氧化铝厂生产设备安装过程中存在的隐患及解决方法

邓 宝

（杭州锦江集团印尼项目部，山西 运城 044300）

氧化铝厂具体的生产过程是从铝矿石中提取氢氧化铝，再将其进行焙烧得到氧化铝。生产方式主要分为碱法、酸法以及电热法，其中碱法是现代化的工业中最常用的方法。利用碱法生产氧化铝是利用NaOH或Na2CO3对铝土矿进行处理，让矿石中的氧化铝与碱产生化学反应，从而制成铝酸钠溶液。矿石中的铁、钛、二氧化硅等元素成为不溶性的化合物进入到固体残渣当中，这些残渣与氧化铁产生化学反应后变成砖红色的赤泥。将赤泥从固体残渣中分离出来剩下的铝酸钠溶液经过净化后，析出氢氧化铝，再将氢氧化铝与碱液分离，经过洗涤和焙烧后，得到的最终产物为氧化铝。氧化铝厂中用到的生产设备有破碎及磨粉设备、固体输送设备、煅烧设备、湿法流体生产设备、环保收尘设备、风动力设备、热交换设备。

1 氧化铝生产简介

①氧化铝生产方法氧化铝生产方法大致可分为四类，即碱法、酸法、酸碱联合法和热法。但目前用于工业生产的几乎全属于碱法。碱法生产氧化铝，是用碱(NaOH或Na2CO3)来处理铝矿石，使矿石中的氧化铝转变成铝酸钠溶液。矿石中的铁、钦等杂质和绝大部分的硅则成为不溶解的化合物，将不溶解的残渣(由于含氧化物而呈红色，故称为赤泥)与溶液分离，经洗涤后弃去或综合利用，以回收其中的有用组分。纯净的铝酸钠溶液分解析出氢氧化铝，经与母液分离、洗涤后进行焙烧，得到氧化铝产品。分解母液可循环使用，处理另外一批矿石。②氧化铝生产工艺碱法生产氧化铝又分为拜耳法、烧结法和拜耳一烧结联合法等多种流程。a.拜耳法拜耳法是拜耳(K. J. Bayer)于1889 - 1892年提出的，因此称之为拜耳法。拜耳法的实质就是如下的化学反应在不同的条件下交替进行:

该反应过程为可逆反应，反应方向的不同形成了拜耳法的两大基本过程:分解与溶出。常温下向饱和的铝酸钠溶液中添加氢氧化铝作为晶种，不断搅拌，溶液中的氧化铝便以氢氧化铝形式逐渐析出，该过程即为晶种分解过程，上述化学反应向左进行。析出大部分氢氧化铝后的溶液称为分解母液，在高温的条件下，分解母液可以溶出铝土矿中的氧化铝水合物，此时化学反应向右进行，该过程为溶出过程。拜耳法适用于处理低硅铝土矿，特别是在处理三水铝石型铝土矿时，具有流程简单、成本低、能耗低、产品质量好等其它方法无可比拟的优点。目前，全世界每年绝大部分的氧化铝和氢氧化铝是采用拜耳法生产的。但是，我国铝土矿资源的特点是高铝、高硅，铝硅比低，它不适合直接采用拜耳法处理。针对我国中低品位一水硬铝石的资源特点，我国铝业界进行了大量卓有成效的研究工作，开发出成本低、效益好的生产工艺，如选矿一拜耳法、石灰拜耳法。b.烧结法烧结法是萨特里在1858年提出来并经后人逐步改进而形成的。其基本原理为:用碳酸钠和石灰石按一定比例与铝土矿烧结，得到铝酸钠(Na2O·A12O3),铁酸钠(Na2O·Fe2O3)、原硅酸钙(2CaO·SiO2)和钛酸钙(CaO·TiO2)等烧结产物。将烧结产物用水或稀碱液溶出时，铝酸钠溶解进入溶液，铁酸钠水解NaOH和Fe2O3·H2O沉淀，而原硅酸钙和钦酸钙不溶，成为泥渣分离出去;向得到的铝酸钠溶液中通入CO2进行碳酸化分解，析出氢氧化铝，碳分母液经蒸发浓缩后再返回配料烧结，循环使用。烧结法适用于铝硅比相对较低的铝土矿，流程较复杂，能耗高，产品质量低于拜耳法。c.拜耳一烧结联合法拜耳法和烧结法是目前工业上生产氧化铝的主要方法，它们各有其优缺点和适用范围。当生产规模比较大时，采用拜耳法和烧结法的联合生产流程，可以取长补短，兼有两种方法的优点，能够充分利用铝土矿资源，获得比单一方法更好的经济效益。联合法可以分为并联、串联和混联三种基本流程。并联法可以在处理优质铝土矿的同时处理一部分低品位铝土矿，降低碱在生产成本中的比例，减少有机物对拜耳法的影响，有利于制取砂状氧化铝。其主要缺点是工艺流程复杂，拜耳法系统的循环碱量有一定程度增加。串联法除了具有并联法的一些主要优点外，对铝土矿采用了拜耳法和烧结法两种方法提取其中的氧化铝，氧化铝的总回收率高。但串联法也有一些明显的缺点:拜耳法和烧结法对生产流程均有重要影响，生产控制比较困难;拜耳法赤泥炉料烧结难度较大;流程中硫酸钠难以去除等。我国铝土矿特点是高硅低铁，矿石难以溶解，并且成分不一。

