氧化鋁廠生產(chǎn)設(shè)備安裝過程中存在的隱患及解決方法

鄧 寶

（杭州錦江集團印尼項目部，山西 運城 044300）

氧化鋁廠具體的生產(chǎn)過程是從鋁礦石中提取氫氧化鋁，再將其進行焙燒得到氧化鋁。生產(chǎn)方式主要分為堿法、酸法以及電熱法，其中堿法是現(xiàn)代化的工業(yè)中最常用的方法。利用堿法生產(chǎn)氧化鋁是利用NaOH或Na2CO3對鋁土礦進行處理，讓礦石中的氧化鋁與堿產(chǎn)生化學反應(yīng)，從而制成鋁酸鈉溶液。礦石中的鐵、鈦、二氧化硅等元素成為不溶性的化合物進入到固體殘渣當中，這些殘渣與氧化鐵產(chǎn)生化學反應(yīng)后變成磚紅色的赤泥。將赤泥從固體殘渣中分離出來剩下的鋁酸鈉溶液經(jīng)過凈化后，析出氫氧化鋁，再將氫氧化鋁與堿液分離，經(jīng)過洗滌和焙燒后，得到的最終產(chǎn)物為氧化鋁。氧化鋁廠中用到的生產(chǎn)設(shè)備有破碎及磨粉設(shè)備、固體輸送設(shè)備、煅燒設(shè)備、濕法流體生產(chǎn)設(shè)備、環(huán)保收塵設(shè)備、風動力設(shè)備、熱交換設(shè)備。

1 氧化鋁生產(chǎn)簡介

①氧化鋁生產(chǎn)方法氧化鋁生產(chǎn)方法大致可分為四類，即堿法、酸法、酸堿聯(lián)合法和熱法。但目前用于工業(yè)生產(chǎn)的幾乎全屬于堿法。堿法生產(chǎn)氧化鋁，是用堿(NaOH或Na2CO3)來處理鋁礦石，使礦石中的氧化鋁轉(zhuǎn)變成鋁酸鈉溶液。礦石中的鐵、欽等雜質(zhì)和絕大部分的硅則成為不溶解的化合物，將不溶解的殘渣(由于含氧化物而呈紅色，故稱為赤泥)與溶液分離，經(jīng)洗滌后棄去或綜合利用，以回收其中的有用組分。純凈的鋁酸鈉溶液分解析出氫氧化鋁，經(jīng)與母液分離、洗滌后進行焙燒，得到氧化鋁產(chǎn)品。分解母液可循環(huán)使用，處理另外一批礦石。②氧化鋁生產(chǎn)工藝堿法生產(chǎn)氧化鋁又分為拜耳法、燒結(jié)法和拜耳一燒結(jié)聯(lián)合法等多種流程。a.拜耳法拜耳法是拜耳(K. J. Bayer)于1889 - 1892年提出的，因此稱之為拜耳法。拜耳法的實質(zhì)就是如下的化學反應(yīng)在不同的條件下交替進行:

