管道化溶出機組運轉率的提高及指標優化

摘 要：文章介紹了自投產以來，中美鋁業在提高管道化機組運轉率及指標優化方面，經歷的彎路，采取的措施以及取得的效果。對以后的生產指導具有一定的積極意義。

關鍵詞：管道化溶出；運轉率；指標優化

1 引言

拜耳法生產氧化鋁已經走過了100多年的歷程，盡管其生產方法本身沒有實質性的革新，但就其溶出技術而言卻發生了巨大的變化，溶出方法由單罐間斷溶出發展為多罐串聯連續溶出，進而發展為管道化溶出，隨著溶出技術的進步，管道化機組的運轉率及溶出工藝指標也將得到進一步提高和優化。

2 管道化溶出裝置簡介

2.1 工藝流程概述

原料車間送來的原礦漿在預脫硅槽內用蒸汽（0.6Mpa、170℃）間接加熱至100℃左右，進行12小時的常壓預脫硅，脫硅后的礦漿加入部分循環母液，進行二次配料。合格的礦漿通過由高位槽經過增壓泵向隔膜泵供料，由隔膜泵將礦漿依次送至料漿換熱段、八級自蒸發乏汽預熱段、熔鹽加熱段，然后進入停留罐進行保溫溶出。溶出料漿依次經過九級自蒸發器自蒸發后與赤泥洗液混合，進入料漿換熱段與原礦漿換熱，然后出料至稀釋槽。稀釋料漿經過4小時的停留時間進行常壓脫硅，用泵送往下一道工序-沉降分離洗滌工序。

2.2 主要經濟技術條件

（1）溶出ak≤1.48，溶出赤泥A/S≤1.35；（2）溶出率≥94%；（3）預脫硅溫度100±5℃，預脫硅時間8～12小時；（4）BWT1出口料溫200℃-205℃；（5）SWT4出口料溫>～265℃以上。

2.3 主要設備

2.3.1 高壓隔膜泵

管道化溶出裝置使用的是沈陽冶金機械廠生產的三缸單作用高壓隔膜泵，排量300m3/h，出口壓力12MPa。

2.3.2 從熱交換段到停留罐有三段組成：LWT-BWT-SWT，然后進入停留罐進行反應。LWT是礦漿熱交換段，BWT段是采用自蒸發系統產生的乏汽對礦漿進行加熱，SWT段是利用熱熔鹽對礦漿進行加熱，加熱后的礦漿在停留罐里面進行溶出反應，然后進入到自蒸發器系統進行降溫、降壓。

2.3.3 熔鹽爐系統

熔鹽爐系統采用德國扎克公司生產的SSBG200燃燒器控制系統，利用熔鹽爐對循環的熔鹽進行不斷加熱，然后送入到SWT段加熱礦漿，熱交換后的低溫熔鹽返回到鹽罐中，再經熔鹽爐加熱利用。

2.3.4 自蒸發器系統

自蒸發系統采用九級自蒸發器，用前一級自蒸發器產生的乏汽去加熱下一級管道內的礦漿，整個系統的熱量得到充分的利用，大大節約了蒸汽消耗。

3 工藝流程的改進

3.1 預脫硅工藝改進

礦漿在進入管道化溶出裝置之前進行預脫硅就是在礦漿進入管道化機組之前，將礦漿加熱到95±5℃并保持8～10小時，使礦石中的高嶺石含硅礦物與鋁酸鈉溶液反應，形成較穩定的鋁硅酸鈉進入固相當中，在礦漿被加熱過程中產生的結疤可以附著其上，降低在溶出管道上形成，使熱交換器上的結疤相對減少，在一定程度上延長運行周期，減少清洗次數，提高運轉率。

原預脫硅工序所存在的問題有：脫硅時間和脫硅溫度不夠。

（1）建廠初期，使用的是山下自備電廠提供的新蒸汽，蒸汽壓力不穩定。

（2）由于新蒸汽價格較貴，車間從控制成本的角度考慮，在一定程度上控制了新蒸汽的用量，使得預脫硅溫度偏低。

（3）預脫硅槽之間經常有連通現象，脫硅時間不能保證。

（4）原礦漿經常跑粗，在相同的脫硅時間內，顆粒較大的礦漿預脫硅效果較差。

由于預脫硅效果較差，導致管道內結疤的增加，影響傳熱，不得不提高熔鹽溫度來保證溶出溫度，但熔鹽爐出口鹽溫的上限是410℃，達到這個溫度時，如仍不能滿足溶出溫度，就不得不減產或停車清洗。

3.2 自蒸發系統的改進

原設計采用的節流孔板加調節閥共同對進入各級自蒸發器的礦漿流量進行調節，結果是機組進料量只能提到180m3/h-200m3/h，礦漿在管道內流速較慢，管道結疤較快，系統阻力隨運行時間的積累快速增加，所以隔膜泵出口P1壓力基本控制在9.5MPa左右，而P2壓力還難以提高，因而P2點處礦漿汽化嚴重，管道刺穿現象時有發生。

經過多次組織專家研討并參照同行業成熟的改造技術，決定逐步去掉調節閥，僅用節流孔板調節流量，通過不斷摸索，目前機組進料量已達到設計產能270m3/h，機組運轉率大大提高，檢修周期也由原來的35天左右延長至60天。

4 優化溶出工藝、改善溶出指標

鋁土礦溶出工序是拜爾法生產氧化鋁關鍵工序。溶出主要指標是要求鋁土礦中Al2O3溶出率要高，即溶出赤泥A/S要低，同時要求溶出αk也要低，以降低精液αk而提高晶種分解率及全流程堿的循環效率。溶出αk與溶出赤泥A/S兩者之間是相互聯系和相互制約的，只能尋求一個最佳的平衡點。

我公司與其他企業相比，溶出αk和溶出赤泥A/S均為最高，特別是溶出αk高出較多，導致分解原液αk相應升高，使分解率下降，精液濃度相應也降低，其結果是分解產出率降低。因此，當前優化溶出指標的重點是保持較低溶出赤泥A/S的同時，努力降低溶出αk。

降低溶出αk和溶出赤泥A/S的措施

降低溶出αk和溶出赤泥A/S，通常采取的措施是：提高溶出溫度、延長溶出時間、調整礦石和堿液的配比及降低磨礦細度。

4.1 提高溶出溫度

根據我公司2011年報數據，南北兩組平均：SWT5出口溫度為268.9℃，溶出停留管溫度為248.8℃。工藝完全相同的河南分公司SWT4出口溫度為268.0℃，溶出溫度為272℃。

4.2 延長溶出時間

我公司溶出系統設備已定型，在一定的進料量情況下，溶出時間也是基本固定的，無法延長。

5 前景展望

一水硬鋁石管道化溶出裝置運轉率的提高及指標優化，為一水硬鋁石氧化鋁溶出技術開辟了更大的發展空間，向指標要效益不再是一句空話，這一切必將為我國氧化鋁事業的發展做出巨大的貢獻。

參考文獻

[1]畢詩文.氧化鋁生產工藝.化學工業出版社[M].2005.11.

[2]2011年中美鋁業年報.

[3]張倫和氧化鋁生產主要經濟指標及其優化措施.

[4]2012年中美鋁業液相分析班報.