提高拜耳法循環效率強化生產

楊小祥，張長征

（河南有色匯源鋁業有限公司，河南 魯山 467300）

1 循環效率的影響

鋁土礦、石灰與循環堿液按一定比例配制成礦漿，經溶出、沉降分離、分解、焙燒后產生氧化鋁。以苛性堿為介質的循環系統，其生產效率主要與循環效率有關，循環效率指1m3母液從鋁土礦中提取的氧化鋁量，以此衡量生產系統是否高效[1]。生產率的提高使得溶出、沉降、分解、蒸發、焙燒各個工序成本降低。

（1）循環效率對產能的影響。各個企業的循環效率不一樣，每立方母液在配礦時配入的鋁土礦的量不一樣，循環一次后產氧化鋁量就不一樣[2]。

（3）循環效率是在溶出系統能從鋁土礦中提取多少氧化鋁計算的。未考慮沉降系統水解導致循環效率的降低。從溶出到沉降，在這過程中溶出漿液繼續發生一系列的反應。溶出凈溶出率75.28%，而到沉降凈溶出率只有66.26%，每噸鋁土礦將損失1000＊0.5705＊0.0902＝51.46公斤氧化鋁，造成氧化鋁礦耗大幅升高。

表1 鋁礦土企業提取效率

通過上述數據比較：企業Ⅰ溶出率與凈溶出率基本持平，企業Ⅱ溶出率與凈溶出率相差1.58%～1.98%，企業Ⅳ溶出率與凈溶出率相差9.02%，造成溶出率與凈溶出率的差別主要是沉降系統的控制問題。造成溶出率與凈溶出率相差9.02%的原因如下：沉降系統溫度較低，3、4#沉降槽溫度只有70℃左右，熱水溫度低于80℃，沉降槽的底流泵及溢流泵的冷卻水進入沉降系統，導致沉降溫度低，沉降系統水解較大。粗液加石灰乳量大，造成大量的氧化鋁與石灰乳反應形成六水鋁酸鈣進入赤泥，造成氧化鋁損失。

從上面可以看出循環效率提高，將提高拜耳法整個系統產能，降低溶出系統的熔鹽爐煤及蒸發系統的蒸汽消耗，減少沉降系統氧化鋁水解產生的氧化鋁損失和赤泥量帶走的附著堿損失。因此拜耳法生產必須不斷優化溶出降低溶出ak、優化分解流程提高分解ak，提高循環堿濃度、減少沉降系統水解減少氧化鋁損失，應從以下幾個方面著手。

2 溶出系統優化

（1）溶出溫度的控制。脫硅礦漿經過九級自蒸發預熱段，五級熔鹽加熱段，然后進入6臺保溫停留罐保溫溶出；預脫硅溫度100℃～105℃，預脫硅時間8-12小時；BWT1出口料溫200℃～205℃；SWT5出口料溫＞～265℃以上，溶出ak1.48，溶出赤泥A/S-1.15；相對溶出率93%，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ak。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，保證系統換熱效率。

（2）石灰添加量。石灰添加量從原有的14%降低到9%，減少了石灰消耗的同時，降低了赤泥鋁硅比，提高了溶出率。石灰量降低到7%～8%時，溶出率達到最高，再繼續下降時，溶出率下降，找到合適的添加量，保證溶出率最高，根據溶出率計算合適的配堿量，保證溶出ak最低，從而提高循環效率。

3 分解系統的優化，提高循環母液ak

（1）優化分解溫度。優化分解槽溫度梯度，分解槽有14臺，首槽溫度60℃±2，前三臺恒溫附聚，通過加入晶種在高溫段附聚與長大，4#、5#、6#、7#、8#、9#槽通過螺旋板式換熱器降低溫度，槽子之間溫差2℃，10#、11#、12#，13#、14#自然降溫，減少細顆粒，末槽溫度46℃。嚴格控制溫度差，避免中間某兩槽溫差太大，溫度均勻穩定降低。需要繼續完善分解槽上螺旋板換熱器。

（2）保證分解首槽固含，通過簡單的計算，根據精液量來加入氫氧化鋁種子，保證首槽固含。

（3）穩定分解時間：合理安排進料及出料流量，保證分解槽位穩定，以保證系統的平衡。

（4）分解槽出料后移，分解12#槽和13#槽都能出料去旋流器。旋流器溢流去14#分解槽，14#槽去立盤過濾出氫氧化鋁種子，底流去平盤過濾機。

表2 分解槽出料分析

通過上表可以看出：12#槽分解率47.88%，13#槽分解率是49.69%，如12#槽出料則每立方米精液少產出氧化鋁2.94kg/m3。按旋流器流量360m3/h～560m3/h，每小時少產出氧化鋁1058.4kg，導致系統效率降低，提出出料槽后移，提高了循環效率。

4 提高系統濃度

（1）提高種分母液濃度。通過對分解系統螺旋板式換熱器進行改造，精液濃度提高到165g/l，分解率基本保持在47%以上，種分母液目前穩定在170g/l以上。

（2）提高循環母液Na2OK濃度。提高循環母液的Na2OK濃度，可提高拜耳法的循環效率，但提高循環母液的濃度時，增加了蒸發的汽耗。通過提高循環母液的Na2OK濃度及降低溶出ak而帶來的收益，不足以彌補提高循環母液的Na2OK濃度而增加的蒸發熱耗時，那么蒸發母液的Na2OK濃度就不宜再提高。蒸發母液的Na2OK還受蒸發能力的制約，因此循環母液的Na2OK濃度只宜選擇一個合適的值。

5 優化沉降系統，減少氧化鋁損失

對沉降底流下的底流泵、溢流泵、稀釋泵、精液泵等的冷卻水進行改造后排到循環水系統，禁止進入沉降槽系統；利用好溶出乏汽對洗滌熱水、赤泥濾液回水進行加熱；嚴格控制進四洗的熱水不低于150立方米流量，減少赤泥洗液在沉降系統停留，減少水解；葉濾濾餅漿液改進稀釋槽，避免進洗滌沉降槽，等上述措施降低氧化鋁水解造成的損失。

綜上所述：通過合理的配入石灰量，提高溶出溫度，降低溶出ak，保持最大的溶出率，提高母液ak，減少沉降系統的水解造成氧化鋁的損失，提高循環效率，強化拜耳法生產，提高產能，降低生產能耗，從而解決低品位鋁土礦帶來的增加成本不利因素。有效的發揮拜耳法低成本優勢，為企業增加競爭力提供有效的技術。