該反應(yīng)過程為可逆反應(yīng)，反應(yīng)方向的不同形成了拜耳法的兩大基本過程:分解與溶出。常溫下向飽和的鋁酸鈉溶液中添加氫氧化鋁作為晶種，不斷攪拌，溶液中的氧化鋁便以氫氧化鋁形式逐漸析出，該過程即為晶種分解過程，上述化學反應(yīng)向左進行。析出大部分氫氧化鋁后的溶液稱為分解母液，在高溫的條件下，分解母液可以溶出鋁土礦中的氧化鋁水合物，此時化學反應(yīng)向右進行，該過程為溶出過程。拜耳法適用于處理低硅鋁土礦，特別是在處理三水鋁石型鋁土礦時，具有流程簡單、成本低、能耗低、產(chǎn)品質(zhì)量好等其它方法無可比擬的優(yōu)點。目前，全世界每年絕大部分的氧化鋁和氫氧化鋁是采用拜耳法生產(chǎn)的。但是，我國鋁土礦資源的特點是高鋁、高硅，鋁硅比低，它不適合直接采用拜耳法處理。針對我國中低品位一水硬鋁石的資源特點，我國鋁業(yè)界進行了大量卓有成效的研究工作，開發(fā)出成本低、效益好的生產(chǎn)工藝，如選礦一拜耳法、石灰拜耳法。b.燒結(jié)法燒結(jié)法是薩特里在1858年提出來并經(jīng)后人逐步改進而形成的。其基本原理為:用碳酸鈉和石灰石按一定比例與鋁土礦燒結(jié)，得到鋁酸鈉(Na2O·A12O3),鐵酸鈉(Na2O·Fe2O3)、原硅酸鈣(2CaO·SiO2)和鈦酸鈣(CaO·TiO2)等燒結(jié)產(chǎn)物。將燒結(jié)產(chǎn)物用水或稀堿液溶出時，鋁酸鈉溶解進入溶液，鐵酸鈉水解NaOH和Fe2O3·H2O沉淀，而原硅酸鈣和欽酸鈣不溶，成為泥渣分離出去;向得到的鋁酸鈉溶液中通入CO2進行碳酸化分解，析出氫氧化鋁，碳分母液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后再返回配料燒結(jié)，循環(huán)使用。燒結(jié)法適用于鋁硅比相對較低的鋁土礦，流程較復雜，能耗高，產(chǎn)品質(zhì)量低于拜耳法。c.拜耳一燒結(jié)聯(lián)合法拜耳法和燒結(jié)法是目前工業(yè)上生產(chǎn)氧化鋁的主要方法，它們各有其優(yōu)缺點和適用范圍。當生產(chǎn)規(guī)模比較大時，采用拜耳法和燒結(jié)法的聯(lián)合生產(chǎn)流程，可以取長補短，兼有兩種方法的優(yōu)點，能夠充分利用鋁土礦資源，獲得比單一方法更好的經(jīng)濟效益。聯(lián)合法可以分為并聯(lián)、串聯(lián)和混聯(lián)三種基本流程。并聯(lián)法可以在處理優(yōu)質(zhì)鋁土礦的同時處理一部分低品位鋁土礦，降低堿在生產(chǎn)成本中的比例，減少有機物對拜耳法的影響，有利于制取砂狀氧化鋁。其主要缺點是工藝流程復雜，拜耳法系統(tǒng)的循環(huán)堿量有一定程度增加。串聯(lián)法除了具有并聯(lián)法的一些主要優(yōu)點外，對鋁土礦采用了拜耳法和燒結(jié)法兩種方法提取其中的氧化鋁，氧化鋁的總回收率高。但串聯(lián)法也有一些明顯的缺點:拜耳法和燒結(jié)法對生產(chǎn)流程均有重要影響，生產(chǎn)控制比較困難;拜耳法赤泥爐料燒結(jié)難度較大;流程中硫酸鈉難以去除等。我國鋁土礦特點是高硅低鐵，礦石難以溶解，并且成分不一。

2 氧化鋁廠生產(chǎn)設(shè)備安裝過程中存在的隱患

2.1 安裝人員的未按照規(guī)程施工

相關(guān)工作人員的標準化操作是實現(xiàn)設(shè)備安裝的關(guān)鍵因素，球磨機作為氧化鋁生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備之一，在進行該設(shè)備的安裝時，存在的安全隱患主要體現(xiàn)如下三個方面。①由于安裝人員之間的專業(yè)水平差距較大，導致安裝進度參差不齊，一些工作人員為了提高安裝速度，直接忽略掉很多關(guān)鍵步驟，未嚴格的遵循規(guī)則安裝，造成設(shè)備后期運行故障。②由于工作量相對繁重，一些人員對安裝過程存在僥幸心理，為了盡快安裝而進行了錯誤的操作。③在設(shè)備安裝時無明確的合理性安排，不以設(shè)備后期的穩(wěn)定運行為目的，對安裝操作隨意進行。

