國外上世紀(jì)七十年代氧化鋁廠存在問題及改造

楊 磊

（酒泉鋼鐵（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，牙買加項(xiàng)目建設(shè)總指揮部，甘肅 嘉峪關(guān) 735100）

1 前言

國外上世紀(jì)七十年代氧化鋁廠1971年投產(chǎn)，曾經(jīng)由美國凱撒和挪威海德魯共同出資擁有。設(shè)計(jì)產(chǎn)能為年產(chǎn)86萬噸/年，通過改擴(kuò)建，于2008年達(dá)到了165萬噸產(chǎn)能，對(duì)三水鋁石為主的礦石采用蒸汽直接加熱高溫溶出技術(shù)，雖提高了溶出率，得到了苛性比值較低的溶出液[1],但能耗較高。2007年俄鋁收購該廠，2009年氧化鋁廠受全球能源價(jià)格上漲過快的影響，生產(chǎn)成本過高、虧損嚴(yán)重，被迫停產(chǎn)。

2016年11月，酒鋼集團(tuán)收購該廠，并于2017年6月完成了復(fù)產(chǎn)。自復(fù)產(chǎn)以來，生產(chǎn)不穩(wěn)定、跑冒滴漏和檢修頻繁，生產(chǎn)成本居高不下，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品市場競爭力。為此，酒鋼集團(tuán)邀請(qǐng)國內(nèi)設(shè)計(jì)院采用中國氧化鋁技術(shù)及裝備對(duì)其進(jìn)行全面升級(jí)改造。下面簡要介紹原有生產(chǎn)工藝及裝備情況，存在問題分析及改造思路[2]。

2 生產(chǎn)工藝及裝備

2.1 礦漿制備

采用球磨機(jī)一段磨礦+回轉(zhuǎn)篩除渣的開路磨礦流程。4臺(tái)球磨機(jī)，其中3臺(tái)（3.20×6.74m）用于主料磨制，另一臺(tái)(3.66×6.10m)用于后加礦。合格礦漿粒度-100目＜82%。6臺(tái)蒸汽驅(qū)動(dòng)三缸泵輸送主料礦漿，2臺(tái)串級(jí)離心泵輸送后加礦漿。

2.2 溶出工序

采用“雙流法”后加礦溶出工藝（溶出溫度240℃）。共有2組溶出系統(tǒng)，每組包括：間接加熱列管式換熱器14臺(tái)；直接加熱換熱器2臺(tái)；3臺(tái)Φ3.66×32.92m高溫溶出器；11臺(tái)Φ3.81～7.77m，高度5.18～5.79m的閃蒸槽。

2.3 沉降工序

采用一次分離+九次逆流洗滌的工藝流程。水力旋流器10臺(tái)，用6備4；9臺(tái)Φ24.38×7.62m分離沉降槽；2系列洗滌沉降槽，每系列10臺(tái)，前5臺(tái)Φ24.38×7.62m，后5臺(tái)Φ30.48×6.10m，用9備1。

2.4 控制過濾

選用凱利臥式葉濾機(jī)。25臺(tái)過濾面積218.6㎡的凱利臥式葉濾機(jī)，正常運(yùn)行13臺(tái)。

2.5 精液降溫

采用閃蒸工藝。精液閃蒸系統(tǒng)共設(shè)置6級(jí)閃蒸，精液溫度由104.8℃降至81.2℃，母液溫度由57.5℃升至72.5℃。精液閃蒸槽Φ4.4×4.57m。

2.6 分解及分級(jí)

分解采用低濃度低固含二段分解生產(chǎn)砂狀氧化鋁工藝。分解槽為60臺(tái)錐底空氣攪拌分解槽。長大段設(shè)置寬流道板式換熱器和套管換熱器作為中間降溫裝置。

2.7 母液蒸發(fā)

母液蒸發(fā)采用多級(jí)閃蒸技術(shù)。3組蒸發(fā)系統(tǒng)，每組蒸發(fā)系統(tǒng)包括11臺(tái)蒸發(fā)加熱器（加熱面積1050m2）、7臺(tái)閃蒸槽、2臺(tái)常壓槽。

