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氧化铝生产过程中,由于沉降分离操作上的各种失误,常出现沉降槽“跑浑”及“垮槽”等事故,造成极大的经济损失。近些年,高效深锥沉降槽在我国应用广泛,但在处理一水铝石产生的赤泥时存在一些问题。因此,为了强化赤泥的沉降分离,提高赤泥的沉降速度,改善沉降槽溢流质量和底流的浓稠度,并提高设备的生产效率和降低生产成本,本文在深锥沉降槽的基础上,改进并设计了新型沉降槽。主要研究内容如下：(1)根据相似原理设计物理模拟实验装置,本文改进了高效沉降槽,设计了带有圆锥形沉降器的沉降槽和旋液分离沉降槽。(2)对不同结构的四种沉降槽,采用PIV技术测试不同流量下沉降槽内部流体流场及固体沉降流场,得到如下规律：1号和2号沉降槽的固体随着液体在槽内从右向左然后向下沉降,3号和4号沉降槽液体在旋液分离器中从右向左旋转运动,到底部转而向上,流量大时会从旋液分离器顶部产生溢流,固体从右到左呈螺旋状向下沉降运动。3号和4号沉降槽的流场好于1号和2号沉降槽。3号沉降槽在流量为1.0m3/h时固体沉降速度流场比较好。对于4号沉降槽适当增大的流量有利于固体颗粒的沉降,最佳液体流量为2.0m3/h。随着流量的增大,四个沉降槽槽内液体的运动速度及固体的沉降速度均增大。(3)对旋液分离沉降槽进行了速度矢量分布和液相分布的数值模拟,速度矢量分布的数值模拟结果与PIV测试结果基本一致,两种方法得到了较好的相互验证。沉降槽内液相分布数值模拟结果与物理模拟的结果基本一致。采用旋液分离器进行沉降分离时,为保证液体顺利从溢流口排出,进口流量不能过低。(4)对一水铝石溶出的赤泥进行沉降实验研究,结果表明：降低赤泥矿浆的固含可以提高其沉降性能,对赤泥压缩性能没有影响。沉降速度随赤泥矿浆粘度的增大呈明显的下降趋势,增大赤泥矿浆粘度会恶化其压缩性能。赤泥的沉降速度随絮凝剂添加量的增加而先增加后降低,随着絮凝剂加入量的增加,赤泥矿浆的压缩性能先变好后变差。赤泥的沉降速率随温度的升高而增大,温度升高会改善其压缩性能。(5)考察了四种不同结构的沉降槽的沉降功能,结果表明：3个新型沉降槽的沉降效果均好于正常高效沉降槽。低粘度时新型3号、4号沉降槽大于1号沉降槽的沉降速度,沉降速度分别提高了87.3%和100%；高粘度时经改进的3号大于1号和4号沉降槽的沉降速度,且沉降速度提高了43.8%。在旋液沉降槽中,絮凝剂的多点加入好于单点加入。