粉煤灰制氧化铝工艺可以较大程度缓解我国铝资源短缺现状,该工艺主要分为酸法、碱法及酸碱联合法,其中酸法以工艺不使用助溶剂、物料流量和成渣量较低、酸可再生循环等优点被逐渐广泛研究。蒸发结晶作为酸法工艺中的核心步骤,结晶纯度直接影响到氧化铝产品的品级,因此有效控制晶体中杂质的含量尤为重要。淘洗腿具有设备简单、操作弹性大及处理量大等优点,因而提出在末效蒸发后增加淘洗工艺,可有效提高生产效率和产品质量。淘洗腿内为液固两相逆流接触过程,建立晶体颗粒沉降速度与各影响因素关系式是优化淘洗纯化效果的关键。搭建淘洗工艺实验台建立液固淘洗过程模拟实验,考察了液相密度、粘度、颗粒粒度及体积分数对颗粒沉降速度的影响并用液体对颗粒的抵抗阻力对其修正,拟合出沉降速度的计算模型。运用数值模拟对沉降过程进行流场分析,使沉降过程分析更加全面。按照淘洗过程模拟实验条件及对应的颗粒沉降速度设计静态实验,以钠、钙、镁和钾四种离子为杂质代表,得到杂质离子随淘洗时间的变化规律,进而研究纯化规律与晶体颗粒沉降的关系。主要结论如下:1、采用与晶体密度和等价直径相近的玻璃球进行淘洗过程模拟实验,对单一变量研究发现,颗粒沉降速度随溶液粘度、密度、颗粒体积分数的增大而减小,随着颗粒粒径的增大而增大。倒置桶使沉降速度大幅度提高,而逆流对颗粒沉降起阻碍作用。保持其他参数一致,由不同洗液进口的颗粒沉降速度发现,中和上进口的增长率及沉降速度对于进口位置的敏感度随着溶液密度的增大而增大,随着溶液粘度的增大而减小。2、拟合出各影响因素与沉降速度的关系式,并用液体对颗粒的抵抗阻力进行修正,得到误差10%以内的本系统颗粒沉降速度表达式。3、通过对颗粒沉降过程的数值模拟发现,颗粒分布范围随着溶液密度的增大而增广,溶液粘度和颗粒粒径较大时,易出现颗粒在淘洗腿底部堆积现象。颗粒有沿壁面聚集趋势,越靠中心分布越少。流场的无序化程度随着颗粒体积分数的增大而增大。4、该淘洗工艺的较优淘洗时间为60 s,经过计算各杂质离子脱除率依次为:Na+>Ca2+>Mg2+>K+,且最高脱除率均可达80%以上。杂质离子脱除率随晶体体积分数和溶液粘度的减小而提高,与沉降速度计算模型趋势一致,为淘洗工艺的设计计算和优化提供参考。