兩種一段法生產砂狀氧化鋁晶種分解中間降溫技術的對比

黎 娜，王 寧，史玉娟，岳 玲，于水波

（東北大學設計研究院（有限公司），遼寧 沈陽 110166）

晶種分解過程是精制的過飽和鋁酸鈉溶液在添加氫氧化鋁晶種、降低分解溫度和不斷攪拌的條件下分解析出Al(OH)3的過程，簡稱種分過程。它是拜耳法生產氧化鋁的關鍵工序之一，它不僅影響產品氧化鋁的數量和質量，而且直接影響循環效率及其它工序[1,2]。它的目的是為了得到質量良好的氫氧化鋁和分子比值較高的種分母液，以提高拜耳法的循環效率。

1 晶種分解中間降溫技術的現狀

我國大部分生產企業采用的是一段法生產氧化鋁，是將分解過程中各種因素對氫氧化鋁粒度的影響轉變為溫度對粒度的影響。主要通過調節分解溫度來嚴格控制溶液的過飽和度，控制分解成核，從而達到控制氫氧化鋁粒度的目的，整個種分過程以晶體長大為主。中間降溫過程實際上就是使氫氧化鋁漿液逐漸冷卻降溫的過程。目前國內應用得最為廣泛且認可度最高的中間降溫技術是利用多級寬流道板式換熱器來實現的-即多級寬流道板式換熱器中間降溫技術。該技術的核心裝備是寬流道板式換熱器，該設備是2002年平果氧化鋁廠從法國引進，首次被應用在分解工段用于中間降溫的，因其結構特殊，能適合分解氫氧化鋁漿液這種含固體顆粒介質的特性，應用效果良好，并很快被推廣開來。但隨著氧化鋁單線產能的不斷增大，單臺寬流道板式換熱器的換熱面積也終將成為制約單線產能增加的瓶頸。因此，在分解槽內設置列管用于中間降溫的技術-即槽內列管換熱降溫技術也開始進入人們的視野，并得到應用，據某現場反饋，投運兩年，運行情況良好，單槽降溫最高可達5℃，且從未進行過列管清洗。下面將以100萬噸/年-氧化鋁生產規模為例對兩種中間降溫技術從投資、生產成本、日常操作及維護等方面進行對比。

2 兩種中間降溫技術的對比

表1 投資對比表

多級寬流道板式換熱器中間降溫技術是將部分分解漿液通過泵輸送至布置在分解槽槽頂或分解槽槽下的寬流道板式換熱器中與循環水換熱降溫后送回分解槽內來實現分解漿液降溫的[3-5]。為了保證寬流道板式換熱器的正常運行及延長設備的使用壽命，還設置有換熱器的堿洗流程，用于定期清洗換熱器。槽內列管換熱中間降溫技術是在分解槽槽內沿槽壁布置由無縫鋼管焊制而成的換熱管束，管束內走循環水，來實現槽內分解漿液降溫的。該技術的核心是在槽內實現分解漿液降溫，因此不需要再設置漿液輸送泵及漿液輸送管道，因此流程上相對簡單[6]。

從表1中的數據中可看出槽內列管換熱中間降溫技術的設備投資僅為多級寬流道板式換熱器中間降溫技術設備投資的15.6%，再算上運輸費用、設備安裝費用也僅為28%。因此，在投資上槽內列管換熱中間降溫技術優勢還是比較明顯的。

表2 生產成本對比表

此外，槽內列管換熱中間降溫技術采用的是槽內降溫技術，無須再將料漿輸送至槽外再降溫，與多級寬流道板式換熱器中間降溫技術相比，就減少了對寬流道板式換熱器和料漿輸送泵的操作及日常維護，使生產成本大大降低。因此，槽內列管換熱中間降溫技術在生產成本、日常操作及維護等方面的優勢也是很明顯的。

3 結語

通過上述對比，槽內列管換熱中間降溫技術在投資、生產成本、日常操作及維護這些方面均是優于多級寬流道板式換熱器中間降溫技術的，該技術也是氧化鋁生產節能的一個突破口。但多級寬流道板式換熱器中間降溫技術仍是目前在國內應用得最為廣泛，也是最受認可的中間降溫技術，這主要得益于該技術是通過多年的研究和實踐驗證過的，能很好的實現分解溫度控制的要求。而槽內列管換熱中間降溫技術從投運至今也僅有2年的時間，積累的數據還很有限，該技術對分解系統的產出率、氫氧化鋁粒徑等的影響還有待更深入研究。

[1]畢詩文.拜耳法生產氧化鋁[M].北京：冶金工業出版社，2007：202.

[2]李小斌.鋁酸鈉溶液分解過程的理論及技術研究進展[J].中國有色金屬學報，2011(10)：2577-2593.

[3]謝雁麗.強化鋁酸鈉溶液晶種分解過程的研究[J].輕金屬，2000(7)：18-24.

[4]張郁.拜爾法種分槽常見問題的分析和解決[J].有色設備，2003(3)：8-10.

[5]陳玉國.種子分解中間降溫設備應用研究[J].輕金屬，2016(12)：11-15.

[6]金亞利.寬流道板式換熱器在氧化鋁生產種子分解過程中的應用[J].中國有色冶金，2006(1)：52-54.