節(jié)能技術在氧化鋁溶出系統(tǒng)中的應用

吳慶君

摘 要：目前諸多技術已經受到當前社會發(fā)展的影響而產生了巨大的變化，通過各種渠道各種方式，生產技術不斷在革新。在氧化鋁的生產中，溶出技術起到了極其重要的作用，文章針對實際生產中，在氧化鋁的溶出過程中，管道停留罐系統(tǒng)中相關節(jié)能措施進行了介紹。主要對該技術的機組運行運轉率的提高、技術指標的優(yōu)化以及熱能利用的效率提升和對流程進行合理改進等進行了描述。旨在對當前氧化鋁溶出系統(tǒng)節(jié)能技術的提高以及產品的出產質量的提升作出一定貢獻。

關鍵詞：節(jié)能；氧化鋁溶出；技術；應用

引言

鋁以及鋁合金在當前社會中的應用及其廣泛，并且鋁資源的含量十分豐富，所以鋁工業(yè)從開始發(fā)展至今，發(fā)展勢頭始終十分迅猛。拜耳法是當前工業(yè)生產金屬鋁中使用最多的方式，生產中較為適合處理高品位鋁礦。

在拜耳法生產金屬鋁的過程中，溶出是最重要的工序之一。拜耳法所利用的基本原理主要包括：首先利用氫氧化鈉溶液將鋁礦中的鋁溶出，得到鋁酸鈉溶液，并在溶液中加入晶種，在降溫以及攪拌的條件下，將溶液中的氧化鋁以氫氧化鋁的狀態(tài)析出；其次，分解得到氫氧化鈉母液，在高溫條件下，經過蒸發(fā)后仍舊可以繼續(xù)溶出新一批的鋁礦，通過不斷的交替使用，從而連續(xù)的對鋁礦進行處理，不斷的得到氫氧化鋁，這就是拜耳循環(huán)法。因而在拜耳法制取氧化鋁的生產過程中，溶出是十分重要得到工序，并且溶出這一過程必須保證具有一定的溫度以及壓力，通過使用氫氧化鈉這種苛性堿溶液才能夠將鋁土礦中所含有的氧化鋁溶出，形成鋁酸鈉溶液。一水硬鋁石是我國最主要的鋁土礦構成，并且考慮到一水硬鋁礦的溶出性能在諸多礦石中的性能是最差的，因而在工業(yè)生產中必須提供相應的條件，一般會在溶出反應中使用二百六十攝氏度以上的高溫條件，對溶出反應進行強化。所以，在氧化鋁生產過程中，溶出系統(tǒng)的耗能相對較高，是需要能耗較高的工序之一，通過計算可以得出在，在該工序中所耗能量，是整個氧化鋁線生產過程中總能量的30%以上。并且鋁土礦屬于不可再生資源，國內能夠用于金屬鋁生產的礦產品位逐漸的在下降，對溶出條件要求更為苛刻，達不到理想的溶出條件就會降低礦石中氧化鋁的回收。所以，高壓溶出過程中的節(jié)能技術研究已經逐步地成為了當前鋁生產中的重要內容。文章便針對某廠在進行金屬鋁生產過程中，有關溶出節(jié)能問題進行了分析探討，結合實踐，對溶出系統(tǒng)中能夠應用的節(jié)能措施進行了論述。

1 當前的生產現狀

我國的鋁土礦含量十分豐富，但是隨著工業(yè)生產的利用，鋁土礦的品位相對有所下降，其中的雜種元素也逐步的復雜。在鋁土礦中，含有的主要雜質包括含硅礦物以及含鐵礦物、含鈦礦物。雜質的含量不同在溶出過程中所使用的能耗就不盡相同。另外影響當前溶出反應的條件還包括原礦漿的細度以及母液的濃度和配料的Rp。不同的反應條件所需要的反應能耗是不同的。在反應中配料、母液以及原礦漿的細度都是人為可以控制的，但是鋁土礦的品位確是無法掌控的。因而在溶出系統(tǒng)中可以通過溶出技術的提高加強溶出效率，降低在溶出過程中的能耗。當前某廠所采用的溶出系統(tǒng)主要是壓煮溶出，該技術高壓溶出車采用的為間接加熱方式，反應后的溶出料料漿約為260℃，然后經過十一級自蒸發(fā)閃蒸，降溫至130℃后的溶出液與沉降車間送來的赤泥洗液相混合與稀釋槽。如何提高溶出溫度、延長溶出反應時間、提高溶出運轉率，優(yōu)化溶出技術指標是提高溶出節(jié)能水平必須要解決阿問題。

