低温拜耳法氧化铝生产的工艺流程优化改造及运行.pdf

3 2 有色金属 冶炼部分 h t t p H y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 2 年6 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 7 - 7 5 4 5 ．2 0 1 2 ．0 6 ．0 1 0 低温拜耳法氧化铝生产的工艺流程优化改造及运行 王鸿雁1 ，李旭光2 ，马华菊2 1 ．山东工业职业学院，山东淄博2 5 6 4 1 4 ；2 ．桂林理工大学南宁分校，南宁5 3 0 0 0 1 摘要介绍了利用烧结法闲置设备进行低温拜耳法氧化铝生产的工艺改造及运行情况。着重论述了漉 程配置、工艺优化和流程运行控制，并针对低温拜耳法各工序运行及指标控制情况进行攻关。通过一个 月的运行和调控，低温拜耳法流程基本实现了达标达产。 关键词拜耳法} 氧化铝；工艺优化；运行 中图分类号T F 8 2 1文献标识码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 1 2 0 1 2 0 6 0 0 3 2 0 4 P r o c e s sO p t i m i z a t i o na n dO p e r a t i o no fL o w T e m p e r a t u r eB a y e rP r o c e s s W A N GH o n g y a n l 。L IX u g u a n 9 2 。M An u a - j u 2 1 ．S h a n d o n gV o c a t i o n a lC o l l e g eo fI n d u s t r y ，Z i h o2 5 6 4 1 4 。S h a n d o n g ，C h i n a1 2 ．G u i l i nU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g yN a n n i n gB r a n c h ，N a n n i n g5 3 0 0 0 1 ，C h i n a A b s t r a c t T h et e c h n o l o g i c a li n n o v a t i o na n do p e r a t i o no fl o wt e m p e r a t u r eB a y e rP r o c e s sw i t ht h eu s eo fi d l e e q u i p m e n t si na l u m i n as i n t e r i n gp r o c e s sw e r ed i s c u s s e d ．T h ef l o wc o n f i g u r a t i o n ，p r o c e s so p t i m i z a t i o na n d f l o wo p e r a t i o nc o n t r o l l i n gw e r ee m p h a t i c a l l yd i s c u s s e d ．T h eo p e r a t i o na n di n d e xc o n t r o l l i n go fl o wt e m p e r - a t u r eB a y e rP r o c e s sw e r er e s e a r c h e d ．T h ei d e a lp a r a m e t e r sa n dp r o d u c t i o no fl o wt e m p e r a t u r eB a y e r P r o c e s sh a v eb e e nr e a l i z e db ym e a n sr u n n i n ga n dr e g u l a t i n gf o rap e r i o do fam o n t h ． K e yw o r d s B a y e rp r o c e s s ；a l u m i n a ；p r o c e s so p t i m i z a t i o n ；o p e r a t i o n 中国铝业山东分公司的烧结法氧化铝生产目前 由于原料的不断涨价，致使烧结法氧化铝产能过剩， 生产成本高，不具备生产冶金级氧化铝的条件，从而 造成限产停产，设备闲置，开工率低．3 ] 。由于公司 靠近沿海港口，目前可以利用外矿进行低温溶出拜 耳法氧化铝生产，为了提高设备利用率，对烧结法闲 置设备进行改造，进行低温拜耳法生产。 1 低温溶出拜耳法流程 中国铝业山东分公司氧化铝厂烧结法流程目前 只有约2 0 万t ／a 的产能在运行，为化学品氧化铝生 产提供原料，其他流程设备基本闲置，造成部分固定 收稿日期2 0 1 1 1 2 1 5 作者简介王鸿雁 1 9 6 9 ． ，女，山东龙口人，硕士，副教授． 资产浪费，企业亏损，为此对部分烧结法闲置流程设 备进行改造，利用外矿进行低温拜耳法氧化铝生产。 