吳慶君

摘 要：目前諸多技術(shù)已經(jīng)受到當(dāng)前社會發(fā)展的影響而產(chǎn)生了巨大的變化，通過各種渠道各種方式，生產(chǎn)技術(shù)不斷在革新。在氧化鋁的生產(chǎn)中，溶出技術(shù)起到了極其重要的作用，文章針對實(shí)際生產(chǎn)中，在氧化鋁的溶出過程中，管道停留罐系統(tǒng)中相關(guān)節(jié)能措施進(jìn)行了介紹。主要對該技術(shù)的機(jī)組運(yùn)行運(yùn)轉(zhuǎn)率的提高、技術(shù)指標(biāo)的優(yōu)化以及熱能利用的效率提升和對流程進(jìn)行合理改進(jìn)等進(jìn)行了描述。旨在對當(dāng)前氧化鋁溶出系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的提高以及產(chǎn)品的出產(chǎn)質(zhì)量的提升作出一定貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：節(jié)能；氧化鋁溶出；技術(shù)；應(yīng)用

引言

鋁以及鋁合金在當(dāng)前社會中的應(yīng)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(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)金屬鋁中使用最多的方式，生產(chǎn)中較為適合處理高品位鋁礦。

在拜耳法生產(chǎn)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(jīng)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(jìn)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(chǎn)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?qū)X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(gòu)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(chǎn)中必須提供相應(yīng)的條件，一般會在溶出反應(yīng)中使用二百六十?dāng)z氏度以上的高溫條件，對溶出反應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)化。所以，在氧化鋁生產(chǎn)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(chǎn)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(nèi)能夠用于金屬鋁生產(chǎn)的礦產(chǎn)品位逐漸的在下降，對溶出條件要求更為苛刻，達(dá)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(shù)研究已經(jīng)逐步地成為了當(dāng)前鋁生產(chǎn)中的重要內(nèi)容。文章便針對某廠在進(jìn)行金屬鋁生產(chǎn)過程中，有關(guān)溶出節(jié)能問題進(jìn)行了分析探討，結(jié)合實(shí)踐，對溶出系統(tǒng)中能夠應(yīng)用的節(jié)能措施進(jìn)行了論述。

1 當(dāng)前的生產(chǎn)現(xiàn)狀

我國的鋁土礦含量十分豐富，但是隨著工業(yè)生產(chǎn)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(fù)雜。在鋁土礦中，含有的主要雜質(zhì)包括含硅礦物以及含鐵礦物、含鈦礦物。雜質(zhì)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(dāng)前溶出反應(yīng)的條件還包括原礦漿的細(xì)度以及母液的濃度和配料的Rp。不同的反應(yīng)條件所需要的反應(yīng)能耗是不同的。在反應(yīng)中配料、母液以及原礦漿的細(xì)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(shù)的提高加強(qiáng)溶出效率，降低在溶出過程中的能耗。當(dāng)前某廠所采用的溶出系統(tǒng)主要是壓煮溶出，該技術(shù)高壓溶出車采用的為間接加熱方式，反應(yīng)后的溶出料料漿約為260℃，然后經(jīng)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(yīng)時間、提高溶出運(yùn)轉(zhuǎn)率，優(yōu)化溶出技術(shù)指標(biāo)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(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)率的提高

對生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查分析，通過科學(xué)的手段進(jìn)行研究，對溶出機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)效率進(jìn)行有效提高，發(fā)現(xiàn)通過多種有效措施的共同施行能夠有效提高機(jī)組的效率。從而降低在溶出過程中所消耗的能量。

溶出機(jī)組在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，其機(jī)組的效率會直接影響到整個氧化鋁生產(chǎn)的效率，是整個生產(chǎn)過程中廠家能耗水平以及生產(chǎn)效率的基礎(chǔ)，這也是由于溶出環(huán)節(jié)在氧化鋁生產(chǎn)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(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生停車的緣故除了一些不可控制的因素之外，主要的內(nèi)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(shè)備出現(xiàn)了卡閥現(xiàn)象，又或者單向閥出現(xiàn)刺料等；其次則是由于過料管發(fā)生了磨損刺穿現(xiàn)象。針對這種故障，可以采取以下三種方式予以解決。

做好預(yù)防原礦漿細(xì)度跑粗的現(xiàn)象，并對其作出恰當(dāng)?shù)奶幹?。原礦漿若是出現(xiàn)跑粗現(xiàn)象，那么就會令設(shè)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(xì)度進(jìn)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(shù)以及卡閥現(xiàn)象發(fā)生的幾率，減輕了原料漿對過料管的磨損。

