桑海波，任 菲

（东北大学设计研究院（有限公司），辽宁 沈阳 110166）

据统计，2020年全球共计生产氧化铝13443.2万吨，其中中国氧化铝产量7101.0万吨。2020年中国铝土矿进口量达到1.12亿吨，国内以进口铝土矿作为原料生产氧化铝的产能已经超过总产能一半以上。与国产铝土矿相比，进口铝土矿中的有机物含量普遍偏高。目前世界范围内绝大部分氧化铝厂均采用拜耳法生产氧化铝，但拜耳法生产氧化铝工艺流程中的有机物不断累积，对沉降系统、分解系统、蒸发系统、溶出系统以及矿浆输送系统等的生产操作、设备及产品质量都会产生较大的危害[1]。如何简单、高效、经济、彻底的脱除拜耳法氧化铝生产过程中的有机物杂质，是世界各国氧化铝企业必须面对和亟待解决的严峻问题。

在此背景下，东北大学设计研究院（有限公司）与杭州锦江集团联合开发了吸附法高效脱除有机物技术，并得到了快速的推广和应用，在较低投资和较低运行成本的情况下，有效的控制了生产流程中的有机物水平，取得了良好的经济效益。

1 拜耳法生产氧化铝工艺流程中有机物的主要来源及主要危害

1.1 有机物主要来源

拜耳法使用进口铝土矿生产氧化铝工艺流程中有机物的主要来源是铝土矿带入，占比可达95%以上。其他有机物来自于生产过程中添加的有机溶剂，如絮凝剂、消泡剂、脱水剂、助滤剂、结晶助剂等。

铝土矿中的有机物在溶出时约60%（以有机碳计）进入溶液。进入氧化铝生产系统中的有机物除了极少量随成品Al(OH)3、赤泥排出外，绝大部分会在循环母液中积累而无法自动排出。有机物在循环母液中的存在形式如下图。

图1 矿石中有机物的主要来源

1.2 有机物的主要危害

研究表明，拜耳法生产氧化铝工艺流程中的有机物累积到一定程度后，会导致铝酸钠溶液的粘度、比重、沸点和比热升高，对沉降系统、分解系统和蒸发系统等工序造成重大影响，轻则影响生产操作和产品质量，重则导致无法正常组织生产[2]。

（1）对沉降系统的影响：降低赤泥的沉降速率，使沉降槽的产能降低；精液浮游物增多，使叶滤机的产能降低；沉降槽易出现跑混；起泡严重易导致沉降槽冒槽；结疤严重易导致沉降槽垮槽；

（2）对分解系统的影响：草酸钠结晶夹杂于氢氧化铝晶核中间，导致产品细化、氧化铝的活性和比表面积降低；分解率和分解槽的产出率降低、循环效率下降；影响氢氧化铝的白度；起泡严重易导致泡沫外溢；过滤困难，降低立盘过滤机产能和过滤效果；分解槽结疤加快易垮槽；换热设备易结疤，导致换热效果变差；

（3）对蒸发系统的影响：结疤严重，导致清理周期变短、换热效果变差，降低蒸发机组的蒸水能力；

2 吸附法高效脱除有机物技术介绍

2.1 技术描述及工艺流程

吸附法高效脱除有机物技术，采用工业制备的专用吸附剂（活性炭类物质），在一定条件下与蒸发母液混合均匀，待母液中有机物结晶析出并被吸附剂吸附后，形成吸附剂、草酸盐和腐植酸杂质的混合物，再进行固液分离。分离后的滤液返回生产系统，滤饼是热值很高的有价燃料，送去热电厂进行综合利用。

工艺流程图如下：

图2 技术描述及工艺流程

2.2 技术优势及特点

（1）有机物脱除效率高：可以同时去除流程中的草酸盐和腐植酸盐，草酸盐去除率可达到45%～65%，腐植酸去除率可达到30%～45%；

（2）技术适应性强：可以适应各类氧化铝生产工艺、可以在较低草酸盐浓度时高效脱除有机物；

（3）经济环保：使用后的吸附剂热值在6000kCal以上，可以掺混在电煤中作为燃料使用；

（4）生产操作简单：工艺流程短，操作简单、自动化程度高；对原生产系统几乎不产生任何干扰；

（5）占地小：系统占地仅为600m2～900m2,非常适合老厂改造；

（6）投资省：以年产100万吨规模的氧化铝厂估算，投资完全可以控制在2000万元以内；

（7）生产成本低：综合考虑系统消耗（包括电耗、汽耗、吸附剂消耗等）、氧化铝损失、碱损失、运行维护和人工成本、财务成本等因素后，全生产成本能够控制在8元/吨氧化铝以内，远远低于其他传统有机物处理方法；

（8）稳定可靠：技术成熟，已在中国多个氧化铝企业成功应用，吸附效果稳定可靠。

2.3 主要技术经济指标表

图3 主要技术经济指标

3 吸附法高效脱除有机物技术的应用案例

吸附法高效脱除有机物技术已经在广西田东锦鑫化工（使用广西矿）、河南开曼铝业（使用河南矿+25%几内亚矿）、山西孝义兴安化工（使用山西矿+50%几内亚矿/澳矿/印尼矿）成功应用，取得了非常好的效果。

3.1 应用前后蒸发母液数据对比

图4 应用前后蒸发母液数据

3.2 项目实施前后分解槽结疤情况对比

图5 项目实施前后对比

4 结束语

吸附法高效脱除有机物技术，与洗涤苛化法、烧结法、结晶法、氧化法、沉淀法等传统技术相比，具有技术适应性强、有机物脱除效率高、经济环保、操作简单、对原有生产系统几乎无影响、投资省、生产成本低等优势，且已经在国内多个氧化铝企业成功应用，在有效控制氧化铝生产系统中有机物水平的同时，取得了较好的经济效益，是目前拜耳法生产氧化铝工艺中有机物脱除的较优方法。