1 ．1 流程规模 本次改造依据主要是利用烧结法部分闲置设 备，形成一套从矿浆磨制开始，经过管道化溶出、沉 降分离、精滤、分解、蒸发的低温拜耳法生产线，以分 解能力为基础确定生产规模为年产氧化铝3 0 万t 。 利用闲置的2 台原料磨磨制矿浆，矿浆进入五车间 管道化溶出、溶出液稀释，再经闲置的2 台垂2 0r f l 沉降槽沉降分离，进入6 台垂1 5m 6 ．9 7m 高效洗 涤槽洗涤．粗液经过蒸发车间的叶滤机精滤，精液降 温后进入分解槽 1 4 台老种分槽和2 台新K 槽、1 8 万方数据 2 0 1 2 年6 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ，／[ y s y l ．b g r i m m ．c n 3 3 台碳分槽 生产A H ，母液经过2 0 0t ／h 管式降膜蒸 发器蒸发返回配料，烧结法部分设备改造拜耳法流 程见图1 。 图l 烧结法部分闲置设备改低温拜耳法 流程图 T a b l e1F l o w s h e e to fm a i ne q u i p m e n t u t i l i z a t i o n 1 ．2 设备改造情况 该项目主要是新上矿浆槽和回转筛，新建赤泥 分离、洗涤的絮凝剂系统，新上精液降温和中间降温 系统，对老种分槽、碳分槽进行改造，工艺管路、泵群 的配置等。主要设备利用情况见表1 。 2 低温拜耳法氧化铝生产线运行情况 及主要指标 2 0 0 9 年7 月1 2 日，随着管道化喂料泵的开车， 3 0 万t 拜耳法流程全面启动，管道化溶出料进入4 分离沉降槽，产生的粗液送蒸发车间叶滤机糖滤，产 出合格的铝酸钠精制液送六车间种分系统，拜耳法 流程全线打通。管道化液量按照2 6 0m 3 ／h 进行组 织，先后将1 4 台老种分槽、1 。和2 ‘新K 槽．6 台新 裹1 主要设备 F i g ．1M a i ne q u i p m e n t s 分离况降槽 铡囊 扰0 m 5 ．8 m2 2 0 1 5 m 6 ．9 7 m 6 全部利用瑗有 或搬迁 l 外送泵全部利用理有 或搬迁 利旧 利旧 利旧 新建部分 碳分槽进满料浆，种分体积达到2 00 0 0m 3 ，1 2 台老 碳分槽搅拌系统在8 月中旬改造完毕后。串联于种 分槽系统，将增加种分体积50 0 0m 3 。流程启动过 程中因蒸发叶滤机过料困难和二车间碱液管道堵塞 造成短时间生产波动外，整个系统液量保持基本稳 定，各项工艺指标取得较好成绩。从1 8 日开始生产 基本保持稳定，各项工艺指标逐步恢复，末次赤泥 A ／S 平均1 ．5 左右，A 0 净溶指标达到8 5 ．3 5 ％，实 际溶出率平均8 9 ％以上，分离沉降槽底流L ／S 稳定 在1 ．5 ～2 ．0 ，精液浮游物指标0 ．0 2g ／L 。主要存在 问题各段A O 浓度偏低；分解率平均4 6 ．7 4 ％，2 8 日开始达到5 0 ％以上；循环效率每立方调配液平均 万方数据 3 4 有色金属 冶炼部分 h t t p H y s y l ．b g r i m m ．o n 2 0 1 2 年6 期 1 0 6 ．9 9k gA O ，指标偏低。 2 ．1 原料矿石 本流程采用进口三水铝石矿，质量比较好，矿石 成分S i 0 25 ．6g ／L 、F e 2 0 31 3 ．3 5g ／L 、A 1 2 0 34 9 ．3 6 g ／L 、A ／S8 ．8 1 、水分1 2 ．4g ／L ，是近几年最好的矿 石。 2 ．2 矿浆磨制 原矿浆磨制是拜耳法生产过程中的关键环节， 拜耳法原矿浆的质量特别是产品细度对管道化溶出 此，对原矿浆质量尤其是细度控制就显得极其重要， 其生产主体设备复式管磨开路流程，矿石磨制后直 接出料，没有分级机、水利旋流器等分级设备。刚开 始生产时，矿浆质量一直是困扰生产的重要问题，尤 其是矿浆粒度指标超标。 0 ．2 5m m 细度在4 0 ％ 左右，由于矿浆粒度粗，给管道化溶出生产带来非常 不利的影响，溶出效果差，在溶出稀释后产生了大量 的粗砂，这些粗砂中含有大量未溶出的氧化铝，造成 氧化铝溶出率低[ 3 ] 。表2 、表3 是原料磨投产初期 的生产及指标的控制起着至关重要的作用Ⅲ。因 矿浆磨制和溶出赤泥指标。 表2 矿浆指标 T a b l e2I n d e xo fo r es l u r r y 表3 矿浆溶出赤泥指标 T a b l e3I n d e xo fr e dm u dd i g e s t e d 从表2 ～3 可以看出矿浆的溶出效果比较差， 溶出后赤泥A ／S 达到了3 ．7 ，赤泥中有大量氧化铝 未溶出，而从管道化溶出参数的控制条件看，溶出蒸 汽压力、溶出温度等都符合工艺控制要求，关键在矿 浆磨制细度的控制， 0 ．1 7 7r a t a 含量在3 8 ．2 7 ％， 矿浆粒度偏粗。由于原料磨是复式管磨，没有分级 设备，矿浆粒度分布不均匀，导致较粗颗粒进入溶 出。对原料磨配球进行了调整，一仓、二仓、三仓改 为钢锻，装球量也作了调整，进一步降低矿浆细度。 