概述
某氧化鋁廠采用混聯(lián)法生產(chǎn)工藝，拜耳法用壓煮溶出工藝處理高品位鋁土礦，將鋁土礦、石灰、循環(huán)堿液磨制成合格礦漿，在脫硅槽經(jīng)脫硅后，由隔膜泵送入壓煮器進(jìn)行高壓溶出，溶出礦漿加入洗液稀釋后，進(jìn)行赤泥分離及洗滌，赤泥去燒結(jié)法配料，分離后的粗液經(jīng)過精制，在種分槽添加大量晶種及降溫攪拌的條件下進(jìn)行晶種分解，分解出的氫氧化鋁經(jīng)洗滌后，在氣態(tài)懸浮焙燒爐焙燒，最終得到氧化鋁產(chǎn)品;燒結(jié)法處理低品位鋁土礦及拜耳法赤泥，配入純堿及石灰石，調(diào)配成合格生料漿，經(jīng)熟料窯燒結(jié)，熟料用低苛性比的調(diào)整液溶出，溶出液經(jīng)過脫硅，制得合格的精液送去碳分分解，分解的氫氧化鋁經(jīng)過濾洗滌焙燒后，得到氧化鋁產(chǎn)品。燒結(jié)法粗液需要在加熱、添加硅渣種子的條件下，脫除粗液中的二氧化硅以制得合格的精液。直接加熱脫硅需要消耗一定量的新蒸汽，新蒸汽產(chǎn)生的冷凝水沖淡了溶液濃度，加重了蒸發(fā)工序的負(fù)擔(dān);由于混聯(lián)法工藝能耗高、工藝流程復(fù)雜等問題造成氧化鋁生產(chǎn)成本較高。特別是在2008年金融危機(jī)后，氧化鋁市場持續(xù)低迷，企業(yè)贏利能力降低，生產(chǎn)經(jīng)營壓力巨大，為此通過將燒結(jié)法粗液與拜爾法溶出液進(jìn)行合流，可簡化工藝流程，降低成本。
1 燒結(jié)法粗液與拜耳法溶出礦漿合流工藝流程及特點(diǎn)
1.1 燒結(jié)法粗液合流工藝流程
將經(jīng)熟料窯燒結(jié)好的熟料用低苛性比的溶出液溶出，溶出液經(jīng)分離后得到粗液，粗液不經(jīng)脫硅及硅渣分離，直接送至拜耳法稀釋槽與拜耳法溶出礦漿進(jìn)行合流脫硅，然后再進(jìn)行種子分解。將燒結(jié)法粗液與拜耳法溶出礦漿合流，原燒結(jié)法的脫硅、硅渣分離及碳酸化分解工序停用，簡化了工藝流程，減少了物料流量。工藝流程見圖1：
圖1 燒結(jié)法粗液與拜耳法溶出礦漿合流工藝流程圖
1.2燒結(jié)法粗液合流工藝特點(diǎn)
1.2.1 燒結(jié)法工藝流程簡化
將燒結(jié)法粗液與拜耳法溶出礦漿合流，取消了燒結(jié)法粗液脫硅、硅渣分離、碳分分解工序，簡化了燒結(jié)法工藝流程，燒結(jié)法系統(tǒng)的物料流量大為減少，為燒結(jié)法進(jìn)一步提產(chǎn)降耗創(chuàng)造了有利條件。
1.2.2 降低了新蒸汽消耗
合流前燒結(jié)法粗液需要進(jìn)行蒸汽直接加熱的方式來脫除溶液中的硅，直接加熱每小時消耗大約60t新蒸汽，并且在脫硅的過程中，新蒸汽產(chǎn)生的冷凝水造成了溶液濃度的沖淡，這部分新蒸汽冷凝水又在蒸發(fā)器中被蒸出，反復(fù)循環(huán)造成了蒸汽浪費(fèi);將燒結(jié)法粗液與拜耳法溶出礦漿合流后，燒結(jié)法粗液在拜耳法稀釋槽進(jìn)行脫硅，并且燒結(jié)法粗液不需新蒸汽加熱脫硅、硅渣分離及碳分分解工序，取消了蒸汽直接加熱環(huán)節(jié)，每小時可節(jié)約新蒸汽60t，避免了新蒸汽直接加熱造成對溶液濃度的沖淡,從而減輕了蒸發(fā)器負(fù)擔(dān),每小時可使蒸發(fā)器節(jié)約新蒸汽40t，降低了氧化鋁生產(chǎn)新蒸汽消耗，也符合國家節(jié)能減排政策。
2 燒結(jié)法粗液與拜耳法溶出礦漿合流后對拜耳法的影響
2.1 對溶出礦漿的影響
燒結(jié)法粗液合流量約160m3/h，與拜耳法溶出礦漿合流后，溶出礦漿ak降低0.01，可使拜耳法循環(huán)效率提高2kg-Al2O3/m3-循環(huán)堿液;因燒結(jié)法粗液碳鈉高(16.53g/l)，合流后造成拜耳法系統(tǒng)Nc/Nt升高0.78%，Nc/Nt升高一方面會使管道結(jié)疤速度加快，另一方面加大了蒸發(fā)器排鹽運(yùn)行時間。具體數(shù)據(jù)見表1、表2
表1 燒結(jié)法粗液指標(biāo)
表2 拜耳法溶出礦漿指標(biāo)
2.2 對精液的影響
燒結(jié)法粗液合流前，拜耳法精液ak為1.52，合流后精液ak呈下降趨勢，精液ak的降低，增大了鋁酸鈉溶液的過飽和度，有利于種分分解率的提高，由表3可以看出，合流后精液ak的降低了0.04，分解率升高約1.3%;因燒結(jié)法粗液硅含量高(4.63g/l)，在拜耳法稀釋槽脫硅時，溶液中的硅并沒有完全析出，精液的硅含量升高0.11 g/l，造成精液的硅量指數(shù)降低28，精液硅量指數(shù)的降低，可使鋁酸鈉溶液的穩(wěn)定性增大，對種分分解率的提高會帶來不利影響。具體數(shù)據(jù)見表3
表3 拜耳法精液指標(biāo)
2.3 對拜耳法堿耗的影響