2.8 氫氧化鋁過濾及焙燒

采用2臺(tái)循環(huán)流化床焙燒爐和3臺(tái)回轉(zhuǎn)窯，其中循環(huán)流化床焙燒爐單臺(tái)產(chǎn)能1300t/d，回轉(zhuǎn)窯單臺(tái)產(chǎn)能1300t/d。成品過濾采用5臺(tái)平盤過濾機(jī)。

3 存在問題及分析

3.1 溶出采用雙流法直接加熱工藝

氧化鋁廠原溶出采用 “雙流法”后加礦工藝。一水軟鋁石礦漿進(jìn)入到溶出器中，通入新蒸汽加熱至240℃，停留溶出20min，溶出后礦漿進(jìn)入到自蒸發(fā)器，進(jìn)行11級(jí)閃蒸降溫。

自蒸發(fā)器閃蒸出的二次乏汽，用于加熱循環(huán)母液，加熱的循環(huán)母液，送至溶出進(jìn)料，與磨后合格礦漿進(jìn)行混合。三水鋁石礦漿泵送入溶出工序第6級(jí)自蒸發(fā)器，完成后加礦溶出過程。

現(xiàn)流程高壓新蒸汽直接加熱礦漿，其冷凝水進(jìn)入了生產(chǎn)流程；雙流法母液加熱側(cè)多級(jí)循環(huán)母液過料泵電耗大，與現(xiàn)有全管道化溶出工藝相比，其蒸汽消耗和電耗都高[3]。

3.2 粗種子采用沉降槽，底流漿液作為粗種子直接進(jìn)入長大段分解槽

在分解工藝中，溶液的飽和度是影響分解率的因素之一。粗種子所帶的附液越多，分解回頭的母液越多。由于分解回頭母液ak高，造成了第二段分解槽ak增高，降低了分解液的飽和度，使分解液的穩(wěn)定性增加，明顯降低了分解率；另外，回頭母液占據(jù)一定體積，不僅增加了輸送量，同時(shí)還縮短了分解時(shí)間，這樣也是影響分解率的因素之一。

3.3 控制過濾采用凱利式葉濾機(jī)

控制過濾采用凱利臥式葉濾機(jī)，運(yùn)行效率低、單位面積精液產(chǎn)能低、人工操作耗時(shí)量大、濾布更換材料量大，生產(chǎn)運(yùn)營成本較高。

3.4 氫氧化鋁焙燒采用回轉(zhuǎn)窯

回轉(zhuǎn)窯作為氫氧化鋁焙燒設(shè)備，能耗高達(dá)4.6GJ/t-Al2O3，其粉塵排放超過了90mg/Nm3以上；高能耗影響了產(chǎn)品競爭力，高粉塵排放無法滿足環(huán)保要求。

4 改造思路

4.1 改造總體思路

利用現(xiàn)有裝置，充分發(fā)揮其作用，通過解決其生產(chǎn)瓶頸問題，并降低生產(chǎn)能耗，降低原材料消耗，保證系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，提高全廠運(yùn)轉(zhuǎn)率，使全廠產(chǎn)量最大化，降低噸氧化鋁的綜合成本，增強(qiáng)企業(yè)的市場經(jīng)濟(jì)效益。

4.1.1 提高全廠運(yùn)轉(zhuǎn)率從而提高產(chǎn)量

鑒于氧化鋁廠始建于上世紀(jì)七十年代，歷經(jīng)五十年風(fēng)吹雨淋，設(shè)備穩(wěn)定性能大幅降低，檢修頻繁，導(dǎo)致全廠運(yùn)轉(zhuǎn)率大幅降低。從操作、生產(chǎn)組織和管理上下功夫，更換設(shè)備，使其全廠運(yùn)轉(zhuǎn)率提高到95%，將其產(chǎn)量提高25%以上。