2.2 老廠技術(shù)、設(shè)備陳舊 ,生產(chǎn)方法亟需新的突破

目前 ,我國氧化鋁工業(yè)采用的生產(chǎn)方法有燒結(jié)法、混聯(lián)法和拜耳法三種 ,其中燒結(jié)法占20.2%, 混聯(lián)法占69.4%,拜耳法10.4%而世界上氧化鋁的90%以上是采用拜耳法生產(chǎn)的。雖然從始至今拜耳法在流程上并沒有大的原則性改變 ,但是由于裝備水平和技術(shù)水平不斷提高 ,其技術(shù)經(jīng)濟指標顯著改善 ,在降低能量消耗和提高勞動生產(chǎn)率方面 ,取得了顯著成效。而我國早期投產(chǎn)的山東鋁廠、鄭州鋁廠和貴州鋁廠 ,其技術(shù)裝備水平相對落后。幾十年來 ,雖經(jīng)過幾次技術(shù)改造 ,但都是利用原有技術(shù)的小規(guī)模重復擴建。經(jīng)過多年的生產(chǎn) ,許多設(shè)備已陳舊不堪 ,有些設(shè)備已超期服役多年 ,亟需用現(xiàn)代化的氧化鋁技術(shù)進行改造。就我國氧化鋁的生產(chǎn)方法而言 ,考慮到我國的鋁土礦多為一水硬鋁石型 ,氧化鋁含量高 ,硅的含量也高 ,鋁硅比4～6之間的中等品位鋁礦儲量占有相當?shù)谋壤＝?jīng)過多年的生產(chǎn)實踐和以往多次論證表明 ,不宜直接采用國外普遍使用的拜耳法 ,而一直采用流程復雜 ,投資、成本均較高的燒結(jié)法或聯(lián)合法。

2.3 環(huán)境污染

氧化鋁生產(chǎn)中要排出大量的廢渣赤泥, 廢水和廢氣 ,生產(chǎn)過程的噪音、粉塵都對人體有嚴重的危害 ,同時破壞環(huán)境 ,損害農(nóng)作物, 世界各國對此都十分重視。國外用赤泥做建筑材料、各種材料的添加劑 、吸附劑、修筑公路或經(jīng)處理后造地復墾 。而我國氧化鋁廠產(chǎn)生的赤泥, 目前基本上采用筑壩堆放 ,占用大量土地, 還會對農(nóng)田造成污染。國外生產(chǎn)中的粉塵 、廢水 、廢氣的排放均要嚴格檢測, 處理后達標排放,廢水處理后循環(huán)使用, 實現(xiàn)零排放 , 噪音超標的崗位,操作檢修等人員, 一律要帶上耳膜保護器。在這些方面 ,我們?nèi)源嬖谝欢ǖ牟罹?。

3 針對設(shè)備在安裝中存在的隱患進行解決方法的設(shè)計

3.1 加強安裝前期準備階段的質(zhì)量把控

若要解決安裝重型板式給料機過程中無明確安裝機制的構(gòu)建的問題，首先應(yīng)建立嚴格的安裝標準，在每一個安裝環(huán)節(jié)均進行嚴格的質(zhì)量把控，對安裝材質(zhì)進行前期的抗壓抗熱監(jiān)測，滿足氧化鋁廠的生產(chǎn)環(huán)境的前提下，根據(jù)設(shè)備安裝標準，進行設(shè)備零部件的采購，加強氧化鋁廠生產(chǎn)設(shè)備在安裝前期準備階段的質(zhì)量把控。

