节能技术在氧化铝溶出系统中的应用

摘 要：目前诸多技术已经受到当前社会发展的影响而产生了巨大的变化，通过各种渠道各种方式，生产技术不断在革新。在氧化铝的生产中，溶出技术起到了极其重要的作用，文章针对实际生产中，在氧化铝的溶出过程中，管道停留罐系统中相关节能措施进行了介绍。主要对该技术的机组运行运转率的提高、技术指标的优化以及热能利用的效率提升和对流程进行合理改进等进行了描述。旨在对当前氧化铝溶出系统节能技术的提高以及产品的出产质量的提升作出一定贡献。

关键词：节能；氧化铝溶出；技术；应用

引言

铝以及铝合金在当前社会中的应用及其广泛，并且铝资源的含量十分丰富，所以铝工业从开始发展至今，发展势头始终十分迅猛。拜耳法是当前工业生产金属铝中使用最多的方式，生产中较为适合处理高品位铝矿。

在拜耳法生产金属铝的过程中，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：首先利用氢氧化钠溶液将铝矿中的铝溶出，得到铝酸钠溶液，并在溶液中加入晶种，在降温以及搅拌的条件下，将溶液中的氧化铝以氢氧化铝的状态析出；其次，分解得到氢氧化钠母液，在高温条件下，经过蒸发后仍旧可以继续溶出新一批的铝矿，通过不断的交替使用，从而连续的对铝矿进行处理，不断的得到氢氧化铝，这就是拜耳循环法。因而在拜耳法制取氧化铝的生产过程中，溶出是十分重要得到工序，并且溶出这一过程必须保证具有一定的温度以及压力，通过使用氢氧化钠这种苛性碱溶液才能够将铝土矿中所含有的氧化铝溶出，形成铝酸钠溶液。一水硬铝石是我国最主要的铝土矿构成，并且考虑到一水硬铝矿的溶出性能在诸多矿石中的性能是最差的，因而在工业生产中必须提供相应的条件，一般会在溶出反应中使用二百六十摄氏度以上的高温条件，对溶出反应进行强化。所以，在氧化铝生产过程中，溶出系统的耗能相对较高，是需要能耗较高的工序之一，通过计算可以得出在，在该工序中所耗能量，是整个氧化铝线生产过程中总能量的30%以上。并且铝土矿属于不可再生资源，国内能够用于金属铝生产的矿产品位逐渐的在下降，对溶出条件要求更为苛刻，达不到理想的溶出条件就会降低矿石中氧化铝的回收。所以，高压溶出过程中的节能技术研究已经逐步地成为了当前铝生产中的重要内容。文章便针对某厂在进行金属铝生产过程中，有关溶出节能问题进行了分析探讨，结合实践，对溶出系统中能够应用的节能措施进行了论述。

1 当前的生产现状

我国的铝土矿含量十分丰富，但是随着工业生产的利用，铝土矿的品位相对有所下降，其中的杂种元素也逐步的复杂。在铝土矿中，含有的主要杂质包括含硅矿物以及含铁矿物、含钛矿物。杂质的含量不同在溶出过程中所使用的能耗就不尽相同。另外影响当前溶出反应的条件还包括原矿浆的细度以及母液的浓度和配料的Rp。不同的反应条件所需要的反应能耗是不同的。在反应中配料、母液以及原矿浆的细度都是人为可以控制的，但是铝土矿的品位确是无法掌控的。因而在溶出系统中可以通过溶出技术的提高加强溶出效率，降低在溶出过程中的能耗。当前某厂所采用的溶出系统主要是压煮溶出，该技术高压溶出车采用的为间接加热方式，反应后的溶出料料浆约为260℃，然后经过十一级自蒸发闪蒸，降温至130℃后的溶出液与沉降车间送来的赤泥洗液相混合与稀释槽。如何提高溶出温度、延长溶出反应时间、提高溶出运转率，优化溶出技术指标是提高溶出节能水平必须要解决阿问题。