2 氧化铝厂生产设备安装过程中存在的隐患

2.1 安装人员的未按照规程施工

相关工作人员的标准化操作是实现设备安装的关键因素，球磨机作为氧化铝生产的关键设备之一，在进行该设备的安装时，存在的安全隐患主要体现如下三个方面。①由于安装人员之间的专业水平差距较大，导致安装进度参差不齐，一些工作人员为了提高安装速度，直接忽略掉很多关键步骤，未严格的遵循规则安装，造成设备后期运行故障。②由于工作量相对繁重，一些人员对安装过程存在侥幸心理，为了尽快安装而进行了错误的操作。③在设备安装时无明确的合理性安排，不以设备后期的稳定运行为目的，对安装操作随意进行。

2.2 老厂技术、设备陈旧 ,生产方法亟需新的突破

目前 ,我国氧化铝工业采用的生产方法有烧结法、混联法和拜耳法三种 ,其中烧结法占20.2%, 混联法占69.4%,拜耳法10.4%而世界上氧化铝的90%以上是采用拜耳法生产的。虽然从始至今拜耳法在流程上并没有大的原则性改变 ,但是由于装备水平和技术水平不断提高 ,其技术经济指标显著改善 ,在降低能量消耗和提高劳动生产率方面 ,取得了显著成效。而我国早期投产的山东铝厂、郑州铝厂和贵州铝厂 ,其技术装备水平相对落后。几十年来 ,虽经过几次技术改造 ,但都是利用原有技术的小规模重复扩建。经过多年的生产 ,许多设备已陈旧不堪 ,有些设备已超期服役多年 ,亟需用现代化的氧化铝技术进行改造。就我国氧化铝的生产方法而言 ,考虑到我国的铝土矿多为一水硬铝石型 ,氧化铝含量高 ,硅的含量也高 ,铝硅比4～6之间的中等品位铝矿储量占有相当的比例。经过多年的生产实践和以往多次论证表明 ,不宜直接采用国外普遍使用的拜耳法 ,而一直采用流程复杂 ,投资、成本均较高的烧结法或联合法。

