DOC《拜耳法溶出矿浆与烧结法粗液合流的生产实践》

拜耳法溶出矿浆与烧结法粗液合流的生产实践 王素刚,李鹏飞,张志军 (中国铝业股份有限公司 山西分公司,山西河津 043300) 摘要:烧结法粗液与拜耳法溶出矿浆合流,简化了生产工艺,降低了氧化铝生产成本,对合流后对拜耳法系统的影响进行分析,并提出一些改进建议.

关键词:烧结法粗液;

拜耳法;

合流;

节能;

生产实践 中图分类号:TF821 文献标志码:A 文章编号:1007-7545(2013)12-0000-00 Plant Practice to Combine Raw Liquor in Sintering Process and Digested Slurry in Bayer Process WANG Su-gang, LI Peng-fei, ZHANG Zhi-jun (Shanxi Branch of Aluminium Corporation of China Limited, Hejin 043304, Shanxi, China) Abstract: With a combination of raw liquor in sinter process and digested slurry in Bayer Process, production process with simplified and cost to produce alumina was reduced. The effects of this combination were analyzed and recommendations for improvement were put forward. Key words: raw liquor in sintering process;

Bayer Process;

combination;

energy saving;

plant practice 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、工艺流程复杂等造成氧化铝生产成本较高.为此通过将烧结法粗液与拜尔法溶出液进行合流,可以达到简化工艺流程、降低成本的目的[1-7].

1 烧结法粗液与拜耳法溶出矿浆合流工艺流程 将调配成的合格生料浆在熟料窑烧结成熟料,然后用低苛性比的溶出液溶出、分离后得到粗液,粗液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.该合流工艺将原烧结法的脱硅、硅渣分离及碳酸化分解工序停用,从而简化了流程,减少了物料流量.

2 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160 m3/h,与拜耳法溶出矿浆合流后,矿浆的ak降低0.01,可使拜耳法循环效率得到提高(每立方循环碱液提高2 kg Al2O3);

因烧结法粗液碳钠高(16.53 g/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.烧结法粗液指标:Nt 93.38 g/L、Al2O3 112.46 g/L、Nc 16.53 g/L、SiO2 4.62 g/L、ak=1.

13、浮游物2.475 g/L.拜耳法溶出矿浆指标见表1. 表1 拜耳法溶出矿浆指标 Table

1 Index of digested slurry in Bayer Process 年份 Nt/(g・L-1) Al2O3/(g・L-1) Nk/(g・L-1) 固含/(g・L-1) ak Nc/Nt

2006 276.54 290.44 254.15 123.26 1.440 8.10%

2007 281.66 309.00 269.22 125.92 1.430 4.42% 2008(合流) 277.97 312.24 270.64 130.24 1.430 2.64%

2009 283.76 306.88 265.88 120.62 1.425 6.30%

2010 288.34 306.40 264.55 120.32 1.420 8.25%

2011 276.45 297.62 258.26 125.51 1.430 6.58% 收稿日期:2013-07-08 作者简介:王素刚(1972-)男,山西长治人,工程师. 2.2 对精液的影响 烧结法粗液合流前,拜耳法精液ak=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2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(4.63 g/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. 表2 拜耳法精液指标 Table

2 Index refined liquor in Bayer Process 年份 浮游物/ (g・L-1) ak SiO2/ (g・L-1) Nt/ (g・L-1) Nk/ (g・L-1) Fe2O3/ (g・L-1) Al2O3/ (g・L-1) 硅量指数

2006 0.03 1.53 0.63 173.71 161.09 0.02 173.18 274.89

2007 0.02 1.50 0.75 173.43 165.12 0.02 180.90 243.65 2008(合流) 0.03 1.49 0.89 174.26 167.17 0.02 184.81 207.36

2009 0.03 1.48 0.83 178.50 165.29 0.02 184.96 223.25

2010 0.04 1.48 0.77 176.24 162.05 0.02 180.52 236.46

2011 0.05 1.47 0.79 175.60 163.73 0.02 183.40 234.08 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,合流前拜耳法每吨干赤泥的附损平均为10.8 kg Na2O,合流后洗涤热水加入量减少约200 m3/h,造成四次底流Nt比合流前升高2.83 g/L,每吨干赤泥的附损升高2.86 kg Na2O,每吨氧化铝碱耗升高5.97 kg Na2CO3;

另一方面,烧结法粗液中的硅含量为4.62 g/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,造成每吨氧化铝碱耗升高6.24 kg Na2CO3.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3. 表3 拜耳法四洗底流及附损指标 Table

3 Index of fourth underflow and supplementary loss in Bayer Process 年份 N/S Fe2O3/% A/S Al2O3/% Na2O/% SiO2/% CaO/% 每吨干赤泥附损/kg

2006 0.46 6.90 1.52 25.84 7.89 16.96 20.66 13.32

2007 0.48 6.42 1.27 25.38 9.51 19.98 17.96 8.28 2008(合流) 0.50 5.40 1.23 24.09 10.34 20.84 17.22 9.60

2009 0.53 5.68 1.30 26.58 10.89 20.49 15.82 10.34

2010 0.54 5.88 1.24 26.86 11.69 21.76 15.02 12.65

2011 0.53 6.06 1.29 28.21 11.70 21.91 13.98 17.98 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4.62 g/L,在拜耳法脱硅时不充分,一部分硅在种分分解过程中析出,进入成品氧化铝中.由表4可知,合流后产品氧化铝中的SiO2含量比合流前升高约0.003个百分点,但对氧化铝的品级几乎没有影响. 表4 出厂氧化铝化学指标 Table

4 Chemical index of alumina production 年份 SiO2/% Fe2O3/% Na2O/% 灼减/%

2006 0.010 0.012 0.44 0.86

2007 0.011 0.012 0.32 0.87 2008(合流) 0.020 0.016 0.42 0.90

2009 0.015 0.015 0.36 0.83

2010 0.014 0.016 0.44 0.81

2011 0........