淺談氧化鋁生產(chǎn)配料合格率的影響因素及對(duì)策

陳海

摘 要：溶出配料Rp是整個(gè)氧化鋁生產(chǎn)的主要技術(shù)指標(biāo)之一，在日常生產(chǎn)中溶出Rp值合格率越高氧化鋁的溶出效果越好、溶出率越高。本文提出了用拜耳法生產(chǎn)氧化鋁工藝中影響溶出配料Rp合格率的幾大因素，并結(jié)合某廠氧化鋁原料工藝的配料實(shí)際情況對(duì)之進(jìn)行探討，提出了提高溶出配料Rp合格率的根本途徑。

關(guān)鍵詞：拜耳法；氧化鋁；溶出率；配料Rp合格率；影響因素

中圖分類號(hào)：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）21-0342-02

術(shù)語解釋：溶出配料Rp值：溶出礦漿液中Al2O3/Na2O的比值；礦石A/S：鋁土礦中氧化鋁和二氧化硅的質(zhì)量比；母液Nk：循環(huán)母液中苛性堿（Na2O）的濃度g/l。

某廠是全國第一家采用純拜耳法工藝生產(chǎn)氧化鋁的企業(yè)，在用拜耳法生產(chǎn)氧化鋁過程中，溶出配料Rp是最主要的生產(chǎn)指標(biāo)之一，溶出Rp值合格率越高，氧化鋁的溶出效果越好、溶出率越高。在實(shí)際生產(chǎn)中，根據(jù)生產(chǎn)的不同情況，調(diào)度室會(huì)制定不同的配料要求。氧化鋁生產(chǎn)中原料磨工序的主要任務(wù)是為溶出提供原礦漿，主要生產(chǎn)原料是鋁土礦、石灰和循環(huán)母液，工序通過穩(wěn)定下礦量并配入適量的循環(huán)母液以達(dá)到生產(chǎn)要求的溶出Rp值。

1 溶出Rp的影響因素及分析

1.1 礦石A/S均化效果

礦石A/S的均化效果對(duì)溶出配料Rp的合格率的影響比重較大，根據(jù)理論計(jì)算，當(dāng)?shù)V石AO含量波動(dòng)1%，按照原料工藝100t/h下礦量計(jì)算，單位時(shí)間內(nèi)配入的母液總量相應(yīng)地會(huì)波動(dòng)5m3/h，配料Rp值變化0.01。

根據(jù)表1數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)?shù)V石均化AO%含量波動(dòng)超過3%后，單是礦石均化效果對(duì)配料Rp值的影響就超過了調(diào)度控制范圍，日常生產(chǎn)控制中，鋁礦的化驗(yàn)數(shù)據(jù)都是滯后的，當(dāng)鋁礦均化出現(xiàn)波動(dòng)后，操作上無法及時(shí)調(diào)整，往往就會(huì)造成配料Rp合格率下降。

圖2是2008年礦石均化效果對(duì)比較為明顯的1月份和6月份對(duì)溶出Rp合格率產(chǎn)生影響的對(duì)比圖，其中1月份礦石均化A/S合格率為91.8%，相對(duì)的80%高出11.8%，對(duì)應(yīng)的溶出Rp合格率1月份為71.8%，比6月份的63.9%高出了7.9%，從以上分析可以看出，鋁礦均化這一環(huán)節(jié)對(duì)溶出Rp的穩(wěn)定起著至關(guān)重要的作用，鋁礦均化效果越好，溶出Rp越穩(wěn)定，反之波動(dòng)越大。

造成鋁礦均化效果差的原因：①設(shè)備陳舊，下礦精度差；②生產(chǎn)控制不嚴(yán)，給料機(jī)未按礦石品位調(diào)節(jié)下礦量、經(jīng)常定點(diǎn)布礦、經(jīng)常單臺(tái)取料機(jī)取礦；③礦石運(yùn)輸混亂，相應(yīng)品位的礦石未能按時(shí)、按品位入倉；④取樣、制樣不規(guī)范，未能真實(shí)反應(yīng)鋁礦真實(shí)品位等。