2.3 环境污染

氧化铝生产中要排出大量的废渣赤泥, 废水和废气 ,生产过程的噪音、粉尘都对人体有严重的危害 ,同时破坏环境 ,损害农作物, 世界各国对此都十分重视。国外用赤泥做建筑材料、各种材料的添加剂 、吸附剂、修筑公路或经处理后造地复垦 。而我国氧化铝厂产生的赤泥, 目前基本上采用筑坝堆放 ,占用大量土地, 还会对农田造成污染。国外生产中的粉尘 、废水 、废气的排放均要严格检测, 处理后达标排放,废水处理后循环使用, 实现零排放 , 噪音超标的岗位,操作检修等人员, 一律要带上耳膜保护器。在这些方面 ,我们仍存在一定的差距 。

3 针对设备在安装中存在的隐患进行解决方法的设计

3.1 加强安装前期准备阶段的质量把控

若要解决安装重型板式给料机过程中无明确安装机制的构建的问题，首先应建立严格的安装标准，在每一个安装环节均进行严格的质量把控，对安装材质进行前期的抗压抗热监测，满足氧化铝厂的生产环境的前提下，根据设备安装标准，进行设备零部件的采购，加强氧化铝厂生产设备在安装前期准备阶段的质量把控。

3.2 建立氧化铝厂生产设备安装工程质量保证体系

建立氧化铝厂生产设备安装工程质量保证体系是为了让质量决策体系、操作质量体系、技术体系以及质检体系正常的运行，并各司其职，建立相应的奖惩机制，保证工程质量的优良。在工程实施之前，首先要根据具体的工艺要求以及氧化铝厂自身的实际情况，制定一份完整的、详细的工程创优规划，将规划细分到每一个项目部门、施工部门、施工班组及个人，并将每个人的收入与实际实施的质量指标挂钩，以此增加施工人员的责任感和自觉性 。严格遵守相关制度，将质量管理工作做到规范化、制度化。同时定期进行检查工作，坚持做到公司每月检查一次，项目负责人每周检查一次，对每次检查的工程质量情况进行及时的整理并汇报，对优秀员工采取奖励措施，对工作较差的员工采用适当的惩罚机制，让工程的总体质量得到有效地控制。严防生产设备关卡，设备无合格证不采购、不进厂。保证每一份工程的数量、设计标准、技术的规范，不清楚不开工。设备的复检单也应经过工程技术人员的审核签字后才可以用于安装工程当中。同时还要加强对出入库手续的管理力度，采购入库的设备必须经过严格的验收，对于设备规格及数量不符合质检要求的也不允许入库验收。

3.3 用新的生产方法扩建或改造现有企业

我国生产的氧化铝 , 90%以上是用烧结法和混联法生产的。在计划经济条件下 ,我国氧化铝生产成本曾居于国际铝工业的前列。80年代初、中期 ,山东铝厂和郑州铝厂的成本在世界氧化铝行业中是较低的。但在市场经济条件下 ,靠那种无偿占用投资 ，用较高的能源消耗换取较低的氧化铝成本的做法已经行不通了。在氧化铝厂的建设与生产中 ,必须考虑用最低的投资 ,最少的能源消耗取得较低的生产成本 ,进而取得较强的竞争能力。通过对氧化铝生产方法的对比分析 ,表明串联法在改造和扩建现有氧化铝企业中具有特殊经济意义。串联法与烧结法相比 ,单位投资低8% , 与混联法相比,单位投资低5.6%;每吨氧化铝的制造成本 ,串联法比烧结法低298元 ,比混联法低162元;串联法方案的财务净现值率为0.39,高于烧结法方案的净现值率(0.06)和混联法方案的净现值率(0.24),表明串联法方案有着巨大的经济潜力 ,应当引起高度重视。

4 结语

通过上述对氧化铝厂生产设备安装工程的质量控制措施，按照相关技术要求，利用人才优势，发挥其技术专长，做到规范化、制度化、标准化的设备安装工程，并在实际操作的现场设置典型示范作业面，创造出更加优质的工程，为后续的氧化铝工艺制作奠定基础，也为整体工艺流程创造出更多的利用价值，以此促进氧化铝工艺施工控制水平的提升。