赤泥分离沉降槽是目前碱法生产氧化铝沉降工序的主要设备。本文以某企业深锥高效分离沉降槽为研究对象,在对固液两相流进行合理假设和适当简化的基础上,建立了沉降槽物理模型和数学模型。对沉降槽内特别是中心筒内的速度场、固相浓度分布以及湍动能强度分布进行了数值模拟,对比分析了直管式和射流式两种进料管下的沉降槽内的固液分离运动,结果表明：射流式进料管沉降槽具有更强的稀释作用,其湍动能分布更均匀合理。本文提出了以固含为60～70g/L区间内的体积百分数为评价沉降槽固液分离效率的指标。应用正交试验设计法、结合极差分析和方差分析方法,研究了中心筒直径、中心筒深度、射流管管型、挡流环板离进料管下沿高度、喉嘴距等可能对沉降槽沉降效率产生影响的因素。研究发现,对上述指标的影响大小依次为：射流管管型>挡流环板离进料管下沿高度>喉嘴距>中心筒直径和深度,其中挡流环板离进料管下沿高度、喉嘴距、射流管管型对沉降槽中心筒内最佳固含分布区间(60～70g/L)体积分数均有影响,其中射流管管型影响最为显著。通过进一步的研究得出沉降槽最优结构参数为：中心筒直径3000mm、中心筒深度5000mm、射流管管型为5#管型、挡流环板离进料管下沿高度220mm、喉嘴距180mm。优化后的沉降槽中心筒内湍动能强度分布均匀合理；在进料固含为110g/L时,料浆通过射流管沉降槽进入中心筒后料浆固含为59.3g/L,比基本工况增加了7.8g/L,且筒内固含为60～70g/L的体积分数达到12.5%,比基本工况下提高了128%,可以更大效率的发挥絮凝剂的絮凝作用。另外,针对数值模拟仿真和各种分析方法得出的结果,对沉降槽进行了结构优化分析,并对合作企业的赤泥分离沉降槽进行了工业试验。改造后的工业试验表明：优化后的沉降槽,生产现场可停止使用两台循环泵,大大节约了动力消耗；干赤泥絮凝剂单耗从平均103.4g/t减少到85g/t,较改造前减少絮凝剂使用量17.8%,说明基于本论文研究得出的沉降槽的结构优化方法能带来较大的经济效益和社会效益。