1.2 循環(huán)母液Nk濃度

目前，原料磨工序進(jìn)行配料計(jì)算的各項(xiàng)物料成分?jǐn)?shù)據(jù)化驗(yàn)滯后，循環(huán)母液的化驗(yàn)數(shù)據(jù)滯后大約2h，因此該工段的配料是一個(gè)連續(xù)的過程，在生產(chǎn)中不希望發(fā)生所供循環(huán)母液Nk濃度反復(fù)波動(dòng)的情況，一旦發(fā)生就會(huì)影響到后續(xù)生產(chǎn)工序指標(biāo)波動(dòng)和生產(chǎn)的不穩(wěn)定。因此循環(huán)母液Nk濃度的穩(wěn)定與否將直接影響到溶出Rp的合格率情況，目前某廠氧化鋁生產(chǎn)對(duì)循環(huán)母液Nk濃度的控制要求為247～255g/l，在其它條件不發(fā)生變化的情況下，母液Nk濃度的波動(dòng)情況對(duì)溶出Rp的影響如表2所示。

通過表2中數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出，當(dāng)母液Nk濃度波動(dòng)超過6g/l時(shí)，100t礦所需配母液總量就超過了15m3/h以上，對(duì)應(yīng)的配料Rp波動(dòng)超過了0.03，超出了生產(chǎn)上調(diào)度的控制要求，這種情況下就會(huì)造成溶出Rp合格率的降低。

以下是2008年1～6月份原料磨工段配礦所使用的循環(huán)母液Nk濃度上下兩個(gè)點(diǎn)樣差值統(tǒng)計(jì)：總點(diǎn)樣數(shù)為2201，最大波動(dòng)值為19g/l，平均波動(dòng)值為0.0018，超出6g/l點(diǎn)樣數(shù)為334，占總樣數(shù)的百分比為15.2%。

可以看出，母液Nk濃度的點(diǎn)樣波動(dòng)值超過6g/l的達(dá)到了334個(gè)點(diǎn)樣，占總點(diǎn)樣數(shù)2201的15.2%，根據(jù)前面分析可知，在使用這部分母液配料時(shí)，母液總量的調(diào)整超過了15m3/h，而因?yàn)槭苌a(chǎn)數(shù)據(jù)化驗(yàn)滯后這一情況的限制，在生產(chǎn)控制上無法及時(shí)調(diào)整，這樣15m3的母液量就會(huì)導(dǎo)致溶出Rp偏離0.03左右，造成了溶出Rp的波動(dòng)。

造成蒸發(fā)母液Nk濃度波動(dòng)大的原因：①母液調(diào)配波動(dòng)大；②補(bǔ)堿量過大；③生產(chǎn)組織不好，母液槽低液位送料，致使母液混勻不均；④其它臨時(shí)性原因。

1.3 下礦量

由于鋁土礦是固體物料，在配礦過程中，鋁土礦下礦量的可調(diào)節(jié)性較差，目前，絕大多數(shù)配料方式都是采用固定鋁土礦下礦量，調(diào)整循環(huán)母液配入量的方式進(jìn)行配礦，在配料過程中，下礦量一般為定值，不進(jìn)行調(diào)整，但實(shí)際生產(chǎn)中由于礦石給料機(jī)精度的不同，實(shí)際下礦量往往存在一定的偏差，下礦量偏多，溶出礦漿的Rp會(huì)偏大，下礦量偏少，則溶出礦漿的Rp會(huì)偏低。自投產(chǎn)以來，某廠原料磨工段的給礦先后采用過板式給料機(jī)和電子皮帶秤兩種設(shè)備，它們的使用情況和對(duì)溶出配料Rp的影響見表3。

從表3可以看出，由于2005年以前采用精度較低的板式機(jī)，造成溶出Rp的波動(dòng)達(dá)到了0.027，而改用精度相對(duì)較高的電子皮帶秤，溶出Rp的波動(dòng)值降到了0.014，減少了0.013。