4.1.2 提高循環(huán)母液濃度

鑒于要充分利用原有設(shè)備，為保證原有設(shè)備的處理能力，提高循環(huán)母液濃度15%以上，從而提高全廠循環(huán)效率。

4.1.3 采用大型高效節(jié)能環(huán)保設(shè)備

4.2 主要改造內(nèi)容及途徑

4.2.1 溶出車間

溶出車間氧化鋁廠生產(chǎn)的核心，對(duì)氧化鋁回收率、生產(chǎn)能耗、全廠運(yùn)轉(zhuǎn)率等都起到了決定性作用。改造重點(diǎn)是增加預(yù)脫硅，減緩溶出套管結(jié)疤；改變加熱方式，將雙流法直接加熱改為單流法間接加熱；采用大型管道化套管溶出裝置，,延長了溶出時(shí)間，保證裝置運(yùn)行穩(wěn)定性。

4.2.2 赤泥分離及洗滌

控制過濾改造采用立式葉濾機(jī)代替凱利臥式葉濾機(jī)，提高自動(dòng)化水平，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

4.2.3 分解及分級(jí)

增加附聚段寬流道降溫設(shè)備，控制工藝分解條件；增加粗種子分級(jí)及過濾工序，解決分解母液回頭問題，提高分解飽和度。

4.2.4 穩(wěn)定運(yùn)行后的問題改造方法

首先，是對(duì)功能區(qū)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。平盤過濾機(jī)在工作的過程中可以將工作區(qū)按照流程劃分為五個(gè)區(qū)域：母液、強(qiáng)濾液、弱濾液、死區(qū)、反吹區(qū)，按照生產(chǎn)商的設(shè)計(jì)按照投產(chǎn)初期這些區(qū)域的角度都是設(shè)定的。

但是在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，常常會(huì)出現(xiàn)母液的堿度降低的情況，強(qiáng)弱濾液的分配不夠均衡等問題，究其原因就是各個(gè)工作區(qū)域的設(shè)定角度不適應(yīng)本廠的生產(chǎn)需求，因此在實(shí)際的生產(chǎn)中技術(shù)人員對(duì)過濾機(jī)的分配頭和洗液管在盤面上分布的位置和角度進(jìn)行了調(diào)整，主要是擴(kuò)大了原有的母液和強(qiáng)濾液區(qū)，縮小了弱濾液和死區(qū)的范圍。調(diào)整后，母液的流量、強(qiáng)濾液的流量、弱濾液的流量得到較好的分配，不同的區(qū)域出現(xiàn)的濾液性質(zhì)符合了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和生產(chǎn)需求，分離效果得到了大幅度的提高。

其次，利用合理的流程優(yōu)化提高產(chǎn)能。通過對(duì)前面平盤過濾機(jī)的工作流程介紹，目前的工藝是在平盤上完成洗水、弱濾液兩次洗滌，此種方式在拜耳法的工藝中效果較好，但是在我國的氧化鋁生產(chǎn)中，所生產(chǎn)的是中間狀態(tài)的氧化鋁，因此在實(shí)際的運(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)較多的問題，需要進(jìn)行改造來提高實(shí)際生產(chǎn)效率。改進(jìn)后的工藝流程是在過濾機(jī)上進(jìn)行二次洗滌既弱濾液和熱水兩次洗滌。

5. 結(jié)束語

近二十年來，我國氧化鋁行業(yè)高速發(fā)展，受制于國內(nèi)資源所限，我國氧化鋁企業(yè)走向海外的步伐越來越快，通過收購國外上世紀(jì)的氧化鋁企業(yè)，采用中國技術(shù)及裝備對(duì)其實(shí)施改造，讓其煥發(fā)青春，成為了當(dāng)務(wù)之急。

我國氧化鋁企業(yè)走出去兼并重組國外氧化鋁企業(yè)，并成功實(shí)施升級(jí)改造，任重而道遠(yuǎn)。通過一系列的技術(shù)改造，在實(shí)際的生產(chǎn)中提高了平盤過濾機(jī)的技術(shù)適應(yīng)性，使之完全融入到了我國特有的氧化鋁生產(chǎn)工藝中，并發(fā)揮了良好的作用。

改造后的技術(shù)統(tǒng)計(jì)表明，生產(chǎn)中降低了水量消耗，提高了蒸發(fā)效率，節(jié)約了開支，為工廠取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，也到達(dá)了節(jié)能減排的目標(biāo)。