沉降槽设计说明书

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1、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.特点是精液和沉渣是经过 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 续产生精液和沉渣的沉降槽。(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

2、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

3、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

4、液面以下 0.31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4) 干扰沉降；5) 端效应；6) 分子运动；7) 颗粒形状的影响；8) 连续介质运动。二、原始数据(1)车间年产量为36万吨氧化铝；(2)

5、反向洗涤，即往最后一个洗涤沉降槽内加水，而往其他洗涤沉降槽内加下一次洗涤的洗水；(3)整个分离沉降槽系统的料浆温度不低于 95 C；(4)每生产1吨氧化铝，进入分离沉降槽的稀释后溶出浆液质量是17518.03kg,其中，铝酸钠溶液为16668.92kg,铝酸钠溶液苛性比 gk=1.5, 铝酸钠溶液中含有：AI2O3Na20kNa20cH2OCO22305.55kg2032.30kg142.62kg12063.54kg124.74kg(5)每生产1吨氧化铝，赤泥中未洗净的苛性碱与碳酸碱浓度之和不行超过4.5kg (氧化铝同样不能超过4.5kg)。三、准备计算 (产一吨氧化铝，送沉降的稀释液中赤泥

6、的量)沉降时水的蒸发量=16668.92*0.326%=54.34kg；16668.92kg 铝酸钠溶液中固含=1.6668.92*0.200%=33.34kg；又损失0.05kg,则这三项合计87.73kg；每生产一吨氧化铝沉降槽产出赤泥量 =17518.03-16668.92-87.73=761.38kg四、洗涤次数(1) 假设采用三次洗涤1)加水量计算进水量：液周比为3的底流带入水量=3*761.38=2284.14kg加入到最后一台的水量为x kg,总计( 2284.14+x) kg 耗水量：液周比为2.5的弃赤泥带走的液量=761.38*2.5=1903.45kg送稀释的一次洗液带走

7、量=6639.55kg总计：6639.55+1903.45=8543kg由进水量与耗水量相等可得：2284.14+x=8543X=6258.86kg=6.259t可见，生产一吨氧化铝需要在最后一台洗涤沉降槽内加入6.259t水。表（1）用于计算沉降槽的数据沉降槽液固比（L/S）溢流速度（v）分离沉降槽30.4洗涤沉降槽12.850.3822.70.4032.50.422）检验洗涤次数从分离沉降槽排入第1台洗涤沉降槽的底流量G 沉=761.38*3.0=2284.14kg=2.284t从第1台洗涤沉降槽排入第2台洗涤沉降槽的底流量G1=761.38*2.85=2169.93kg=2.170t从第

8、2台洗涤沉降槽排入第3台洗涤沉降槽的底流量G2=761.38*2.7=2.056t从第3台洗涤沉降槽排出的溶液量G3=761.38*2.5=1.903t根据每台洗涤沉降槽的液相平衡方程计算溢流量，其液相平衡方程为：用于第3台洗涤沉降槽的溢流量S3=x+ G2- G3=6.259+2.056-1.903=6.412t用于第2台洗涤沉降槽的溢流量S2= S+ G1- G2=6.412+2.170-2.056=6.526t用于第1台洗涤沉降槽的溢流量Si= S2+ G 沉-G1=6.526+2.284-2.170=6.64t进入第二台洗涤沉降槽的泥浆和溢流合量G3+ S1=1.903+6.64=8.

9、543t采用三次洗涤是每台洗涤沉降槽中Na20t浓度计算计算按照1吨溶液进行。每台洗涤沉降槽中Na20t浓度：C沉、。、C2、C3C 沉=(2032.5+140.62) /16668.92=0.130碱平衡方程：1) G 沉 C 沉+&C2=SiCi+GiCi 即 2.284*0.130+6.5260=8.81。2) G1C1+S3c3=S2c2+G2c2即 2.17Ci+6.412Q=8.582C23) G2c2+X*0=S 3c3+G3c3即 2.056C2=8.316Q解得 C3=0.00336G3c3=0.006394t=6.394kg生产一吨氧化铝得损失 N&Ot约为6.394kg4

10、.5kg,所以三级洗涤 沉降槽不符合要求。(2) 假设采用四次洗涤表(2)用于计算沉降槽的数据沉降槽液固比溢流速度分离沉降槽30.4洗涤沉降槽12.8750.422.750.432.6250.442.50.41）检验洗涤次数从分离沉降槽排入第1台洗涤沉降槽G沉=761.38*3=2.284t从第 1 台带入第2台：Gi=761.38*2.875=2.189t从第 2 台带入第3台：G2=761.38*2.75=2.094t从第 3 台带入第4台：G3=761.38*2.625=1.999t从第4台带入赤泥堆积厂：G4=761.38*2.5=1.903t根据每台洗涤沉降槽的液相平衡方程计算。其平