2 節(jié)能降耗措施研究

2.1 溶出機組運轉率的提高

對生產現場進行調查分析，通過科學的手段進行研究，對溶出機組的運轉效率進行有效提高，發(fā)現通過多種有效措施的共同施行能夠有效提高機組的效率。從而降低在溶出過程中所消耗的能量。

溶出機組在運轉過程中，其機組的效率會直接影響到整個氧化鋁生產的效率，是整個生產過程中廠家能耗水平以及生產效率的基礎，這也是由于溶出環(huán)節(jié)在氧化鋁生產過程中是最為重要的環(huán)節(jié)所致。通過對該廠近三年間的非計劃停車事故進行分析，可以發(fā)現產生停車的緣故除了一些不可控制的因素之外，主要的內部原因有以下幾種：首先是隔膜泵發(fā)生故障所致，例如大隔膜發(fā)生破裂或者設備出現了卡閥現象，又或者單向閥出現刺料等；其次則是由于過料管發(fā)生了磨損刺穿現象。針對這種故障，可以采取以下三種方式予以解決。

做好預防原礦漿細度跑粗的現象，并對其作出恰當的處置。原礦漿若是出現跑粗現象，那么就會令設備發(fā)生故障，例如隔膜泵發(fā)生刺料或者卡閥，并且跑粗會使得過料管發(fā)生磨損，加速了過料管的損壞，通過對原礦漿細度進行監(jiān)控采用脫硅前取樣，對不合格的漿料及時的予以反砂重磨，以此降低刺料次數以及卡閥現象發(fā)生的幾率，減輕了原料漿對過料管的磨損。

組織科學合理的檢修，檢修前系統(tǒng)梳理所有檢修內容，合理安排檢修順序，并且堅持應該修理的必須修理，修理就一定要修理好的工作原則，對設備的檢修質量予以保障。

對測厚工作予以重視，將所有的過料管尤其是氣液混合過料管以及彎管部位應當予以重點監(jiān)測，作為測厚工作的重點，對測厚數學要分析統(tǒng)計，測厚應當遵循多點取測的原則，并對疑點進行重復測量，以此確認測厚數據的準確性，并對所有的測量數據進行對比分析，以此保證及時的發(fā)現過料管隱患。

通過對管理進行加強，使得溶出機組在運行過程中的停車事故數量大大降低。當前該廠溶出機組通過加強管理，其運轉率已經超過94%，生產狀態(tài)已經基本穩(wěn)定，相應的工藝指標也都得到了提升，已達到期設計產能。

2.2 提高結疤清理效果、減少結疤的生成

在氧化鋁生產過程中，各工序的結疤現象普遍存在，結疤的導熱性非常小，有研究表明結疤厚度達到1mm，所需熱交換面積將增加一倍，所以結疤防治工作尤為重要。預脫硅效率的提高有利于減緩機組結疤的生成，從提高脫硅溫度、延長脫硅時間、采用適當的石灰添加量出發(fā)，保證了較好的脫硅效果。此外，結疤清理效果對換熱效率和隔膜泵出口壓力影響較大，結疤清理效果好，預熱段換熱效率高，隔膜泵出口壓力下降，降低電耗和煤氣消耗。對不同部位的結疤根據不同情況，采用不同的清理方式主要采用火燒與高壓水清洗相結合，以及酸洗等手段，最大程度地消除結疤影響，同時消耗的成本最低。

2.3 優(yōu)化工藝流程，降低流程中的工藝能耗

原設計多數單元之間均設計有泵類設備輸送介質，以保證輸送料的穩(wěn)定性和可調整性。經實踐發(fā)現某些單元之間憑借自有壓力差或高位差完全可以完成輸送功能。基于此，進行了一系列改造：（1）一次水流程自壓改造，一次水原設計為冷凝水通過離心泵輸送到下個車間，進過測量計算新蒸汽冷凝水閃蒸槽允許壓力為0.45Mpa，與新蒸汽冷凝水泵出口楊程相近，該壓力能夠滿足管路損失要求，共計省去水泵泵（110KW）8臺，節(jié)約了電耗和備件材料費用。（2）隔膜泵前進料流程改為自壓送料，撇除高位槽、出料泵、增壓泵，只要出料脫硅槽液位保持18m以上，就能滿足隔膜泵進料壓力要求（≥0.25Mpa），改造后系統(tǒng)運行良好。

