烧结法粗液合流对拜耳法系统的影响

1839 编辑：中冶有色技术网来源：中国铝业股份有限公司山西分公司

2023-02-13 11:11:34

概述

某氧化铝厂采用混联法生产工艺，拜耳法用压煮溶出工艺处理高品位铝土矿，将铝土矿、石灰、循环碱液磨制成合格矿浆，在脱硅槽经脱硅后，由隔膜泵送入压煮器进行高压溶出，溶出矿浆加入洗液稀释后，进行赤泥分离及洗涤，赤泥去烧结法配料，分离后的粗液经过精制，在种分槽添加大量晶种及降温搅拌的条件下进行晶种分解，分解出的氢氧化铝经洗涤后，在气态悬浮焙烧炉焙烧，最终得到氧化铝产品;烧结法处理低品位铝土矿及拜耳法赤泥，配入纯碱及石灰石，调配成合格生料浆，经熟料窑烧结，熟料用低苛性比的调整液溶出，溶出液经过脱硅，制得合格的精液送去碳分分解，分解的氢氧化铝经过滤洗涤焙烧后，得到氧化铝产品。烧结法粗液需要在加热、添加硅渣种子的条件下，脱除粗液中的二氧化硅以制得合格的精液。直接加热脱硅需要消耗一定量的新蒸汽，新蒸汽产生的冷凝水冲淡了溶液浓度，加重了蒸发工序的负担;由于混联法工艺能耗高、工艺流程复杂等问题造成氧化铝生产成本较高。特别是在2008年金融危机后，氧化铝市场持续低迷，企业赢利能力降低，生产经营压力巨大，为此通过将烧结法粗液与拜尔法溶出液进行合流，可简化工艺流程，降低成本。

1 烧结法粗液与拜耳法溶出矿浆合流工艺流程及特点

1.1 烧结法粗液合流工艺流程

将经熟料窑烧结好的熟料用低苛性比的溶出液溶出，溶出液经分离后得到粗液，粗液不经脱硅及硅渣分离，直接送至拜耳法稀释槽与拜耳法溶出矿浆进行合流脱硅，然后再进行种子分解。将烧结法粗液与拜耳法溶出矿浆合流，原烧结法的脱硅、硅渣分离及碳酸化分解工序停用，简化了工艺流程，减少了物料流量。工艺流程见图1：

图1 烧结法粗液与拜耳法溶出矿浆合流工艺流程图

烧结法粗液与拜耳法溶出矿浆合流工艺流程图

1.2烧结法粗液合流工艺特点

1.2.1 烧结法工艺流程简化

将烧结法粗液与拜耳法溶出矿浆合流，取消了烧结法粗液脱硅、硅渣分离、碳分分解工序，简化了烧结法工艺流程，烧结法系统的物料流量大为减少，为烧结法进一步提产降耗创造了有利条件。

1.2.2 降低了新蒸汽消耗

合流前烧结法粗液需要进行蒸汽直接加热的方式来脱除溶液中的硅，直接加热每小时消耗大约60t新蒸汽，并且在脱硅的过程中，新蒸汽产生的冷凝水造成了溶液浓度的冲淡，这部分新蒸汽冷凝水又在蒸发器中被蒸出，反复循环造成了蒸汽浪费;将烧结法粗液与拜耳法溶出矿浆合流后，烧结法粗液在拜耳法稀释槽进行脱硅，并且烧结法粗液不需新蒸汽加热脱硅、硅渣分离及碳分分解工序，取消了蒸汽直接加热环节，每小时可节约新蒸汽60t，避免了新蒸汽直接加热造成对溶液浓度的冲淡,从而减轻了蒸发器负担,每小时可使蒸发器节约新蒸汽40t，降低了氧化铝生产新蒸汽消耗，也符合国家节能减排政策。

2 烧结法粗液与拜耳法溶出矿浆合流后对拜耳法的影响

2.1 对溶出矿浆的影响

烧结法粗液合流量约160m3/h，与拜耳法溶出矿浆合流后，溶出矿浆ak降低0.01，可使拜耳法循环效率提高2kg-Al2O3/m3-循环碱液;因烧结法粗液碳钠高(16.53g/l)，合流后造成拜耳法系统Nc/Nt升高0.78%，Nc/Nt升高一方面会使管道结疤速度加快，另一方面加大了蒸发器排盐运行时间。具体数据见表1、表2