1.4 磨機(jī)的開停

磨機(jī)的開停對(duì)溶出Rp的影響主要體現(xiàn)在開磨、停磨的過程中母液量的調(diào)整滯后，在實(shí)際控制中為了保證生產(chǎn)的正常，開磨前需打開母液流程，母液進(jìn)入棒磨機(jī)后再啟動(dòng)棒磨機(jī)下礦，下礦滯后時(shí)間一般為5～10分鐘，按照開磨之前把日常母液控制量降低到280m3/h計(jì)算，因開磨多加的母液量為14～28m3。同樣在停機(jī)時(shí)，需先停下礦，再停母液，生產(chǎn)要求在停機(jī)后需要對(duì)殘留在母液管道里面的母液進(jìn)行放料，母液管線越長，殘留母液量越多，通過生產(chǎn)實(shí)際測量，一次放出的母液量有30m3左右，放出的母液通過污泵送回生產(chǎn)流程，使正常母液配入量偏多，這些多加的母液就會(huì)使溶出Rp值的偏低，造成波動(dòng)。對(duì)2008年1～6月份磨機(jī)開停次數(shù)對(duì)溶出Rp影響點(diǎn)樣數(shù)的統(tǒng)計(jì)如表4。

從表4可以看出，隨著磨機(jī)開停車次數(shù)的增加，造成溶出Rp偏離的點(diǎn)樣數(shù)也不斷增加，特別是在5、6月份，為了保證氧化鋁Ⅲ、Ⅳ系列的供料，在Ⅰ、Ⅱ系列所配的礦漿經(jīng)常需要向Ⅲ、Ⅳ系列礦漿槽轉(zhuǎn)移，增加了Ⅰ、Ⅱ系列磨機(jī)的開停車次數(shù)，同時(shí)造成配料偏離的點(diǎn)樣數(shù)也增加到了36和34個(gè)，因此可以得出，磨機(jī)的開停對(duì)溶出Rp的穩(wěn)定產(chǎn)生了較大影響。

1.5 崗位人員的操作技能

在原料磨的配料作業(yè)中，往往涉及到較多數(shù)據(jù)的收集與分析、配料出現(xiàn)較大波動(dòng)的應(yīng)急處理和調(diào)整、工藝技術(shù)指標(biāo)與生產(chǎn)的穩(wěn)定性掌握等。氧化鋁生產(chǎn)中，物料的理化數(shù)據(jù)都是人工取樣送到化驗(yàn)室化驗(yàn)得出的，在取樣、制樣與化驗(yàn)等環(huán)節(jié)都可能出現(xiàn)誤差，因此在運(yùn)用“原料磨專用計(jì)算公式”計(jì)算所需配入母液量時(shí)，如果物料的理化數(shù)據(jù)出現(xiàn)大的波動(dòng)時(shí)，準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)分析與處理就相當(dāng)關(guān)鍵。另外在日常生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)設(shè)備跳停、物料斷料和堵料等造成配料指標(biāo)異常波動(dòng)，生產(chǎn)中斷事故，在處理這些事故時(shí)如何做到既調(diào)整好工藝指標(biāo)不出現(xiàn)波動(dòng)，又保證生產(chǎn)的正常與穩(wěn)定，這些就需要操作人員具有熟練的操作技能與經(jīng)驗(yàn)。圖3是原料磨工段四個(gè)生產(chǎn)輪班2008年1～6月份所配物料溶出Rp偏離控制中值的主效應(yīng)圖。

從圖3可以看出，四個(gè)生產(chǎn)輪班的控制結(jié)果存在較大差異，其中丁班和甲班所配物料溶出Rp相對(duì)穩(wěn)定，乙班控制偏低較多，丙班控制偏高較多。從中可以得出，甲班和丁班的操作技能較為熟練，丙班和乙班還需要進(jìn)一步加強(qiáng)。

