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摘  要  针对氧化铝生产工艺流程采用双流法生产氧化铝时，液流混合器在使用中存在的问题进行结构上的改进，获得了良好的使用效果。

    要害词  氧化铝生产  双流法  混合器

    中图分类号  TF802  文献标识码  B

    拜耳法生产氧化铝的高压溶出工艺有单流法和双流法之分。单流法是铝土矿与溶出矿石中有效成分所需的全部碱液磨制成合格矿浆，经配料后，用高压泵经预热器（加热器）喂入溶出器；双流法是根据矿浆预热和加热溶出过程中析出的特点，先用少量碱液与矿石混合（磨制或配制）得到高浓度矿浆，然后高浓度矿浆与溶出所需的其余碱液分别单独用高压泵经预热器（加热器）喂入溶出器。

    两股液流物料成分差别和温差大，接触时易产生振动，高温碱液（200～285℃）与低温的矿鉴(100～200℃）如何实现均匀、安全、高效地快速混合，混合后的中等温度物料（160～210℃）与混合前的高、低温物料形成的三种不同温度的物料对同一管道设备的影响如何消除，这是设计混合器的难点。

一、原混合器的结构及存在的问题

原混合器为45°三通式结构，成45°角的两个管口分别为碱液和矿浆的进入口，而与碱液进口成180°角的管口为混合后的物料出口。

   由于碱液流量与矿浆流量成倍数关系，因此进口的尺寸、物料的流速都会有一定的差异。一般情况下，矿浆进口比碱液进口直径小得多。

    45°三通式结构的混合器在使用过程中，经常出现混合器本体大面积磨薄，出现泄漏，造成物料喷射，使机组不能正常运行。使用寿命一般在7天左右，最长为15天。

    经过多次观察和分析，发现45°通式结构的混合器的磨薄位置一般在矿浆进口的正对面，在进料口投影处上下100mm处。

    混合器的母材厚度一般在20mm，但经过3到4天的运行后，现场测定在磨损区的母材厚度，一般会降低到4～7mm，如不进行处理，就会很快出现磨漏出料，造成机组停车。一般需要经过对磨损区进行贴补处理，才能坚持使用半个月以上。

二、混合器结构的改进

根据生产工艺的需要，碱液和矿浆这两股液流在分别加热到一定温度后，在进入溶出器前，必须要合二为一，只有这样才能实现矿浆中A1O3－2离子的溶出。要实现双向液流的混合，一是直接采用溶出器混合，使两股液流直接进入溶出器，在溶出器中实现两种物料的混合；二是采用二通式结构，使两股液流双进单出，在两股液流的流动中实现两种物料的混合。根据现场工艺配置和空间位置，决定继续采用二通式结构，但对原结构做较大的改动。

    1.90°J通式结构的混合器

    为了减少两股液流在混合过程中，产生涡流冲刷混合器本体，将原来的45°只通式结构的混合器改为90°三通式结构，新的混合器进、出料方式与原45°通式结构的混合器差别较大，原来的进出料都是顺流方向，同向混合，而在90°三通式结构中，碱液流和矿浆流是相向而进，逆向混合，然后混合后的物料从90°方向流出。如图2所示。

   采用90°三通式结构的混合器后，与原45°通式结构的混合器相比较，优势明显，主要体现在：

    (1)混合效果好。原来是顺流混合，改造后是逆向混合，加强了两种物料的混合作用。

    (2)减少了对混合器本体的冲刷。由于两股液流是逆向流动，相互之间起到了缓冲作用，不是直接作用在混合器器壁上，因此减少了对器壁的冲刷。

    (3)使用寿命得到了较大的延长。原有的混合器使用寿命最多不会超过15天，而采用90°通式结构的混合器后，其使用寿命延长到了40天左右。

    改进后的90°通式结构的混合器，尽管寿命得到了延长，但没有完全根除物料的冲刷，由于在两股液流逆向作用的过程中，总是存在着涡流，致使在碱液流一侧的内壁，运行40多天后，表面会出现局部磨损，深度在5～10mm，呈蜂窝状，对继续运行造成隐患。

    2.90°带导向锥结构的三通式混合器

    为了减少涡流的形成，在90°三通式结构的混合器的基础上，又研制出了内部带导向锥结构的三通式混合器，其结构如图3所示。

  该混合器综合了90°三通式和45°三通式混合器的结构特点，实现了两股液流逆向混合和保持了物料顺流。使其具有两股液流逆向交叉、切向顺流的特点，既消除了涡流及对混合器壁的冲刷磨损，又使两股液流充分交叉混合，达到了最佳的混合结果。

    90°带导向锥三通式混合器经过使用，第一台试用设备寿命已超过了10个月，经检查内壁没有出现任何磨损。可以认为，只要混合器强度不出现问题，90°带导向锥结构的只通式混合器可以达到更长使用寿命。