淺談工藝流程優化在氧化鋁溶出中的應用

石 玉

（國家電投集團山西鋁業有限公司，山西 原平 034100）

氧化鋁生產工藝復雜，主要的生產方法大致可分為堿法、酸法、酸堿聯合法、電熱法、高壓水化學法等五種。目前工業上普遍采用堿法生產氧化鋁，按生產過程的特點，堿法又分為拜耳法、燒結法和拜耳-燒結聯合法（包括并聯、串聯、混聯聯合法等）。堿法生產氧化鋁是用堿（NaOH或Na2CO3）處理鋁礦石，使礦石中的氧化鋁和堿反應制成鋁酸鈉溶液。礦石中的鐵、鈦等雜質和絕大部分的二氧化硅則成為不溶性的化合物進入固體殘渣中。拜耳法生產氧化鋁工藝基本可分為6個工序，分別為原礦漿制備、高壓溶出、赤泥沉降、晶種分解、氫氧化鋁焙燒、母液蒸發等，其中高壓溶出是氧化鋁生產的核心工序，目的在于將鋁土礦中的氧化鋁水合物溶解成鋁酸鈉溶液。主要包括預脫硅、隔膜泵房、溶出機組、空壓站等區域。

近年來，鋁行業低迷，原材料價格上漲，鋁業寒冬愈演愈烈，各企業舉步維艱。如何從內部著手壓降成本，從細處、力所能及的地方為公司精益生產、降本增效提供支持，成為企業關注的重點。通過現場的不斷摸索，搜集相關資料，向同行業借鑒，對脫硅循環母液流程進行優化，減少了閥門操作，縮短了倒泵及操作時間，有效的降低了電耗；溶出機組壓煮器填充方式改變，實現兩段填充，減少了填充時間，縮短了檢修工期。經過現場的不斷運行和完善為降本增效及氧化鋁產量的提高創造了有利條件[1]。

1 工藝流程優化

1.1 優化預脫硅循環母液添加流程實現降本增效

預脫硅是將原磨來的原礦漿，用進料泵送至兩組單管預熱器，經單套管加熱到100℃左右，進入脫硅槽，槽中安裝有攪拌裝置，并有一根提料風管伸至槽子底部，將料漿提至出料口。一般經過8個脫硅槽，槽子之間有一定的高位差，礦漿依次自壓至出料槽，在隔膜泵進口管處與蒸發送來的循環母液混合為溶出隔膜泵供料，為了保證隔膜泵進口壓力的穩定，一般在出料槽后還設一個緩沖槽，由返料泵在出料槽和緩沖槽之間形成個循環流程，來保證出料槽的料位穩定。原有流程母液由蒸發母液泵Pc401/402送至溶出脫硅堿液槽，堿液槽規格為8*14m，再使用堿液泵Pc104/105/106用二備一啟動方式運行，通過堿液泵變頻調整加入隔膜泵進口，實現隔膜泵進口料漿與母液的混合，調整至合格的溫度，同時降低料漿溫度，來實現整個生產系統指標的控制。倒泵時需相應調整母液流程，開關6道DN250的閘閥，存在工藝浪費且此流程繁瑣、操作工作量大、堿脆易造成管道泄漏威脅安全生產。

圖1 改造前母液流程圖

經過流程改造，利用蒸發現有母液泵及母液管道，將母液進入隔膜泵進口。增加3臺DN250閘閥來實現蒸發母液泵流程切換工作，溶出隔膜泵進口堿液管道增加3臺DN200氣動調節閥門實現每臺隔膜泵母液配比需求調整控制，同時隔出2臺堿液槽，實現流程簡化、省略操作、節能降耗。

據統計，每臺堿液泵額定功率75KW,通過電流折算，實際功率約57KW,停用兩臺母液泵年可節約用電99.86萬KW.H，節約3臺堿液泵備品備件費用約2.5萬元，生產成本降低的同時，員工的對堿液泵切換工作量也大大的降低，每日可節約點巡檢、操作時間30分鐘。

1.2 優化高壓溶出機組壓煮器填充方式，實現兩段填充

氧化鋁高壓溶出機組根據生產情況，結合系統液量，每45-50天對系統設備進行周期性檢修、清理。并對易損易耗件進行更換，對到使用壽命或泄露閥門進行更換，投隔壓煮器，對閃蒸槽過料管、孔板、耐磨錐進行檢查更換，對蒸汽系統、水系統、料系統檢修檢查。待機組物料、蒸汽、冷凝水系統檢修完畢后，需用系統物料對壓煮器群進行填充。根據沉降區域對沉降槽的周期性切換，沉降倒槽時沉降槽位較低，沒有大量的一次洗液，制約溶出壓煮器群的填充，直接影響溶出機組開車出料時間。為保證溶出機組壓煮器群及時填充，通過查找生產工藝流程中基建時的廢舊管道，改造部分管道并添加閥門、利用沉降返砂泵流程對機組進行填充。

通過現場查看、結合管道走向首先打通沉降返砂泵進高壓機組Ra115/116壓煮器間過料管流程。溶出機組20米在填充總管Ra115/116壓煮器間安裝填充總閥，并在填充總閥后接入高壓風流程，便于熟料填充完畢后，對管道內部積余料進行吹掃，確保徹底放料。高壓機組周期性檢修完畢后，預熱段、加熱段壓煮器用熟料填充，保溫段壓煮器用一次洗液填充，實現兩段料漿填充機組，縮短填充時間。

經統計：溶出高壓機組兩個系列每年周期性倒組檢修共計17次，每次機組填充由以往填充時間4小時，縮短至現在兩段填充2小時。節約填充時間共計34小時，折合氧化鋁產量約1866噸。每年沉降區域切換洗滌槽2次，每次切換過程中將影響一次洗液供送，約8小時，期間一次洗液無法對溶出周期性倒組后的機組填充，折合氧化鋁產量約435噸。兩段填充方式實施后，消除了沉降沒有一次洗液機組無法填充的弊端，減少了倒組檢修時間，加快了溶出機組開車出料速度，為完成全年生產目標奠定了堅實基礎[2]。

2 綜述

氧化鋁生產工藝多種多樣，工藝流程錯綜復雜，牽一發而動全身。通過對氧化鋁溶出預脫硅循環母液流程、高壓溶出機組壓煮器填充方式優化，降低了電耗，解放了勞動力，節約了備件消耗，縮短了倒組檢修時間，實現了降本增效，促進了氧化鋁產量的提高，確保了氧化鋁系統的穩定運行，為后續氧化鋁工藝流程優化開拓了思路。相信通過氧化鋁生產系統內外部雙向控制，氧化鋁生產成本會得到有效控制，產量將進一步提高，鋁業將會迎來自己的春天。

[1]郭萬里等，《氧化鋁制取工》，山西人民出版社，2006．6；

[2]付高峰等，《氧化鋁生產知識問答》，冶金工業出版社，2007．5