【摘要】近年來，隨著建造節(jié)能型氧化鋁廠的理念不斷深入，大多數(shù)氧化鋁廠在投資一個新廠項目時，紛紛首選將拜耳法生產(chǎn)氧化鋁流程中的其中幾個子項進(jìn)行整合即綜合過濾方案。本文就我院近幾年設(shè)計的幾個具有典型意義的綜合過濾車間設(shè)計實例及現(xiàn)場反饋的問題進(jìn)行闡述。

【關(guān)鍵詞】氧化鋁生產(chǎn)；綜合過濾；工程應(yīng)用實例

1、前言

拜耳法生產(chǎn)氧化鋁，按工藝流程順序有如下的生產(chǎn)工序：原礦漿制備、溶出稀釋、赤泥分離及洗滌、控制過濾、精液熱交換、分解分級、種子過濾、成品過濾、氫氧化鋁焙燒、蒸發(fā)站、排鹽苛化等。綜合過濾車間是將其中幾個工序如控制過濾、精液熱交換、種子過濾、排鹽苛化、成品過濾、原液槽區(qū)集成化為一個整體車間，這樣可以減少投資和運(yùn)行成本，節(jié)省占地，縮短輸送流程，減少勞動定員，遂各氧化鋁廠紛紛采取綜合過濾模式。

2、綜合過濾包含的各工序內(nèi)容簡介

（1）控制過濾：來自赤泥分離及洗滌車間的粗液以及來自石灰消化的石灰乳一起通過粗液槽送至葉濾機(jī)，過濾后得到的精液經(jīng)精液槽泵送至精液熱交換工序的板式換熱器。濾后泥漿經(jīng)濾餅槽泵送至赤泥分離洗滌。

工序主要設(shè)備：葉濾機(jī)、精液槽、粗液槽。

（2）精液熱交換：來自控制過濾工序的精液與母液槽區(qū)的母液及水道專業(yè)的循環(huán)上水進(jìn)行兩級熱交換，精液降溫后送至種子過濾機(jī)漏斗沖濾餅，換熱后的母液進(jìn)原液槽區(qū)的平底母液槽。

工序主要設(shè)備：板式換熱器。

（3）成品過濾：分解車間旋流器來的成品氫氧化鋁漿液經(jīng)過平盤過濾機(jī)分離及洗滌后，經(jīng)皮帶輸送至氫氧化鋁倉或焙燒。濾后母液送至錐形母液槽和平底母液槽。

工序主要設(shè)備：平盤過濾機(jī)，真空泵，各濾液槽。

（4）種子過濾：來自分解車間末分解槽的氫氧化鋁漿液經(jīng)種子過濾機(jī)過濾后，得到的氫氧化鋁濾餅與來自精液熱交換的冷精液一起經(jīng)流槽進(jìn)入分解車間的分解首槽，濾后母液送至錐形母液槽和平底母液槽。

工序主要設(shè)備：立盤過濾機(jī)，真空泵。

（5）排鹽苛化：來自蒸發(fā)強(qiáng)制效含碳酸鈉結(jié)晶的強(qiáng)堿液進(jìn)入排鹽沉降槽。底流送排鹽過濾機(jī)，過濾后的結(jié)晶濾餅經(jīng)熱水溶解后進(jìn)苛化反應(yīng)槽。與石灰乳進(jìn)行苛化反應(yīng)后的料漿送赤泥分離及洗滌。

工序主要設(shè)備：壓濾機(jī)、排鹽沉降槽，苛化反應(yīng)槽。

（6）原液槽區(qū)：來自種子過濾和成品過濾的母液進(jìn)入錐底母液槽和平底母液槽（冷），用泵送至精液熱交換與精液進(jìn)行換熱，換熱后的母液進(jìn)入平底母液槽（熱），再用泵輸送到蒸發(fā)車間。

工序主要設(shè)備：錐形母液槽、平底母液槽。

在設(shè)計一個新的綜合過濾廠房時，需綜合考慮以下因素：上下游子項的在總圖上的配置方式，即與分解首槽及焙燒爐、氫氧化鋁倉的對應(yīng)關(guān)系，與赤泥分離洗滌和蒸發(fā)車間的距離和方位，項目的產(chǎn)能要求，廠房整體的造價評估，現(xiàn)場認(rèn)可的管理模式及業(yè)主的特殊要求。再對上述其中幾個子項進(jìn)行選取，根據(jù)工藝流程及物料平衡進(jìn)行設(shè)備選型計算，確定設(shè)備的規(guī)格和臺數(shù)，按照設(shè)備的訂貨資料進(jìn)行整體布置，設(shè)計出適合各廠的綜合過濾車間。