組織科學(xué)合理的檢修，檢修前系統(tǒng)梳理所有檢修內(nèi)容，合理安排檢修順序，并且堅持應(yīng)該修理的必須修理，修理就一定要修理好的工作原則，對設(shè)備的檢修質(zhì)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(yīng)當(dāng)予以重點(diǎn)監(jiān)測，作為測厚工作的重點(diǎn)，對測厚數(shù)學(xué)要分析統(tǒng)計，測厚應(yīng)當(dāng)遵循多點(diǎn)取測的原則，并對疑點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)測量，以此確認(rèn)測厚數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，并對所有的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，以此保證及時的發(fā)現(xiàn)過料管隱患。

通過對管理進(jìn)行加強(qiáng)，使得溶出機(jī)組在運(yùn)行過程中的停車事故數(shù)量大大降低。當(dāng)前該廠溶出機(jī)組通過加強(qiáng)管理，其運(yùn)轉(zhuǎn)率已經(jīng)超過94%，生產(chǎn)狀態(tài)已經(jīng)基本穩(wěn)定，相應(yīng)的工藝指標(biāo)也都得到了提升，已達(dá)到期設(shè)計產(chǎn)能。

2.2 提高結(jié)疤清理效果、減少結(jié)疤的生成

在氧化鋁生產(chǎn)過程中，各工序的結(jié)疤現(xiàn)象普遍存在，結(jié)疤的導(dǎo)熱性非常小，有研究表明結(jié)疤厚度達(dá)到1mm，所需熱交換面積將增加一倍，所以結(jié)疤防治工作尤為重要。預(yù)脫硅效率的提高有利于減緩機(jī)組結(jié)疤的生成，從提高脫硅溫度、延長脫硅時間、采用適當(dāng)?shù)氖姨砑恿砍霭l(fā)，保證了較好的脫硅效果。此外，結(jié)疤清理效果對換熱效率和隔膜泵出口壓力影響較大，結(jié)疤清理效果好，預(yù)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(jié)疤根據(jù)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(jié)合，以及酸洗等手段，最大程度地消除結(jié)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(shè)計多數(shù)單元之間均設(shè)計有泵類設(shè)備輸送介質(zhì)，以保證輸送料的穩(wěn)定性和可調(diào)整性。經(jīng)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)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?；诖?，進(jìn)行了一系列改造：（1）一次水流程自壓改造，一次水原設(shè)計為冷凝水通過離心泵輸送到下個車間，進(jìn)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(fèi)用。（2）隔膜泵前進(jìn)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(jìn)料壓力要求（≥0.25Mpa），改造后系統(tǒng)運(yùn)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(xiàn)場熱水槽上方大量乏汽排空，造成了溶出機(jī)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(jīng)行換熱提高整個系統(tǒng)的溫度。這項改造完成并投入運(yùn)行以來，機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn)，乏汽冷凝水化驗結(jié)果含堿0.07g/L、0.04g/L，水質(zhì)清澈無雜物，乏汽與新蒸汽的物理性質(zhì)基本相同，只要控制好閃蒸槽液位，不會造成管道結(jié)疤、堵塞，同時也不會污染沉降熱水站水質(zhì)，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(diào)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(jī)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(yù)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(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)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(yùn)行的根本保證，各級孔板尺寸參數(shù)的理論計算相當(dāng)復(fù)雜，且計算得出數(shù)據(jù)常與現(xiàn)場不符，工業(yè)上常用的就是根據(jù)現(xiàn)場實(shí)踐不斷進(jìn)行修正，根據(jù)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(jìn)孔板尺寸，保持合適的級差壓力。通過不斷改進(jìn)，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(jìn)料量和進(jìn)料濃度有直接關(guān)系，所以日后也需要不斷地調(diào)整。

3 結(jié)束語

節(jié)能是當(dāng)前各行業(yè)在生產(chǎn)經(jīng)營中所推崇的主流，尤其在工業(yè)生產(chǎn)中，節(jié)能思想已經(jīng)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(hù)環(huán)境、響應(yīng)國家政策號召，同時通過節(jié)能降低生產(chǎn)中的能耗，以此降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，減少企業(yè)的生產(chǎn)投入，能夠直接帶來經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)前國內(nèi)的氧化鋁廠在進(jìn)行生產(chǎn)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(zhì)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(shù)特點(diǎn)以及實(shí)際生產(chǎn)狀況，對能耗降低方面進(jìn)行了技術(shù)嘗試，希望可以通過有效的節(jié)能技術(shù)降低溶出工序的能耗。在溶出能耗降低技術(shù)研究中，還需要業(yè)內(nèi)人士進(jìn)行取長補(bǔ)短，相互交流，通過機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)率的有效提高，以及對熱能進(jìn)行回收利用和對流程改進(jìn)等方面可以有效的降低能耗，在這一基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，可以得到有效的節(jié)能措施。而我國的氧化鋁生產(chǎn)也在不斷的發(fā)展，生產(chǎn)技術(shù)也在不斷的進(jìn)步，隨著發(fā)展和進(jìn)步必然會涌現(xiàn)出更多的低能耗生產(chǎn)技術(shù)，為我國低耗生產(chǎn)作出貢獻(xiàn)。

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