2.4 充分利用溶出系統(tǒng)自身閃蒸系統(tǒng)

礦漿自蒸發(fā)第十一級乏汽溫度約130℃，壓力0.10～0.15Mpa，原流程為僅通過熱交換器與冷水熱交換，熱能利用率較低，現場熱水槽上方大量乏汽排空，造成了溶出機組熱量的損失。為充分利用第十一級乏汽，將其通過管道連接沉降車間熱水槽頂，給蒸發(fā)送的水經行換熱提高整個系統(tǒng)的溫度。這項改造完成并投入運行以來，機組運行平穩(wěn)，乏汽冷凝水化驗結果含堿0.07g/L、0.04g/L，水質清澈無雜物，乏汽與新蒸汽的物理性質基本相同，只要控制好閃蒸槽液位，不會造成管道結疤、堵塞，同時也不會污染沉降熱水站水質，改造后新蒸汽完全被乏汽取代，氧化鋁蒸汽單耗從0.31t/t-AO降至0.003t/t-AO以下，節(jié)能效果顯著，且沉降熱水站溫度從83℃提高97℃左右。

2.5 合理調整閃蒸槽的孔板尺寸

礦漿自蒸發(fā)器閃蒸換熱系統(tǒng)是回收利用溶出機組熱能的有效方式，其熱能回收利用的高低對溶出系統(tǒng)能耗有較大影響，回收率高，礦漿預熱溫度高，有利于減少加熱段加熱所占比例，降低蒸汽消耗，但實際生產中經常出現各級自蒸發(fā)器壓力差不合適、液位易高報，造成閃蒸乏汽利用不充分。自蒸發(fā)器采用孔板式節(jié)流裝置，合理的孔板尺寸匹配是閃蒸系統(tǒng)良好運行的根本保證，各級孔板尺寸參數的理論計算相當復雜，且計算得出數據常與現場不符，工業(yè)上常用的就是根據現場實踐不斷進行修正，根據閃蒸槽各級液位情況以及閃蒸槽排氣閥開度綜合分析，持續(xù)改進孔板尺寸，保持合適的級差壓力。通過不斷改進，目前二次乏汽利用率大大提高，乏汽得到充分利用。同時，為了解決閃蒸槽長期液位高報易乏汽帶料的問題。因孔板尺寸與進料量和進料濃度有直接關系，所以日后也需要不斷地調整。

3 結束語

節(jié)能是當前各行業(yè)在生產經營中所推崇的主流，尤其在工業(yè)生產中，節(jié)能思想已經深入了各個行業(yè)的各個環(huán)節(jié)，通過有效的節(jié)能措施不但能夠保護環(huán)境、響應國家政策號召，同時通過節(jié)能降低生產中的能耗，以此降低企業(yè)的生產成本，減少企業(yè)的生產投入，能夠直接帶來經濟效益。當前國內的氧化鋁廠在進行生產中大多使用了拜耳法，而在拜耳法中溶出這一環(huán)節(jié)的能耗是非常大的，并且受到了鋁土礦品質的影響，溶出所需要的能耗仍舊在逐年升高，為了降低能耗，各個廠家都在依照自身的技術特點以及實際生產狀況，對能耗降低方面進行了技術嘗試，希望可以通過有效的節(jié)能技術降低溶出工序的能耗。在溶出能耗降低技術研究中，還需要業(yè)內人士進行取長補短，相互交流，通過機組運轉率的有效提高，以及對熱能進行回收利用和對流程改進等方面可以有效的降低能耗，在這一基礎上進行技術創(chuàng)新，可以得到有效的節(jié)能措施。而我國的氧化鋁生產也在不斷的發(fā)展，生產技術也在不斷的進步，隨著發(fā)展和進步必然會涌現出更多的低能耗生產技術，為我國低耗生產作出貢獻。

參考文獻

[1]李瑞勇，李曉杰，文繼明，等.溫度對爆轟法合成納米氧化鋁晶型及晶粒度的影響[J].材料開發(fā)與應用，2005（05）.

[2]郭晉梅.淺析冶金級氧化鋁的產品質量[A].合作 發(fā)展 創(chuàng)新--2008（太原）首屆中西部十二省市自治區(qū)有色金屬工業(yè)發(fā)展論壇論文集[C].2008.

[3]趙培生.煉結法連續(xù)碳分分解生產砂狀氧化鋁工藝技術研究[D].江西理工大學，2010.