拨杆的上端穿过螺纹孔且与螺纹孔螺纹相连，所述拨杆的上端固定有直径大于螺纹孔孔径的限位板。
通过采用上述技术方案，拨板线性往复运动时，拨杆发生转动，拨杆与螺纹孔螺纹配合，拨杆沿螺纹孔进行竖向升降运动，从而带动拨爪上下运动。拨爪在拨杆的带动下，同步进行转动、水平线性运动以及竖向线性运动，拨爪整体的运动范围较大，对固体污泥的打散效果较好。
可选的，所述淋洗装置包括淋洗管，所述淋洗管上转动连接有若干与下压带正对的连接管，连接管轴线与淋洗管轴线相垂直，所述连接管远离淋洗管的一端设有淋洗喷头，所述连接管内固定有倾斜设置的转动叶轮。
通过采用上述技术方案，清洗液流入淋洗管内，清洗液流经转动叶轮时，清洗液对转动叶轮进行冲击，转动叶轮在清洗液的带动下发生转动，从而带动连接管转动，连接管带动淋洗喷头转动，进而增大淋洗喷头的淋洗范围，提高淋洗效果。
可选的，所述机架上设有位于下压带和下重带之间的冲洗管，所述冲洗管上设有若干指向下重带的冲洗头。
通过采用上述技术方案，大部分固体污泥从出料端的端部流下流至下压带上，少部分固体污泥粘在上重带上跟随上重带流转至下重带上。冲洗头对下重带进行冲洗，将粘留在下重带上的固体污泥冲落至下压带上，防止固体污泥残留，造成污染。
可选的，所述冲洗管包括管体和转动连接于管体端部的环体，所述冲洗头安装于管体上，所述环体与管体内部相连通，所述环体与机架转动相连，所述环体内倾斜固定有若干用于带动环体转动的叶片，所述管体上同轴固定有转动齿轮，所述机架上水平滑动连接有与转动齿轮相啮合的转动齿条，所述转动齿条与机架之间连有复位弹簧，所述机架上水平滑动连接有与转动齿条固定相连的连动齿条，所述环体外壁同轴固定有与连动齿条相配合的不完全齿轮。
通过采用上述技术方案，清洗液从环体流入管体内，清洗液流经环体时，清洗液对叶片进行冲击，叶片带动环体发生转动。环体转动时带动不完全齿轮同步进行转动，不完全齿轮上的有齿部位与连动齿条啮合接触时，不完全齿轮带动连动齿条进行线性运动，连动齿条带动转动齿条同步进行线性运动，转动齿条克服复位弹簧的弹力进行线性运动，同时通过转动齿轮带动管体进行转动。而当不完全齿轮上的有齿部位与连动齿条脱离时，转动齿条在复位弹簧的作用下往回运动，从而带动管体反向转动，直至不完全齿轮上的有齿部位再次与连动齿条啮合。即管体在复位弹簧以及不完全齿轮的带动下，不断进行往复转动，从而带动冲头进行周期性摆动，冲洗头对下重进行冲洗的区域较大，从而提高冲洗效果。
本申请的另一个目的是提供一种拜耳法赤泥脱碱工艺，采用如下的技术方案：
一种拜耳法赤泥脱碱工艺，应用于上述的一种拜耳法赤泥脱碱设备，包括：
步骤一：混合，将赤泥与洗水在反应槽中进行混合，赤泥与洗水的比例为1∶1-10；洗水中含有添加剂，所述添加剂为氧化钙，其中，反应槽具有温控系统和搅拌系统，反应槽中的温度控制在20-200℃；
步骤二：固液分离，将步骤一中得到的物料通入分离器中进行固液分离，固体为滤饼，液体为滤液。
通过采用上述技术方案，Na含量是衡量赤泥碱性强弱的重要指标，而赤泥中的钠离子存在的方式主要是没有提炼完全的氢氧化钠（NaOH），反应转变后的方钠石（Na8A6Si6O24(OH2)和水合铝硅酸钠(Na・A203・2SiO2・XH2O)。而赤泥脱碱的最主要的方式就是去除赤泥中的钠离子，即降低赤泥的钠离子含量。
本申请通过多次实验发现，方钠石和水合铝硅酸钠钙中的钠能和石灰（CaO）中的钙发生置换反应，从而将钠离子溶于溶液中。本申请将赤泥与洗水在反应槽中进行混合，并向其中添加氧化钙，由于氧化钙加入水中，会产生大量的热量，为赤泥的反应提供了较多的热量，因此，操作人员不需要再为赤泥的反应提供大量的热能，节约能源。赤泥中的钠离子会和氧化钙中的钙离子进行充分的置换，含有Na的分子大部分都被溶解，而Ca则以固体形式存在。然后将混合后的溶液通入分离器中进行固液分离，钠离子溶解于溶液中，而钙离子被压成滤饼，防止二次污染。本申请采用添加氧化钙的方式进行置换，一方面脱碱率较高，另一方面所消耗的能源较少，减少物料加热成本，节能环保。
可选的，所述步骤一中反应槽的温度为80-90℃。
通过采用上述技术方案，本申请通过多次实验发现，反应槽中的温度处于该温度下，置换速度较快，置换效果较好。
综上所述，本申请包括以下有益技术效果：
本申请，通过挤压布带将滤饼内部的滤液进行挤出，再通过淋洗装置对分离后的滤饼进行淋洗，将滤饼表面残留的滤液进行冲刷，从而从内到外对滤饼内的碱液进行去除，以提高脱碱效果。
（发明人：李斌;姜毅婕）