在操作控制方面，适当调整原料磨的入磨L ／S ，控制 好调配液的入磨量和后加量，保证矿石的研磨时间， 便于粒度控制。表4 、表5 是原料磨进行优化后矿浆 磨制和溶出赤泥指标。 表4 原料磨调整后矿浆指标 T a b l e4I n d e xo fo r es l u r r ya f t e ra d j u s t i n gm i l l 日期s i 0 2 ／ g L1 №0 3 ／ g L 一1 A I z 0 3 ／ g L 一1 N a z O ／ g L 1 A ／S 3 ．3 3 1 ．5 0 O ．9 5 1 ．6 l N ／S 0 ．5 5 0 ．5 7 0 ．4 1 0 ．4 9 表4 ～5 可知，通过对原料磨研磨体的调整和 操作控制条件的优化，矿浆的溶出效果有了明显的 好转，尤其是进入8 月份后，矿浆磨制细度控制 0 ．1 7 7m t a 含量在1 0 ％～1 5 ％，矿浆粒度基本达到 要求；溶出后赤泥A ／S 降到了0 ．9 5 ，满足了生产要 求。 良L 良吼 8 8 7 4 2 8 2 1 2 u 1 l Z 1 7 2 4 5 O 9 L 乱3 3 4 t 5 6 O 7 3 5 4 7 O 1 O ㈧鞘 7 7 8 万方数据 2 0 1 2 年6 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ] ／y s y l ．b g r i m m ．o n 3 5 2 ．3 矿浆溶出 3 0 万t 拜耳法流程溶出工序采用原5 套管管道 化预热器进行矿浆溶出，7 月1 2 日～8 月1 0 日具体 溶出指标N T1 6 7 ．5 8g ／L 、A O1 6 7 ．9 2g ／L 、N K 1 4 8 ．8 1g ／L 、固含9 6 ．1 3g ／L 、S i 0 20 ．8 5 9g ／L 、A ／S 2 0 9 ．5g ／L 、a K1 ．4 8g ／L 。 从溶出液指标看，7 月份由于受投产试车的影 响，系统浓度比较低，氧化铝浓度为1 5 2 ．5 0g ／L ，a 。 1 ．5 5 偏高，对溶出及分解造成一定的影响，但溶 出液A ／S 达到了2 3 3 ，说明套管预热器能够满足溶 出脱硅要求。8 月份强化生产控制后，溶出液氧化 铝浓度达到1 8 3 ．3 3g ／L ，ⅡK 1 ．4 1 ，A ／S 1 8 6 ，基本 达到了矿浆溶出指标要求。 2 ．4 粗液分离及赤泥洗涤过滤 本流程分离沉降槽采用原0 2 0m 5 ．8m 的普 通沉降槽，洗涤采用0 1 5I l l 6 ．9 7m 的高效沉降 槽。投产初期，分离沉降槽底流L ／S 较高，在4 ．3 0 左右，通过强化操作，选用高效絮凝剂、改进絮凝剂 加入点等，底流L ／S 控制在2 ．0 以下，溢流浮游物 0 ．5g ／L 以下，满足了拜耳法生产。 2 ．5 粗液精滤 因为精液浓度波动，黏度大，滤饼致密，a x 不稳 定引起的滤布结硬以及叶滤机本体设备问题多等因 素的影响，叶滤机液量通过能力一直不足。改进措 施1 优化稳定粗液槽添加石灰乳做助滤剂；2 完善 叶滤机煮车系统，提高碱液温度和浓度，延长煮车时 间；3 加强滤布选型1 4 叶滤机过滤叶片由3 片增加 至6 片，精液、硅渣输送系统改进。实施上述措施后 稳定提高了叶滤机的液量通过能力，单台叶滤机过 料量保持在6 0 ～8 0m 3 ／h ，精液浮游物0 ．0 2g ／L 以 下，精液各项指标见表6 。 表6 精制铝酸钠溶液指标 T a b l e6I n d e xo fp u r i f i e ds o d i u ma l u m i n a t es o l u t i o n 2 ．6 晶种分解及母液蒸发 由于利用原有烧结法部分设备，种分槽的槽型 不同，种分系统老种分槽采用压缩风搅拌、提料、过 料，操作难度比较大。同时由于工期紧，精液降温、 中间降温系统没有在投产的同时使用，7 月份，精液 a x 高，系统温度高，造成种分分解率比较低 表7 ，8 月份后由于精液降温、中问降温系统投入使用，系统 温度得到控制，精液a 。也得到优化，从而种分分解 率有所提高，达到了5 0 ％以上。 表7 种分分解指标 T a b l e7I n d e xo fs e e dd e c o m p o s i t i o n 3结论 利用烧结法部分闲置设备进行低温拜耳法生 产，通过设备改进，流程改造，工艺管路的配置及优 化，分离槽底流L ／S 达到了2 ．o 以下．溢流浮游物 达到0 ．5g ／L ，一台0 2 0I T I 5 ．8m 沉降槽满足了 3 0t ／a 规模的赤泥分离能力，基本能够满足拜耳法 生产的要求。 参考文献 1 1 3 杨重愚．氧化铝生产工艺学I M ] ．北京冶金工业出版 社．1 9 9 3 ． I - 2 ] 郝向东。李明．拜耳法原矿浆制备新工艺[ c ] ／／第四届 全国轻金属冶金学术会议论文集，2 0 0 1 1 8 0 1 8 3 ． [ 3 ] 王耳康．提高拜耳法格子磨磨矿效率的途径[ J ] ．有色冶 金节能，2 0 0 9 I } 3 1 3 3 ． 万方数据