氧化鋁工業(yè)的工藝改造與清潔生產(chǎn)

馬麗芳

（運(yùn)城市生態(tài)環(huán)境局 山西運(yùn)城 044100）

1 某分公司清潔生產(chǎn)概況

1.1 某分公司概況

某分公司始建于上個(gè)世紀(jì)五十年代，經(jīng)過多次改擴(kuò)建，形成了具有氧化鋁、電解鋁、炭素制品、發(fā)電等多種產(chǎn)品。但由于建廠時(shí)間早，長時(shí)間未得到有效改造，造成工藝落后、設(shè)備陳舊、采用低品位鋁礦石等，曾使氧化鋁生產(chǎn)工藝能耗過高，污染物排放量較大，與國際國內(nèi)先進(jìn)清潔生產(chǎn)水平的差距十分明顯。

1.2 氧化鋁生產(chǎn)工藝介紹

某分公司氧化鋁廠生產(chǎn)工藝是自1964 年起結(jié)合我國鋁土礦性質(zhì)開發(fā)使用的混聯(lián)法，在30 多年生產(chǎn)過程中，經(jīng)過不斷的技術(shù)更新和改造，目前能耗降到29.4GJ/t-AO 以下，較傳統(tǒng)燒結(jié)法降低了20%左右。而且，由于拜耳法系統(tǒng)的赤泥進(jìn)入燒結(jié)法系統(tǒng)利用，使其中氧化鋁回收率比拜耳法的氧化鋁回收率高出4%左右，在國際上屬領(lǐng)先水平，實(shí)現(xiàn)資源利用最大化。氧化鋁回收率高，體現(xiàn)了聯(lián)合法的優(yōu)勢，但能耗仍較其它廠的拜耳法能耗（16.7GJ/t-AO）高出76%。

1.3 提高清潔生產(chǎn)，降低能耗的潛力所在

造成某分公司清潔生產(chǎn)水平較低、工藝能耗高的原因主要有：（1）工藝不是最先進(jìn)的拜耳法。（2）設(shè)備和生產(chǎn)技術(shù)也相對(duì)落后。例如高能耗的氧化鋁壓煮溶出器、自然循環(huán)蒸發(fā)器、種分槽壓縮空氣攪拌系統(tǒng)、氫氧化鋁焙燒回轉(zhuǎn)窯等，在生產(chǎn)中仍占有很大的份量。其能耗占生產(chǎn)成本的40～45%，嚴(yán)重阻礙了公司經(jīng)濟(jì)效益的進(jìn)一步提高。氧化鋁單位產(chǎn)品能耗過高，必然使供汽、熟料燒成、氫氧化鋁焙燒等燃料消耗增大、大氣污染物（主要是煙粉塵和SO2）排放量增加。濕法系統(tǒng)赤泥洗滌等系統(tǒng)的低效率和設(shè)備老化等，造成堿耗的增加。

2 提高清潔生產(chǎn)水平，降低能耗的針對(duì)性措施

2.1 采用先進(jìn)的工藝

2.1.1 采用當(dāng)今世界鋁工業(yè)氧化鋁生產(chǎn)中成熟、先進(jìn)的管道化溶出創(chuàng)新工藝

某分公司消化吸收和創(chuàng)新的德國RA—6 組管道化溶出技術(shù)及設(shè)備，比較適合我國一水硬鋁石的特點(diǎn)，于1998 年11 月投入生產(chǎn)至今，主要指標(biāo)基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求，成為世界上第一套一水硬鋁石的管道化溶出設(shè)施。而拜耳法系統(tǒng)的核心部分高壓溶出器，屬五十年代的技術(shù)水平，熱利用率低，溶出能耗高，而且采用新蒸汽直接加熱，使礦漿中堿液濃度被沖淡，大大提高了蒸發(fā)汽耗，致使高壓溶出和蒸發(fā)能耗為537kg-標(biāo)煤/t-AO。因此，采用當(dāng)今氧化鋁生產(chǎn)中具有世界最先進(jìn)技術(shù)的二組管道化溶出新工藝，取代現(xiàn)有的Ⅰ～Ⅳ組直接加熱壓煮器。同時(shí)對(duì)Ⅴ、Ⅵ組未替代的四級(jí)自蒸發(fā)改為七級(jí)自蒸發(fā)，充分利用乏汽，降低新汽消耗。

管道化溶出技術(shù)與直接加熱壓煮器能耗的比較情況見表1。

表1 溶出技術(shù)耗能量比較 單位：kg-標(biāo)煤/t-AO

2.1.2 采用先進(jìn)的氫氧化鋁氣態(tài)懸浮焙燒工藝取代回轉(zhuǎn)窯

表中結(jié)果表明，流態(tài)化焙燒爐具有回轉(zhuǎn)窯無法比擬的優(yōu)勢，是回轉(zhuǎn)窯的取代技術(shù)。我國引進(jìn)的各種流態(tài)化焙燒爐型中，氣態(tài)懸浮焙燒爐的能耗和排污指標(biāo)均稍好于其它兩種爐。因此，采用一臺(tái)1350t/d 氣態(tài)懸浮焙燒爐取代1# 和3# 回轉(zhuǎn)窯，使焙燒能耗由5020GJ/t-AO 降到3010GJ/t-AO，相當(dāng)于每噸氧化鋁節(jié)省重油50kg，每年將減少重油2.25 萬噸（天然氣2.727 萬m3）。

2.2 采用先進(jìn)的設(shè)備，降低能耗

2.2.1 采用管式降膜蒸發(fā)技術(shù)

種分母液蒸發(fā)是氧化鋁生產(chǎn)的耗能大戶，蒸發(fā)工序蒸發(fā)汽耗占總汽耗的50%左右，占總能耗20%以上。某分公司有外加熱式自然循環(huán)蒸發(fā)器13 組，強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器1 組。除五蒸發(fā)有一組為四效外，其余均是三效蒸發(fā)器。外加熱式自然循環(huán)蒸發(fā)器一般為三效或四效，相當(dāng)于五、六十年代的技術(shù)水平，產(chǎn)能低（1110m2蒸發(fā)器蒸水能力僅60t/h 左右）、汽耗高（0.5～0.6t-汽/t-水，約5t-汽/t-AO）、結(jié)垢速度快、清理周期短、運(yùn)轉(zhuǎn)率低（約70%）。因此，采用一組蒸水量150t/h 的五效管式降膜蒸發(fā)器，徹底改造了三效自然循環(huán)蒸發(fā)器。

2.2.2 種分槽采用低耗的機(jī)械攪拌技術(shù)

種分槽是氧化鋁生產(chǎn)中不可取代的大型專用設(shè)備，攪拌裝置是種分槽的運(yùn)行和耗能中心。原使用的壓縮空氣攪拌是五十年代的落后技術(shù)，它能耗高、安全性差且槽體易結(jié)疤。在攪拌技術(shù)方面處于領(lǐng)先水平的是德國依卡托公司和法國羅賓公司的機(jī)械攪拌技術(shù)。壓縮空氣攪拌與機(jī)械攪拌相比有明顯不足之處。

結(jié)語

總之，某分公司氧化鋁生產(chǎn)從原燃材料、生產(chǎn)過程到產(chǎn)品等全過程的清潔生產(chǎn)改造，不僅使清潔生產(chǎn)水平得到大幅度提高，而且取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和良好的發(fā)展空間，對(duì)其它氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)有較好的借鑒意義。