2 节能降耗措施研究

2.1 溶出机组运转率的提高

对生产现场进行调查分析，通过科学的手段进行研究，对溶出机组的运转效率进行有效提高，发现通过多种有效措施的共同施行能够有效提高机组的效率。从而降低在溶出过程中所消耗的能量。

溶出机组在运转过程中，其机组的效率会直接影响到整个氧化铝生产的效率，是整个生产过程中厂家能耗水平以及生产效率的基础，这也是由于溶出环节在氧化铝生产过程中是最为重要的环节所致。通过对该厂近三年间的非计划停车事故进行分析，可以发现产生停车的缘故除了一些不可控制的因素之外，主要的内部原因有以下几种：首先是隔膜泵发生故障所致，例如大隔膜发生破裂或者设备出现了卡阀现象，又或者单向阀出现刺料等；其次则是由于过料管发生了磨损刺穿现象。针对这种故障，可以采取以下三种方式予以解决。

做好预防原矿浆细度跑粗的现象，并对其作出恰当的处置。原矿浆若是出现跑粗现象，那么就会令设备发生故障，例如隔膜泵发生刺料或者卡阀，并且跑粗会使得过料管发生磨损，加速了过料管的损坏，通过对原矿浆细度进行监控采用脱硅前取样，对不合格的浆料及时的予以反砂重磨，以此降低刺料次数以及卡阀现象发生的几率，减轻了原料浆对过料管的磨损。

组织科学合理的检修，检修前系统梳理所有检修内容，合理安排检修顺序，并且坚持应该修理的必须修理，修理就一定要修理好的工作原则，对设备的检修质量予以保障。

对测厚工作予以重视，将所有的过料管尤其是气液混合过料管以及弯管部位应当予以重点监测，作为测厚工作的重点，对测厚数学要分析统计，测厚应当遵循多点取测的原则，并对疑点进行重复测量，以此确认测厚数据的准确性，并对所有的测量数据进行对比分析，以此保证及时的发现过料管隐患。

通过对管理进行加强，使得溶出机组在运行过程中的停车事故数量大大降低。当前该厂溶出机组通过加强管理，其运转率已经超过94%，生产状态已经基本稳定，相应的工艺指标也都得到了提升，已达到期设计产能。

2.2 提高结疤清理效果、减少结疤的生成

在氧化铝生产过程中，各工序的结疤现象普遍存在，结疤的导热性非常小，有研究表明结疤厚度达到1mm，所需热交换面积将增加一倍，所以结疤防治工作尤为重要。预脱硅效率的提高有利于减缓机组结疤的生成，从提高脱硅温度、延长脱硅时间、采用适当的石灰添加量出发，保证了较好的脱硅效果。此外，结疤清理效果对换热效率和隔膜泵出口压力影响较大，结疤清理效果好，预热段换热效率高，隔膜泵出口压力下降，降低电耗和煤气消耗。对不同部位的结疤根据不同情况，采用不同的清理方式主要采用火烧与高压水清洗相结合，以及酸洗等手段，最大程度地消除结疤影响，同时消耗的成本最低。

2.3 优化工艺流程，降低流程中的工艺能耗

原设计多数单元之间均设计有泵类设备输送介质，以保证输送料的稳定性和可调整性。经实践发现某些单元之间凭借自有压力差或高位差完全可以完成输送功能。基于此，进行了一系列改造：（1）一次水流程自压改造，一次水原设计为冷凝水通过离心泵输送到下个车间，进过测量计算新蒸汽冷凝水闪蒸槽允许压力为0.45Mpa，与新蒸汽冷凝水泵出口杨程相近，该压力能够满足管路损失要求，共计省去水泵泵（110KW）8台，节约了电耗和备件材料费用。（2）隔膜泵前进料流程改为自压送料，撇除高位槽、出料泵、增压泵，只要出料脱硅槽液位保持18m以上，就能满足隔膜泵进料压力要求（≥0.25Mpa），改造后系统运行良好。