表1 烧结法粗液指标

表2 拜耳法溶出矿浆指标

2.2 对精液的影响

烧结法粗液合流前，拜耳法精液ak为1.52，合流后精液ak呈下降趋势，精液ak的降低，增大了铝酸钠溶液的过饱和度，有利于种分分解率的提高，由表3可以看出，合流后精液ak的降低了0.04，分解率升高约1.3%;因烧结法粗液硅含量高(4.63g/l)，在拜耳法稀释槽脱硅时，溶液中的硅并没有完全析出，精液的硅含量升高0.11 g/l，造成精液的硅量指数降低28，精液硅量指数的降低，可使铝酸钠溶液的稳定性增大，对种分分解率的提高会带来不利影响。具体数据见表3

表3 拜耳法精液指标

2.3 对拜耳法碱耗的影响

烧结法粗液合流对拜耳法碱耗的影响有两方面，一方面由于在拜耳法稀释槽加入烧结法粗液，根据液量平衡减少了洗涤热水加入量，造成附损升高，合流前拜耳法附损平均10.8 kg-Na2O/t-干赤泥，合流后洗涤热水加入量减少约200m3/h，造成四次底流Nt比合流前升高2.83g/l，附损升高2.86 kg-Na2O/t-干赤泥，碱耗升高5.97 kg-Na2CO3/t-AO;另一方面烧结法粗液中的硅含量4.62g/l，在拜耳法脱硅过程中，会结合部分Na2O生成钠硅Na2O·Al2O3 ·1.7SiO2·nH2O 沉淀，造成碱耗升高6.24kg-Na2CO3/t-AO。但是烧结法粗液用价格廉价的碳碱替代部分价格较高的液碱给拜耳法系统补碱，降低了拜耳法系统液碱的消耗，可使氧化铝碱耗费用降低，在生产上用烧结法粗液补碱是可行的。具体数据见表4

表4 拜耳法四洗底流及附损指标

2.4 对氧化铝产品质量的影响

烧结法粗液合流后，由于烧结法粗液硅高达4.62g/l，在拜耳法脱硅不充分，一部分硅在种分分解过程中析出，进入成品氧化铝中，由表5可知，合流后出厂氧化铝SiO2含量比合流前升高约0.003%，但对氧化铝品级的影响几乎不大。

表5 出厂氧化铝化学指标

出厂氧化铝化学指标

3 烧结法粗液合流改进措施及建议

3.1 降低烧结法粗液碳碱

烧结法粗液碳碱含量约16.53g/l，在拜耳法循环中逐渐积累，达到一定浓度后，容易在蒸发器生成结垢，缩短蒸发器的运行周期，增加了清理费用;也会造成末级闪蒸器出料管堵塞，使溶出机组临停，消耗升高;碳碱含量高，增大了铝酸钠溶液的稳定性，对铝酸钠溶液的精制及分解也有不利影响;因此碳碱含量高对生产的危害是非常大的。某厂采用烧结法低碳钠溶出工艺，将烧结法粗液碳碱含量控制在6g/l以下，经过生产运行后，基本解决了末级闪蒸器出料管堵塞问题，取得了良好效果。具体数据见表6

表6 低碳钠溶出烧结法粗液指标

3.2 改变烧结法粗液合流的方式

原烧结法粗液合流位置在拜耳法的稀释槽，与高压溶出矿浆、一次洗液进行混合，由于烧结法粗液温度低(80℃)，合流后使拜耳法稀释矿浆温度降低约3℃，造成铝酸钠溶液水解加剧，给赤泥分离及洗涤带来困难。在生产上通过改变烧结法粗液合流点位置，将烧结法粗液合流在末级闪蒸器，利用高压溶出矿浆的余热对烧结法粗液进行提温，可解决粗液合流降低稀释槽温度问题。在某厂实施后，解决了烧结法粗液合流降低稀释矿浆温度的温度。

3.3 降低烧结法粗液的硅含量

烧结法粗液的硅含量4.62g/l，这部分硅需要在拜耳法稀释槽进行脱除，但是脱硅不彻底，合流后精液中的硅比合流前升高0.11g/l，硅含量升高不但会降低分解率，还影响氧化铝产品质量。因此将烧结法粗液合流在末级闪蒸器(温度130℃，压力1.8bar)，通过加入一定量的石灰乳进行对烧结法粗液脱硅，降低硅的危害，预计会取得一定效果。

4 结论

将烧结法粗液与拜耳法溶出矿浆合流，简化了生产工艺流程，降低了蒸汽消耗，达到节能降耗的目的;通过对烧结法合流后对拜耳法生产系统的影响分析，适当改进生产工艺，可取的良好的效果。针对目前铝土矿资源面临枯竭，品位日益下降，将烧结法粗液与拜耳法矿浆合流，提高资源利用率，具有很好的发展前景和一定的经济效益，是今后氧化铝发展的方向之一。

参考文献：

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