1.6 其它影響因素

在生產(chǎn)中，原料磨配灰量的變化、溶出洗液添加量變化、溶出率波動(dòng)、溶出工序設(shè)備故障等都會(huì)造成溶出配料Rp的波動(dòng)，因此也是影響溶出配料Rp合格率的重要因素。

2 提高溶出配料Rp合格率的途徑

綜上分析，“一是靠管理，二是靠科技”是穩(wěn)定配料，提高溶出配料Rp合格率的根本途徑。提高氧化鋁生產(chǎn)中溶出配料Rp合格率必須針對(duì)各項(xiàng)影響因素，采取相應(yīng)的措施加以控制。

2.1 強(qiáng)化管理、穩(wěn)定配料

（1）加強(qiáng)進(jìn)廠鋁礦的監(jiān)督、監(jiān)控力度，做好鋁土礦的分類進(jìn)倉，確保相應(yīng)礦倉不空倉。

（2）強(qiáng)化生產(chǎn)組織，確保均化過程中各種品位礦石按比例配礦；杜絕鋁土礦均化過程中出現(xiàn)定點(diǎn)布礦；盡量減少單臺(tái)取料機(jī)取料次數(shù)。

（3）控制好母液的調(diào)配，嚴(yán)格母液補(bǔ)堿量的控制（一般應(yīng)小于8m3/h），蒸發(fā)母液槽應(yīng)盡量保持高液位送料，確保母液成分穩(wěn)定。

（4）做好開停磨機(jī)調(diào)小母液量工作。確保礦漿槽高液位開機(jī)，便于開機(jī)后有充分的緩沖時(shí)間用于母液配入總量的調(diào)整，使提前進(jìn)入礦漿槽的母液和預(yù)存礦漿混合均勻；磨機(jī)停機(jī)前后調(diào)小母液量，以緩沖停機(jī)多配的母液對(duì)影響配料。最好對(duì)磨機(jī)開停機(jī)的母液量調(diào)整進(jìn)行量化，制定標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范操作方法。

（5）做好下礦電子皮帶秤的抽秤工作，及時(shí)校正下礦精度，保證下礦準(zhǔn)確度。

（6）結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，不斷完善現(xiàn)有的“原料磨配料計(jì)算公式”，提高計(jì)算母液量的準(zhǔn)確度。

（7）控制好溶出工序的蒸汽量，保證溶出溫度，穩(wěn)定溶出率。

（8）根據(jù)操作工配料技能的熟練情況，有針對(duì)性地進(jìn)行培訓(xùn)，提高職工操作技能。

2.2 依靠科技科技進(jìn)步，優(yōu)化指標(biāo)，提高溶出Rp的穩(wěn)定性

（1）使用精度更高，運(yùn)行穩(wěn)定性更好的礦石電子皮帶秤給礦。

（2）鋁土礦取樣采用自動(dòng)取樣器作業(yè)，保證取樣準(zhǔn)確性。

（3）對(duì)運(yùn)行不穩(wěn)定的設(shè)備及時(shí)改造，保證生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

（4）運(yùn)用密度計(jì)對(duì)溶出進(jìn)料礦漿進(jìn)行密度監(jiān)控，為原料磨配料提高參考。

3 結(jié) 語

溶出配料Rp是氧化鋁生產(chǎn)工藝最重要的指標(biāo)之一，它的穩(wěn)定性直接影響到氧化鋁溶出率的高低，對(duì)氧化鋁的產(chǎn)出率起著杠桿調(diào)節(jié)的作用。本文通過對(duì)配料過程中影響溶出Rp因素的探討與分析，提出了穩(wěn)定配料，提高溶出Rp合格率的方法和途徑，對(duì)原料磨工段配料工藝具有一定的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

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[2]中鋁某廠.氧化鋁生產(chǎn)物料平衡計(jì)算.

[3]中鋁某廠.氧化鋁生產(chǎn)操作規(guī)程.

[4]中鋁某廠.氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)年報(bào).

收稿日期：2018-3-9

作者簡介：陳 海（1971-），男，工程師，本科，從事氧化鋁生產(chǎn)等工作。