国外上世纪七十年代氧化铝厂存在问题及改造

杨 磊

（酒泉钢铁（集团）有限责任公司，牙买加项目建设总指挥部，甘肃 嘉峪关 735100）

1 前言

国外上世纪七十年代氧化铝厂1971年投产，曾经由美国凯撒和挪威海德鲁共同出资拥有。设计产能为年产86万吨/年，通过改扩建，于2008年达到了165万吨产能，对三水铝石为主的矿石采用蒸汽直接加热高温溶出技术，虽提高了溶出率，得到了苛性比值较低的溶出液[1],但能耗较高。2007年俄铝收购该厂，2009年氧化铝厂受全球能源价格上涨过快的影响，生产成本过高、亏损严重，被迫停产。

2016年11月，酒钢集团收购该厂，并于2017年6月完成了复产。自复产以来，生产不稳定、跑冒滴漏和检修频繁，生产成本居高不下，严重影响了产品市场竞争力。为此，酒钢集团邀请国内设计院采用中国氧化铝技术及装备对其进行全面升级改造。下面简要介绍原有生产工艺及装备情况，存在问题分析及改造思路[2]。

2 生产工艺及装备

2.1 矿浆制备

采用球磨机一段磨矿+回转筛除渣的开路磨矿流程。4台球磨机，其中3台（3.20×6.74m）用于主料磨制，另一台(3.66×6.10m)用于后加矿。合格矿浆粒度-100目＜82%。6台蒸汽驱动三缸泵输送主料矿浆，2台串级离心泵输送后加矿浆。

2.2 溶出工序

采用“双流法”后加矿溶出工艺（溶出温度240℃）。共有2组溶出系统，每组包括：间接加热列管式换热器14台；直接加热换热器2台；3台Φ3.66×32.92m高温溶出器；11台Φ3.81～7.77m，高度5.18～5.79m的闪蒸槽。

2.3 沉降工序

采用一次分离+九次逆流洗涤的工艺流程。水力旋流器10台，用6备4；9台Φ24.38×7.62m分离沉降槽；2系列洗涤沉降槽，每系列10台，前5台Φ24.38×7.62m，后5台Φ30.48×6.10m，用9备1。

2.4 控制过滤

选用凯利卧式叶滤机。25台过滤面积218.6㎡的凯利卧式叶滤机，正常运行13台。

2.5 精液降温

采用闪蒸工艺。精液闪蒸系统共设置6级闪蒸，精液温度由104.8℃降至81.2℃，母液温度由57.5℃升至72.5℃。精液闪蒸槽Φ4.4×4.57m。

2.6 分解及分级

分解采用低浓度低固含二段分解生产砂状氧化铝工艺。分解槽为60台锥底空气搅拌分解槽。长大段设置宽流道板式换热器和套管换热器作为中间降温装置。

2.7 母液蒸发

母液蒸发采用多级闪蒸技术。3组蒸发系统，每组蒸发系统包括11台蒸发加热器（加热面积1050m2）、7台闪蒸槽、2台常压槽。

2.8 氢氧化铝过滤及焙烧

采用2台循环流化床焙烧炉和3台回转窑，其中循环流化床焙烧炉单台产能1300t/d，回转窑单台产能1300t/d。成品过滤采用5台平盘过滤机。

3 存在问题及分析

3.1 溶出采用双流法直接加热工艺

氧化铝厂原溶出采用 “双流法”后加矿工艺。一水软铝石矿浆进入到溶出器中，通入新蒸汽加热至240℃，停留溶出20min，溶出后矿浆进入到自蒸发器，进行11级闪蒸降温。

自蒸发器闪蒸出的二次乏汽，用于加热循环母液，加热的循环母液，送至溶出进料，与磨后合格矿浆进行混合。三水铝石矿浆泵送入溶出工序第6级自蒸发器，完成后加矿溶出过程。

现流程高压新蒸汽直接加热矿浆，其冷凝水进入了生产流程；双流法母液加热侧多级循环母液过料泵电耗大，与现有全管道化溶出工艺相比，其蒸汽消耗和电耗都高[3]。

3.2 粗种子采用沉降槽，底流浆液作为粗种子直接进入长大段分解槽

在分解工艺中，溶液的饱和度是影响分解率的因素之一。粗种子所带的附液越多，分解回头的母液越多。由于分解回头母液ak高，造成了第二段分解槽ak增高，降低了分解液的饱和度，使分解液的稳定性增加，明显降低了分解率；另外，回头母液占据一定体积，不仅增加了输送量，同时还缩短了分解时间，这样也是影响分解率的因素之一。