2.4 充分利用溶出系统自身闪蒸系统

矿浆自蒸发第十一级乏汽温度约130℃，压力0.10～0.15Mpa，原流程为仅通过热交换器与冷水热交换，热能利用率较低，现场热水槽上方大量乏汽排空，造成了溶出机组热量的损失。为充分利用第十一级乏汽，将其通过管道连接沉降车间热水槽顶，给蒸发送的水经行换热提高整个系统的温度。这项改造完成并投入运行以来，机组运行平稳，乏汽冷凝水化验结果含碱0.07g/L、0.04g/L，水质清澈无杂物，乏汽与新蒸汽的物理性质基本相同，只要控制好闪蒸槽液位，不会造成管道结疤、堵塞，同时也不会污染沉降热水站水质，改造后新蒸汽完全被乏汽取代，氧化铝蒸汽单耗从0.31t/t-AO降至0.003t/t-AO以下，节能效果显著，且沉降热水站温度从83℃提高97℃左右。

2.5 合理调整闪蒸槽的孔板尺寸

矿浆自蒸发器闪蒸换热系统是回收利用溶出机组热能的有效方式，其热能回收利用的高低对溶出系统能耗有较大影响，回收率高，矿浆预热温度高，有利于减少加热段加热所占比例，降低蒸汽消耗，但实际生产中经常出现各级自蒸发器压力差不合适、液位易高报，造成闪蒸乏汽利用不充分。自蒸发器采用孔板式节流装置，合理的孔板尺寸匹配是闪蒸系统良好运行的根本保证，各级孔板尺寸参数的理论计算相当复杂，且计算得出数据常与现场不符，工业上常用的就是根据现场实践不断进行修正，根据闪蒸槽各级液位情况以及闪蒸槽排气阀开度综合分析，持续改进孔板尺寸，保持合适的级差压力。通过不断改进，目前二次乏汽利用率大大提高，乏汽得到充分利用。同时，为了解决闪蒸槽长期液位高报易乏汽带料的问题。因孔板尺寸与进料量和进料浓度有直接关系，所以日后也需要不断地调整。

3 结束语

节能是当前各行业在生产经营中所推崇的主流，尤其在工业生产中，节能思想已经深入了各个行业的各个环节，通过有效的节能措施不但能够保护环境、响应国家政策号召，同时通过节能降低生产中的能耗，以此降低企业的生产成本，减少企业的生产投入，能够直接带来经济效益。当前国内的氧化铝厂在进行生产中大多使用了拜耳法，而在拜耳法中溶出这一环节的能耗是非常大的，并且受到了铝土矿品质的影响，溶出所需要的能耗仍旧在逐年升高，为了降低能耗，各个厂家都在依照自身的技术特点以及实际生产状况，对能耗降低方面进行了技术尝试，希望可以通过有效的节能技术降低溶出工序的能耗。在溶出能耗降低技术研究中，还需要业内人士进行取长补短，相互交流，通过机组运转率的有效提高，以及对热能进行回收利用和对流程改进等方面可以有效的降低能耗，在这一基础上进行技术创新，可以得到有效的节能措施。而我国的氧化铝生产也在不断的发展，生产技术也在不断的进步，随着发展和进步必然会涌现出更多的低能耗生产技术，为我国低耗生产作出贡献。

参考文献

[1]李瑞勇，李晓杰，文继明，等.温度对爆轰法合成纳米氧化铝晶型及晶粒度的影响[J].材料开发与应用，2005（05）.

[2]郭晋梅.浅析冶金级氧化铝的产品质量[A].合作 发展 创新--2008（太原）首届中西部十二省市自治区有色金属工业发展论坛论文集[C].2008.

[3]赵培生.炼结法连续碳分分解生产砂状氧化铝工艺技术研究[D].江西理工大学，2010.

推荐访问:氧化铝 节能技术 系统中的应用