我院從2008年設(shè)計的第一個大唐再生資源粉煤灰項目起，迄今為止已經(jīng)設(shè)計了十來個綜合過濾，如孝義二期、田東、錦江、柳林二期、內(nèi)蒙古鑫旺、廣鋁清鎮(zhèn)、魏橋印尼項目等?，F(xiàn)將幾個具有典型意義的綜合過濾車間舉例如下。

3、工程應(yīng)用實例

案例一：2010年6月開工的山西某煤鋁有限責(zé)任公司60萬噸/年新型阻燃劑技改二期擴(kuò)建工程，其中的綜合過濾集成了控制過濾、種子過濾、成品過濾及精液熱交換子項，預(yù)留排鹽苛化子項。該項目的特點(diǎn)是60萬噸一條線，跨數(shù)少，廠房較高，占地較為節(jié)省，設(shè)備布置緊湊，各層過濾機(jī)均為一條線布置，母液槽采用大型槽配置。車間西側(cè)為分解分級，種子過濾的物料可以通過溜槽直接溢流到分解首槽，車間東側(cè)為焙燒車間，成品過濾的氫氧化鋁濾餅直接通過一條直行皮帶輸送到焙燒爐內(nèi)。廠房為鋼結(jié)構(gòu)，主廠房橫向占兩跨，分九層，封頂高度為62m，偏跨成品過濾橫向占兩跨，分四層，封頂高度27m。主廠房九層分別是，第一、二層為精液熱交換的板式換熱器及預(yù)留排鹽苛化的鹽溶解槽泵層，第三層為控制過濾的濾餅槽泵，預(yù)留排鹽苛化過濾機(jī)及車間辦公室、控制室層，第四、五、六層為控制過濾的葉濾機(jī)及其管道層，第七、八、九層為種子過濾的立盤過濾機(jī)及其輔助壓力罐體層。偏跨一層為成品過濾的濾液槽泵和真空泵房，二層為輸送皮帶層，三、四層為平盤過濾機(jī)及輔助壓力罐體層。該項目于2012年正式投入使用，未收到來自現(xiàn)場較大問題的反饋。

案例二：2013年8月開工的山西某氧化鋁廠160萬噸/年氧化鋁工程，綜合過濾車間包括控制過濾、精液熱交換、成品過濾、母液浮游物回收四個系統(tǒng)。綜合過濾車間按總體規(guī)模160萬噸一次設(shè)計。該項目的特點(diǎn)是車間產(chǎn)能大，但整體配置較為緊湊。廠房3x5跨，分六層平面，采用混凝土結(jié)構(gòu)。由于種子過濾的立盤過濾機(jī)放置在近綜合過濾西面的分解首槽槽頂，所以廠房層數(shù)較案例一的廠房少。成品過濾的氫氧化鋁輸送采用雙皮帶輸送到焙燒爐，皮帶1用1備，確保了物料輸送的穩(wěn)定性。蒸發(fā)車間位于綜合過濾的東側(cè)，故原液槽區(qū)也設(shè)置在該子項中。這樣可以縮短去蒸發(fā)站母液的輸送距離?？倛D布置上焙燒車間位于綜合過濾車間的南側(cè)，氫氧化鋁倉位于綜合過濾車間的西面，廠房里成品過濾的平盤過濾機(jī)的皮帶可以分別以直線按不同方位輸送到上述兩個車間，這樣大大減少了皮帶的中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)，同時也縮短了皮帶的輸送距離。該項目于2014年年中正式投產(chǎn)，現(xiàn)場反饋的問題是立盤卸料斜斗溜槽進(jìn)分解首槽，與首槽提料管的出料口位差不夠，造成立盤卸料溜槽流料不及時，溜槽經(jīng)常冒料，必須開大提料風(fēng)把首槽液位降低才能稍微改進(jìn)這種情況。