3.3 控制过滤采用凯利式叶滤机

控制过滤采用凯利卧式叶滤机，运行效率低、单位面积精液产能低、人工操作耗时量大、滤布更换材料量大，生产运营成本较高。

3.4 氢氧化铝焙烧采用回转窑

回转窑作为氢氧化铝焙烧设备，能耗高达4.6GJ/t-Al2O3，其粉尘排放超过了90mg/Nm3以上；高能耗影响了产品竞争力，高粉尘排放无法满足环保要求。

4 改造思路

4.1 改造总体思路

利用现有装置，充分发挥其作用，通过解决其生产瓶颈问题，并降低生产能耗，降低原材料消耗，保证系统连续稳定运行，提高全厂运转率，使全厂产量最大化，降低吨氧化铝的综合成本，增强企业的市场经济效益。

4.1.1 提高全厂运转率从而提高产量

鉴于氧化铝厂始建于上世纪七十年代，历经五十年风吹雨淋，设备稳定性能大幅降低，检修频繁，导致全厂运转率大幅降低。从操作、生产组织和管理上下功夫，更换设备，使其全厂运转率提高到95%，将其产量提高25%以上。

4.1.2 提高循环母液浓度

鉴于要充分利用原有设备，为保证原有设备的处理能力，提高循环母液浓度15%以上，从而提高全厂循环效率。

4.1.3 采用大型高效节能环保设备

4.2 主要改造内容及途径

4.2.1 溶出车间

溶出车间氧化铝厂生产的核心，对氧化铝回收率、生产能耗、全厂运转率等都起到了决定性作用。改造重点是增加预脱硅，减缓溶出套管结疤；改变加热方式，将双流法直接加热改为单流法间接加热；采用大型管道化套管溶出装置，,延长了溶出时间，保证装置运行稳定性。

4.2.2 赤泥分离及洗涤

控制过滤改造采用立式叶滤机代替凯利卧式叶滤机，提高自动化水平，降低劳动强度。

4.2.3 分解及分级

增加附聚段宽流道降温设备，控制工艺分解条件；增加粗种子分级及过滤工序，解决分解母液回头问题，提高分解饱和度。

4.2.4 稳定运行后的问题改造方法

首先，是对功能区进行调整和优化。平盘过滤机在工作的过程中可以将工作区按照流程划分为五个区域：母液、强滤液、弱滤液、死区、反吹区，按照生产商的设计按照投产初期这些区域的角度都是设定的。

但是在实际的生产过程中，常常会出现母液的碱度降低的情况，强弱滤液的分配不够均衡等问题，究其原因就是各个工作区域的设定角度不适应本厂的生产需求，因此在实际的生产中技术人员对过滤机的分配头和洗液管在盘面上分布的位置和角度进行了调整，主要是扩大了原有的母液和强滤液区，缩小了弱滤液和死区的范围。调整后，母液的流量、强滤液的流量、弱滤液的流量得到较好的分配，不同的区域出现的滤液性质符合了设计标准和生产需求，分离效果得到了大幅度的提高。

其次，利用合理的流程优化提高产能。通过对前面平盘过滤机的工作流程介绍，目前的工艺是在平盘上完成洗水、弱滤液两次洗涤，此种方式在拜耳法的工艺中效果较好，但是在我国的氧化铝生产中，所生产的是中间状态的氧化铝，因此在实际的运行中会出现较多的问题，需要进行改造来提高实际生产效率。改进后的工艺流程是在过滤机上进行二次洗涤既弱滤液和热水两次洗涤。

5. 结束语

近二十年来，我国氧化铝行业高速发展，受制于国内资源所限，我国氧化铝企业走向海外的步伐越来越快，通过收购国外上世纪的氧化铝企业，采用中国技术及装备对其实施改造，让其焕发青春，成为了当务之急。

我国氧化铝企业走出去兼并重组国外氧化铝企业，并成功实施升级改造，任重而道远。通过一系列的技术改造，在实际的生产中提高了平盘过滤机的技术适应性，使之完全融入到了我国特有的氧化铝生产工艺中，并发挥了良好的作用。

改造后的技术统计表明，生产中降低了水量消耗，提高了蒸发效率，节约了开支，为工厂取得了较好的经济效益，也到达了节能减排的目标。