楊 磊

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

1 前言

國外上世紀七十年代氧化鋁廠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)計產(chǎn)能為年產(chǎn)86萬噸/年，通過改擴建，于2008年達到了165萬噸產(chǎn)能，對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格上漲過快的影響，生產(chǎn)成本過高、虧損嚴重，被迫停產(chǎn)。

2016年11月，酒鋼集團收購該廠，并于2017年6月完成了復產(chǎn)。自復產(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，嚴重影響了產(chǎn)品市場競爭力。為此，酒鋼集團邀請國內(nèi)設(shè)計院采用中國氧化鋁技術(shù)及裝備對其進行全面升級改造。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

采用球磨機一段磨礦+回轉(zhuǎn)篩除渣的開路磨礦流程。4臺球磨機，其中3臺（3.20×6.74m）用于主料磨制，另一臺(3.66×6.10m)用于后加礦。合格礦漿粒度-100目＜82%。6臺蒸汽驅(qū)動三缸泵輸送主料礦漿，2臺串級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；直接加熱換熱器2臺；3臺Φ3.66×32.92m高溫溶出器；11臺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，用6備4；9臺Φ24.38×7.62m分離沉降槽；2系列洗滌沉降槽，每系列10臺，前5臺Φ24.38×7.62m，后5臺Φ30.48×6.10m，用9備1。

2.4 控制過濾

選用凱利臥式葉濾機。25臺過濾面積218.6㎡的凱利臥式葉濾機，正常運行13臺。

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

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臺蒸發(fā)加熱器（加熱面積1050m2）、7臺閃蒸槽、2臺常壓槽。

2.8 氫氧化鋁過濾及焙燒

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

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，溶出后礦漿進入到自蒸發(fā)器，進行11級閃蒸降溫。

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，送至溶出進料，與磨后合格礦漿進行混合。三水鋁石礦漿泵送入溶出工序第6級自蒸發(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，其冷凝水進入了生產(chǎn)流程；雙流法母液加熱側(cè)多級循環(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，同時還縮短了分解時間，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

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

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)定運行，提高全廠運轉(zhuǎn)率，使全廠產(chǎn)量最大化，降低噸氧化鋁的綜合成本，增強企業(yè)的市場經(jīng)濟效益。

4.1.1 提高全廠運轉(zhuǎn)率從而提高產(chǎn)量

鑒于氧化鋁廠始建于上世紀七十年代，歷經(jīng)五十年風吹雨淋，設(shè)備穩(wěn)定性能大幅降低，檢修頻繁，導致全廠運轉(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，對氧化鋁回收率、生產(chǎn)能耗、全廠運轉(zhuǎn)率等都起到了決定性作用。改造重點是增加預(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，,延長了溶出時間，保證裝置運行穩(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代替凱利臥式葉濾機，提高自動化水平，降低勞動強度。

4.2.3 分解及分級

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)定運行后的問題改造方法

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

但是在實際的生產(chǎn)過程中，常常會出現(xiàn)母液的堿度降低的情況，強弱濾液的分配不夠均衡等問題，究其原因就是各個工作區(qū)域的設(shè)定角度不適應(yīng)本廠的生產(chǎn)需求，因此在實際的生產(chǎn)中技術(shù)人員對過濾機的分配頭和洗液管在盤面上分布的位置和角度進行了調(diào)整，主要是擴大了原有的母液和強濾液區(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)計標準和生產(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。通過對前面平盤過濾機的工作流程介紹，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，因此在實際的運行中會出現(xiàn)較多的問題，需要進行改造來提高實際生產(chǎn)效率。改進后的工藝流程是在過濾機上進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的氧化鋁企業(yè)，采用中國技術(shù)及裝備對其實施改造，讓其煥發(fā)青春，成為了當務(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)，并成功實施升級改造，任重而道遠。通過一系列的技術(shù)改造，在實際的生產(chǎn)中提高了平盤過濾機的技術(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)濟效益，也到達了節(jié)能減排的目標。