案例三：2012年開工并開始子項設(shè)計的內(nèi)蒙古某再生資源有限公司100萬噸/年氧化鋁工程綜合過濾，車間包含控制過濾、種子過濾和精液熱交換。種子過濾和精液熱交換分成兩條線，每條線50萬噸/年各兩套設(shè)備，一用一備，分別對應(yīng)分解兩條線，這樣流程上比較獨(dú)立。由于總圖布置上離焙燒及氫氧化鋁倉較遠(yuǎn)，所以成品過濾單獨(dú)和焙燒車間建在一起，不再包含在綜合過濾車間內(nèi)。廠房橫向跨為三跨，設(shè)備按50萬噸/年一系列分別配置在邊上兩跨，中間為各層過濾機(jī)的檢修跨。這種布置方式較為規(guī)整，工人有足夠的操作和檢修空間。以往設(shè)計綜合過濾由于廠房配置方式緊湊且包含的子項較多，所以配電室是獨(dú)立放在車間外的。本項目的配電室及電纜層配置在廠房內(nèi)的一樓，并且做了防漏防腐蝕處理，這樣可以節(jié)省電纜的長度，降低電力投資。該項目于2013年投產(chǎn)，現(xiàn)場反饋的問題是立盤過濾機(jī)跑蒸汽量較大，原先設(shè)計的屋頂通風(fēng)器作用不大，造成車間煙霧彌漫，影響工人的現(xiàn)場操作，同時加快對廠房的鋼結(jié)構(gòu)和吊車葫蘆梁的腐蝕，解決辦法是在每個立盤過濾機(jī)上方增加排氣罩，直接將蒸汽從過濾機(jī)的料面排至室外，減少煙氣擴(kuò)散的環(huán)節(jié)。

4、現(xiàn)場運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題

（1）現(xiàn)場反饋最多的就是廠房的通風(fēng)問題。由于大多數(shù)綜合過濾廠房為鋼結(jié)構(gòu)，而立盤過濾機(jī)和平盤過濾機(jī)運(yùn)行過程中物料是開放的，物料溫度高，閃蒸面積較大，產(chǎn)生的蒸汽也較多，所以頂部廠房的通風(fēng)設(shè)計要求很高，必要時對單體設(shè)備制作排風(fēng)罩，以有效避免過濾機(jī)跑大汽現(xiàn)象。

（2）山西某鋁廠現(xiàn)場曾反饋立盤過濾機(jī)去分解首槽的溜槽斜度不夠，造成下料不暢的問題。立盤過濾機(jī)過濾完的氫氧化鋁，是通過精液沖立盤過濾機(jī)至分解首槽的聯(lián)通漏斗，將干氫氧化鋁稀釋成料漿完成輸送。但是在干濾餅落下時，如果精液沖稀不夠充分，干料與精液混合不勻，加上溜槽斜度滿足不了固含較大的物料的輸送要求，就會造成積料及下料不暢。但是如果單純的增加溜槽的斜度，那么廠房最上面立盤過濾機(jī)層的高度還要抬高，致使整個廠房的造價增加。為解決此問題，現(xiàn)場對溜槽進(jìn)行了改造，在不改變其斜度的情況下，在溜槽內(nèi)部增加了折流板，這樣被精液沖下的氫氧化鋁料漿形成湍流，達(dá)到充分混合，使下料通暢。

（3）對于我們現(xiàn)在設(shè)計的100萬噸/年綜合過濾廠房，四臺180m2上的立盤過濾機(jī)幾乎均采用兩兩配置模式，兩臺立盤過濾機(jī)溜槽聯(lián)通對應(yīng)一組50萬噸/年的分解槽系列。有些業(yè)主就已有的現(xiàn)場情況和生產(chǎn)經(jīng)驗提出了最好每臺立盤要求對應(yīng)一條溜槽，也就說四臺立盤對應(yīng)四條溜槽，以便清理檢修。但使用這種配置方式，尤其是業(yè)主采用雙面出濾液方式的立盤過濾機(jī)，會造成整個廠房的面積增加，加大投資成本，而且與分解之間的聯(lián)通溜槽也不好配置，平面上拐彎較多，很容易造成積料，所以在已有的施工圖項目中還未體現(xiàn)。還有的業(yè)主建議為預(yù)防溜槽結(jié)疤、避免立盤卸料處堵料、結(jié)疤、外漏等現(xiàn)象，建議增加空氣炮裝置。

綜合過濾是近幾年來氧化鋁生產(chǎn)中出現(xiàn)的的新型技術(shù)，其憑借著節(jié)能型和創(chuàng)新型的特點(diǎn)得到了廣泛的推廣和應(yīng)用，同時現(xiàn)場問題也在不斷地反饋，這就需要我們結(jié)合業(yè)主的建議，對設(shè)計不斷進(jìn)行改進(jìn)和改善，才能使該技術(shù)能更好的為現(xiàn)場服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介

鄢艷（1981-），女，四川攀枝花人，沈陽市東北大學(xué)設(shè)計研究院（有限公司），本科，研究方向：氧化鋁生產(chǎn)工藝。