氧化鋁生產各工序能耗分析及控制措施

楊保平，劉晶晶

（山東南山東海氧化鋁有限公司，山東 龍口 265706）

拜耳法生產氧化鋁工藝大致分為原礦制備、高壓溶出、分離洗滌、精種分解、蒸發、氫氧化鋁分級與洗滌、氫氧化鋁焙燒等工序，其中主要采用的能源包括：蒸汽、電、水、壓縮空氣、燃料，這些工序中又已溶出、蒸發消耗的蒸汽和焙燒消耗的天然氣為主要的能耗工序，通過對其能耗的控制和循環利用可以有效的降低生產成本。

1 溶出工序能耗的分析與控制

溶出工序是利用蒸汽加熱礦漿使其中的氧化鋁充分溶出的過程，并在加熱的礦漿中閃蒸二次蒸汽預熱換熱器中的低溫礦漿，因此溶出工序的節能措施主要體現在提高機組運轉率和換熱的效率

1.1 提高溶出機組的運轉率

氧化鋁生產溶出機組一般運轉率是96%左右，以200萬噸產量的規模進行計算機組運轉率每提高0．1%，將增產氧化鋁1000噸，可見提高溶出機組的運轉率是增加產能、降低氧化鋁消耗的一項行之有效的措施，實際生產中機組的運轉率與檢修的質量、壓力容器和管道的結疤有很大的關系，因此提高溶出機組的檢修質量減少故障停機次數是氧化鋁的產量，降低單位生產成本的一項基礎性措施。

1.2 提高換熱效率對熱量進行綜合利用

在溶出工序中影響換熱效率的主要因素是結疤因此要利用清洗技術和停車檢修的時間進行定期的清理將結疤的影響降至最低，增大溶出工序中礦漿與蒸汽的換熱面積提高傳熱速度，并且要對礦漿中閃蒸的二次蒸汽進行充分利用把握好閃蒸過程中的料位，控制好閃蒸過程的壓力，從而提高閃蒸操作水平；

在實行溶出工序節能的措施前，必須先保證溶出效果，因為這樣能有效地預防沉降跑渾的現象。影響溶出效果的因素包括：反應時間、溶出溫度、循環母液濃度、攪拌強度、礦石的粒度等。

2 蒸發工序能耗的分析與控制

蒸發工序的主要目的是保持整個生產流程中的水量平衡，是循環母液中的水分蒸發濃縮至符合溶出要求的濃度并排除生產過程中的雜質，通過蒸汽加熱使母液中的水分蒸發濃縮，該工序的蒸汽消耗巨大占蒸汽總消耗量的30%--50%，因此工序中可以采取的節能措施為：

2.1 確定合理的蒸發效數增加高效的閃蒸裝置

表1 蒸汽消耗量與蒸發效數的關系

由上表可知蒸發效數越多，單位蒸水量所消耗的新蒸汽越少，從這方面來說，要降低蒸汽的消耗就要增加蒸發效數以及增加高效的閃蒸裝置，閃蒸設備的增加可以提高蒸汽的利用率利用蒸發器和閃蒸器結合的方式，來提高蒸發器的產能，從而降低能耗，但增加蒸發效數和高效閃蒸裝置相應的設備投資也會增大所以應該充分考慮未來能源的價格趨勢與當前設備的投資，通過最優化的方法來確定蒸發效數。

2.2 減少結疤結垢充分換熱

蒸發工序的結疤和結垢也是影響不同介質之間換熱效率的主要因素，一方面結垢使得傳熱效率降低從而降低了蒸發效率另外結垢的速度過快也使得蒸發器的清洗周期變短設備的運轉率下降故障率升高，因此必須對蒸發器中的結垢進行控制以保持傳熱性能和較高的產能，同時在蒸發工序還要保持母液和精液之間能夠充分的換熱，這樣就使得熱量交換可以在母液和精制液體之間進行，節省了蒸汽消耗。

3 其他工序的節能措施和能量綜合利用

3.1 赤泥洗滌用水的控制

赤泥洗滌效率與洗滌次數、洗水量以及外排赤泥的含水量均有較大關系，赤泥洗滌的用水量越多則蒸發需要更多蒸汽蒸發流程中多余水份所需能耗就越大，因此控制赤泥的洗水量也是降低生產能耗的一項重要措施，在分離與洗滌赤泥的工序中，控制赤泥的洗水量，就能提高溶出礦漿的堿液濃度，這既能降低沉降過程中氧化鋁的水解損失，也能夠使母液的濃縮度減小，從而降低蒸發負荷，降低能耗。

3.2 焙燒煙氣的綜合利用

氫氧化鋁經過高溫焙燒過程脫除其中的附著水和結晶水才能生成氧化鋁，目前氧化鋁生產多采用已天然氣為燃料的氣體懸浮焙燒爐，懸浮焙燒爐能夠高效地使用熱量，由于經過高溫燃燒其中含有的熱量非常高根據相關資料顯示這些煙氣的熱量占焙燒所消耗的總煙量的30%以上，合理利用這些煙氣將產生巨大的經濟價值和環保價值，目前主要的利用方式是在煙氣外排過程中利用換熱器對水或其他介質進行熱交換，再通過加熱后的水對其他工序的介質進行加熱從而合理利用煙氣熱量，以減少其他工序單獨加熱介質所需要的能耗。

4 氧化鋁生產節能降耗的主要方向展望

（1）減少非生產水進入流程，控制入磨礦石以及各洗滌工序的用水量盡量減少進生產流程中的無用水；

（2）要降低蒸汽的消耗量就要控制管道內的結疤數量和生成速度，這就需要對礦漿進行充分的脫硅或采取其他工藝控制措施，并對閃蒸二次蒸汽進行充分的利用；

（3）清洗管道換熱器夾套增加管道化的傳熱面積和傳熱效率，可以充分的降低管道化換熱過程中的能耗；

（4）增加自動化設備提高設備的運轉率、淘汰高能耗的落后設備，加強設備管理以減少因設備故障導致的非計劃停車。

5 結語

隨著目前企業之間的競爭的激烈程度和環境保護壓力的不斷提高節能降耗成為制約企業發展的一個重要因素也是企業生產過程中不可忽視之處，尤其對于氧化鋁的生產來說其生產能耗巨大也就擁有更大的挖掘潛力，同時對任何企業而言節能降耗是永遠不過時也永遠走不完的發展之路。