氧化铝生产各工序能耗分析及控制措施

2018-10-10杨保平刘晶晶

世界有色金属 2018年14期

杨保平，刘晶晶

（山东南山东海氧化铝有限公司，山东龙口 265706）

拜耳法生产氧化铝工艺大致分为原矿制备、高压溶出、分离洗涤、精种分解、蒸发、氢氧化铝分级与洗涤、氢氧化铝焙烧等工序，其中主要采用的能源包括：蒸汽、电、水、压缩空气、燃料，这些工序中又已溶出、蒸发消耗的蒸汽和焙烧消耗的天然气为主要的能耗工序，通过对其能耗的控制和循环利用可以有效的降低生产成本。

1 溶出工序能耗的分析与控制

溶出工序是利用蒸汽加热矿浆使其中的氧化铝充分溶出的过程，并在加热的矿浆中闪蒸二次蒸汽预热换热器中的低温矿浆，因此溶出工序的节能措施主要体现在提高机组运转率和换热的效率

1.1 提高溶出机组的运转率

氧化铝生产溶出机组一般运转率是96%左右，以200万吨产量的规模进行计算机组运转率每提高0．1%，将增产氧化铝1000吨，可见提高溶出机组的运转率是增加产能、降低氧化铝消耗的一项行之有效的措施，实际生产中机组的运转率与检修的质量、压力容器和管道的结疤有很大的关系，因此提高溶出机组的检修质量减少故障停机次数是氧化铝的产量，降低单位生产成本的一项基础性措施。

1.2 提高换热效率对热量进行综合利用

在溶出工序中影响换热效率的主要因素是结疤因此要利用清洗技术和停车检修的时间进行定期的清理将结疤的影响降至最低，增大溶出工序中矿浆与蒸汽的换热面积提高传热速度，并且要对矿浆中闪蒸的二次蒸汽进行充分利用把握好闪蒸过程中的料位，控制好闪蒸过程的压力，从而提高闪蒸操作水平；

在实行溶出工序节能的措施前，必须先保证溶出效果，因为这样能有效地预防沉降跑浑的现象。影响溶出效果的因素包括：反应时间、溶出温度、循环母液浓度、搅拌强度、矿石的粒度等。

2 蒸发工序能耗的分析与控制

蒸发工序的主要目的是保持整个生产流程中的水量平衡，是循环母液中的水分蒸发浓缩至符合溶出要求的浓度并排除生产过程中的杂质，通过蒸汽加热使母液中的水分蒸发浓缩，该工序的蒸汽消耗巨大占蒸汽总消耗量的30%--50%，因此工序中可以采取的节能措施为：

2.1 确定合理的蒸发效数增加高效的闪蒸装置

表1 蒸汽消耗量与蒸发效数的关系

由上表可知蒸发效数越多，单位蒸水量所消耗的新蒸汽越少，从这方面来说，要降低蒸汽的消耗就要增加蒸发效数以及增加高效的闪蒸装置，闪蒸设备的增加可以提高蒸汽的利用率利用蒸发器和闪蒸器结合的方式，来提高蒸发器的产能，从而降低能耗，但增加蒸发效数和高效闪蒸装置相应的设备投资也会增大所以应该充分考虑未来能源的价格趋势与当前设备的投资，通过最优化的方法来确定蒸发效数。

2.2 减少结疤结垢充分换热

蒸发工序的结疤和结垢也是影响不同介质之间换热效率的主要因素，一方面结垢使得传热效率降低从而降低了蒸发效率另外结垢的速度过快也使得蒸发器的清洗周期变短设备的运转率下降故障率升高，因此必须对蒸发器中的结垢进行控制以保持传热性能和较高的产能，同时在蒸发工序还要保持母液和精液之间能够充分的换热，这样就使得热量交换可以在母液和精制液体之间进行，节省了蒸汽消耗。

3 其他工序的节能措施和能量综合利用

3.1 赤泥洗涤用水的控制

赤泥洗涤效率与洗涤次数、洗水量以及外排赤泥的含水量均有较大关系，赤泥洗涤的用水量越多则蒸发需要更多蒸汽蒸发流程中多余水份所需能耗就越大，因此控制赤泥的洗水量也是降低生产能耗的一项重要措施，在分离与洗涤赤泥的工序中，控制赤泥的洗水量，就能提高溶出矿浆的碱液浓度，这既能降低沉降过程中氧化铝的水解损失，也能够使母液的浓缩度减小，从而降低蒸发负荷，降低能耗。

3.2 焙烧烟气的综合利用

氢氧化铝经过高温焙烧过程脱除其中的附着水和结晶水才能生成氧化铝，目前氧化铝生产多采用已天然气为燃料的气体悬浮焙烧炉，悬浮焙烧炉能够高效地使用热量，由于经过高温燃烧其中含有的热量非常高根据相关资料显示这些烟气的热量占焙烧所消耗的总烟量的30%以上，合理利用这些烟气将产生巨大的经济价值和环保价值，目前主要的利用方式是在烟气外排过程中利用换热器对水或其他介质进行热交换，再通过加热后的水对其他工序的介质进行加热从而合理利用烟气热量，以减少其他工序单独加热介质所需要的能耗。