燒結(jié)法粗液合流對拜耳法堿耗的影響有兩方面，一方面由于在拜耳法稀釋槽加入燒結(jié)法粗液，根據(jù)液量平衡減少了洗滌熱水加入量，造成附損升高，合流前拜耳法附損平均10.8 kg-Na2O/t-干赤泥，合流后洗滌熱水加入量減少約200m3/h，造成四次底流Nt比合流前升高2.83g/l，附損升高2.86 kg-Na2O/t-干赤泥，堿耗升高5.97 kg-Na2CO3/t-AO;另一方面燒結(jié)法粗液中的硅含量4.62g/l，在拜耳法脫硅過程中，會結(jié)合部分Na2O生成鈉硅Na2O·Al2O3 ·1.7SiO2·nH2O 沉淀，造成堿耗升高6.24kg-Na2CO3/t-AO。但是燒結(jié)法粗液用價格廉價的碳堿替代部分價格較高的液堿給拜耳法系統(tǒng)補(bǔ)堿，降低了拜耳法系統(tǒng)液堿的消耗，可使氧化鋁堿耗費(fèi)用降低，在生產(chǎn)上用燒結(jié)法粗液補(bǔ)堿是可行的。具體數(shù)據(jù)見表4
表4 拜耳法四洗底流及附損指標(biāo)
2.4 對氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量的影響
燒結(jié)法粗液合流后，由于燒結(jié)法粗液硅高達(dá)4.62g/l，在拜耳法脫硅不充分，一部分硅在種分分解過程中析出，進(jìn)入成品氧化鋁中，由表5可知，合流后出廠氧化鋁SiO2含量比合流前升高約0.003%，但對氧化鋁品級的影響幾乎不大。
表5 出廠氧化鋁化學(xué)指標(biāo)
3 燒結(jié)法粗液合流改進(jìn)措施及建議
3.1 降低燒結(jié)法粗液碳堿
燒結(jié)法粗液碳堿含量約16.53g/l，在拜耳法循環(huán)中逐漸積累，達(dá)到一定濃度后，容易在蒸發(fā)器生成結(jié)垢，縮短蒸發(fā)器的運(yùn)行周期，增加了清理費(fèi)用;也會造成末級閃蒸器出料管堵塞，使溶出機(jī)組臨停，消耗升高;碳堿含量高，增大了鋁酸鈉溶液的穩(wěn)定性，對鋁酸鈉溶液的精制及分解也有不利影響;因此碳堿含量高對生產(chǎn)的危害是非常大的。某廠采用燒結(jié)法低碳鈉溶出工藝，將燒結(jié)法粗液碳堿含量控制在6g/l以下，經(jīng)過生產(chǎn)運(yùn)行后，基本解決了末級閃蒸器出料管堵塞問題，取得了良好效果。具體數(shù)據(jù)見表6
表6 低碳鈉溶出燒結(jié)法粗液指標(biāo)
3.2 改變燒結(jié)法粗液合流的方式
原燒結(jié)法粗液合流位置在拜耳法的稀釋槽，與高壓溶出礦漿、一次洗液進(jìn)行混合，由于燒結(jié)法粗液溫度低(80℃)，合流后使拜耳法稀釋礦漿溫度降低約3℃，造成鋁酸鈉溶液水解加劇，給赤泥分離及洗滌帶來困難。在生產(chǎn)上通過改變燒結(jié)法粗液合流點(diǎn)位置，將燒結(jié)法粗液合流在末級閃蒸器，利用高壓溶出礦漿的余熱對燒結(jié)法粗液進(jìn)行提溫，可解決粗液合流降低稀釋槽溫度問題。在某廠實(shí)施后，解決了燒結(jié)法粗液合流降低稀釋礦漿溫度的溫度。
3.3 降低燒結(jié)法粗液的硅含量
燒結(jié)法粗液的硅含量4.62g/l，這部分硅需要在拜耳法稀釋槽進(jìn)行脫除，但是脫硅不徹底，合流后精液中的硅比合流前升高0.11g/l，硅含量升高不但會降低分解率，還影響氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量。因此將燒結(jié)法粗液合流在末級閃蒸器(溫度130℃，壓力1.8bar)，通過加入一定量的石灰乳進(jìn)行對燒結(jié)法粗液脫硅，降低硅的危害，預(yù)計會取得一定效果。
4 結(jié)論
將燒結(jié)法粗液與拜耳法溶出礦漿合流，簡化了生產(chǎn)工藝流程，降低了蒸汽消耗，達(dá)到節(jié)能降耗的目的;通過對燒結(jié)法合流后對拜耳法生產(chǎn)系統(tǒng)的影響分析，適當(dāng)改進(jìn)生產(chǎn)工藝，可取的良好的效果。針對目前鋁土礦資源面臨枯竭，品位日益下降，將燒結(jié)法粗液與拜耳法礦漿合流，提高資源利用率，具有很好的發(fā)展前景和一定的經(jīng)濟(jì)效益，是今后氧化鋁發(fā)展的方向之一。
參考文獻(xiàn)：
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聲明：
“燒結(jié)法粗液合流對拜耳法系統(tǒng)的影響” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究，如用于商業(yè)用途，請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng)
來源：中國鋁業(yè)股份有限公司山西分公司
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