3.2 建立氧化鋁廠生產(chǎn)設(shè)備安裝工程質(zhì)量保證體系

建立氧化鋁廠生產(chǎn)設(shè)備安裝工程質(zhì)量保證體系是為了讓質(zhì)量決策體系、操作質(zhì)量體系、技術(shù)體系以及質(zhì)檢體系正常的運行，并各司其職，建立相應(yīng)的獎懲機制，保證工程質(zhì)量的優(yōu)良。在工程實施之前，首先要根據(jù)具體的工藝要求以及氧化鋁廠自身的實際情況，制定一份完整的、詳細的工程創(chuàng)優(yōu)規(guī)劃，將規(guī)劃細分到每一個項目部門、施工部門、施工班組及個人，并將每個人的收入與實際實施的質(zhì)量指標掛鉤，以此增加施工人員的責任感和自覺性 。嚴格遵守相關(guān)制度，將質(zhì)量管理工作做到規(guī)范化、制度化。同時定期進行檢查工作，堅持做到公司每月檢查一次，項目負責人每周檢查一次，對每次檢查的工程質(zhì)量情況進行及時的整理并匯報，對優(yōu)秀員工采取獎勵措施，對工作較差的員工采用適當?shù)膽土P機制，讓工程的總體質(zhì)量得到有效地控制。嚴防生產(chǎn)設(shè)備關(guān)卡，設(shè)備無合格證不采購、不進廠。保證每一份工程的數(shù)量、設(shè)計標準、技術(shù)的規(guī)范，不清楚不開工。設(shè)備的復檢單也應(yīng)經(jīng)過工程技術(shù)人員的審核簽字后才可以用于安裝工程當中。同時還要加強對出入庫手續(xù)的管理力度，采購入庫的設(shè)備必須經(jīng)過嚴格的驗收，對于設(shè)備規(guī)格及數(shù)量不符合質(zhì)檢要求的也不允許入庫驗收。

3.3 用新的生產(chǎn)方法擴建或改造現(xiàn)有企業(yè)

我國生產(chǎn)的氧化鋁 , 90%以上是用燒結(jié)法和混聯(lián)法生產(chǎn)的。在計劃經(jīng)濟條件下 ,我國氧化鋁生產(chǎn)成本曾居于國際鋁工業(yè)的前列。80年代初、中期 ,山東鋁廠和鄭州鋁廠的成本在世界氧化鋁行業(yè)中是較低的。但在市場經(jīng)濟條件下 ,靠那種無償占用投資 ，用較高的能源消耗換取較低的氧化鋁成本的做法已經(jīng)行不通了。在氧化鋁廠的建設(shè)與生產(chǎn)中 ,必須考慮用最低的投資 ,最少的能源消耗取得較低的生產(chǎn)成本 ,進而取得較強的競爭能力。通過對氧化鋁生產(chǎn)方法的對比分析 ,表明串聯(lián)法在改造和擴建現(xiàn)有氧化鋁企業(yè)中具有特殊經(jīng)濟意義。串聯(lián)法與燒結(jié)法相比 ,單位投資低8% , 與混聯(lián)法相比,單位投資低5.6%;每噸氧化鋁的制造成本 ,串聯(lián)法比燒結(jié)法低298元 ,比混聯(lián)法低162元;串聯(lián)法方案的財務(wù)凈現(xiàn)值率為0.39,高于燒結(jié)法方案的凈現(xiàn)值率(0.06)和混聯(lián)法方案的凈現(xiàn)值率(0.24),表明串聯(lián)法方案有著巨大的經(jīng)濟潛力 ,應(yīng)當引起高度重視。

4 結(jié)語

通過上述對氧化鋁廠生產(chǎn)設(shè)備安裝工程的質(zhì)量控制措施，按照相關(guān)技術(shù)要求，利用人才優(yōu)勢，發(fā)揮其技術(shù)專長，做到規(guī)范化、制度化、標準化的設(shè)備安裝工程，并在實際操作的現(xiàn)場設(shè)置典型示范作業(yè)面，創(chuàng)造出更加優(yōu)質(zhì)的工程，為后續(xù)的氧化鋁工藝制作奠定基礎(chǔ)，也為整體工藝流程創(chuàng)造出更多的利用價值，以此促進氧化鋁工藝施工控制水平的提升。