11、衡方程为：用于第4台洗涤沉降槽：吩=x+ G3- G4 =6.355t用于第3台洗涤沉降槽：S=5+ G2- G3 =6.45 t用于第2台洗涤沉降槽：&= 8+ G1- G2 =6.545 t用于第1台洗涤沉降槽：S1= &+ G沉-G1 =6.64 t采用三次洗涤是每台洗涤沉降槽中Na20t浓度计算计算按照1吨溶液进行。每台洗涤沉降槽中Na20t浓度：C沉、Ci、C2、C3、C4碱平衡方程：1) G 沉 C 沉+S2C2=SiCi+GiCi 即 2.284*0.130+6.545C2=8.829Ci2) G1C1+S3c3=S2c2+G2c2即 2.189C+6.45G=8.639C23)

12、 G2c2+ S4c4=S3c3+G3c3即 2.094Q+6.355 C=8.449C34) G3c3+ X*0=S 4c4+G4c4即 1.999C3=8.258C4故 C3=4.131C2=13.633。，Ci=41.631 C3 C4=0.001067G4c4 =2.031kg生产一吨氧化铝得损失 Na20t约为2.031kgd02KJ /h5 _3q总=3.37父10 /34.247 =9.8410 KJ /h矿浆因外界热损失的温度降低：生产1吨氧化铝，进入沉降和洗涤系统的物料量：进入分离沉降槽：Kg稀释浆液带入的铝酸钠溶液：16668.92干赤泥：761.38进入洗涤沉降槽：浓缩浆

13、液带入的铝酸钠溶液：2284.41干赤泥：761.38热水：6258.86溶液、赤泥和水的热容分别为：3.65、0.90、4.2 KJ / (Kg )贝 UC 沉=16668.92父 3.65+761.38父 0.9=61526.8KJ/CC 洗=2284.41 1 3.65+761.38父 0.9+6258.86父 4.2=35310.6 KJ/Z各部分的温度降低值为:3分离沉降槽.T二 q沉 / C沉=1.49父 10 / 61526.8=0.024 C洗涤沉降槽:.3。八T=q洗/C洗=3.36x10 /35310.6=0.095 C混合槽:.3。八T=q混/C混=4.41 x 10 /

14、35310.6=0.125 C管道:T=q管 /C管=581/ 35310.6=0.016 所以总的温度降为：0.024+0.95 +0.125+0.016=0.26匝因此，为使系统中所有地点的赤泥浆液的温度均不低于95C,要求加入分离沉降槽的稀释料浆温度保持在 100C,而加入洗涤系统的热水温度应为9697C八、工作原理（1）工作原理:沉降槽的中央下料筒插入到悬浮液区，待分离的悬浮液（料浆）经中央 下料筒送到液面以下0.1-1.0m处，在尽可能减小扰动的条件下，迅速分散 到整个横截面上，液体向上流动，清液经由槽顶端四周的溢流堰连续流 出，称为溢流；固体颗粒下沉至底部，缓慢旋转的耙机（或刮板）

15、将槽底的 沉渣逐渐聚拢到底部中央的排湾口连续排出，排出的稠泥浆称为底流。耙 机的缓慢转动是为了促进底流的压缩而又不至于一起搅动。料液连续加 入，溢流及底流则连续排出。当连续式沉降槽的操作稳定之后，各区的高 度保持不变，如下图（1）所示。浓悬浮液府液均诙度区zzzzzz-a*不均流度区米泥浆使用条件:1)处理单位固体量所需沉降面积为0.028-0.056 m2/(td),甚至低于0.014 m2/(t d)2)末次洗涤精液固含不高于0.2g/L,末次洗涤底流固含为46%-53 %,末次 洗涤底流附碱不大于5kg/t3)测控系统的先进性九、小结通过查阅了相关的文献与资料，对沉降槽的原理、结构、特点有了一 定的了解，明确了设计思路；学会了设计沉降槽的相关计算及计算时的注 意事项；对于用CAD画图有了一定的了解和掌握。通过本次课程设计，掌握了设计沉降槽的一些能力和技巧，在以后的 学习和工作中遇到相同的问题时，能借鉴此次设计的一些经验进行处理， 对以后的学习和工作有很大帮助。另外，课堂上也有部分知识不太清楚，于是我又不得不边学边用，时 刻巩固所学知识，这也是我作本次课程设计的第二大收获。整个设计我 基本上还满意，由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正。希 望答辩时，老师多提些问题，由此我可用更好地了解到自己的不足，以 便课后加以弥补。