干法氟化鋁能源利用分析

裴耀祖 李彩妍 唐天惕

（寧夏盈氟金和科技有限公司，寧夏 753000）

水資源不僅具有經(jīng)濟效益，而且具有社會效益，是一種對人類生存與發(fā)展具有重要意義的寶貴自然資源[2]。其作為一種生產(chǎn)資源，是工業(yè)、農(nóng)業(yè)等生產(chǎn)的基礎條件，尤其在干法氟化鋁生產(chǎn)行業(yè)中，水是生產(chǎn)的不可缺少的重要材料。然而，二十世紀以后，隨著人口增長與工業(yè)發(fā)展的同時，也造成了水資源的極大浪費以及嚴重污染，使水資源的可利用量呈現(xiàn)持續(xù)下降趨勢。原本能夠通過自然生態(tài)力量進行循環(huán)的水資源在人類社會已出現(xiàn)斷裂。因此，我們必須采取有效措施，減少對水資源的占用和循環(huán)破壞，有效利用水資源。

1 干法氟化鋁工藝流程簡述

該公司氟化鋁工藝為干法工藝，即粗酸-干氫氧化鋁工藝，其核心技術為內(nèi)返渣外熱式反應爐聯(lián)產(chǎn)雙層流化床技術。這種工藝流程較短，主要分為氟化氫制取和氟化鋁合成兩個部分。濃硫酸和螢石在外加熱式回轉(zhuǎn)爐中反應生成氟化氫氣體，經(jīng)預凈化塔凈化后，再進入流化床反應器與進入流化床頂部的氫氧化鋁直接作用得到干法氟化鋁產(chǎn)品[1]。干法氟化鋁生產(chǎn)工藝見圖1。

圖1 干法氟化鋁生產(chǎn)工藝

2 干法氟化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)用水分析

2.1 干法氟化鋁工藝用水分布及占比

從干法氟化鋁工藝成本看，雖水的占比不到1%，但從前期公司用水量來看，每月水單耗在5.0m3/t，折合月用水量在1萬m3以上。不僅超出了行業(yè)控制水平，也超出了干法氟化鋁工藝理論用水量。為了高效、合理地用水，對公司干法各工藝用水進行了水平衡分析，具體見表1。

表1 干法氟化鋁系統(tǒng)主要工藝用水點

2.2 干法氟化鋁用水分析

2.2.1 真空泵用水分析

真空泵是干法氟化鋁生產(chǎn)的核心設備，為生產(chǎn)系統(tǒng)提供負壓。真空泵工作液為水。真空泵工作時，工作液連同被抽氣體不停地被排出泵體，因此液體必須不斷地補充新鮮的冷卻工作液。除了形成水環(huán)這一基本功能外，工作液還有散發(fā)壓縮氣體所產(chǎn)生的熱量并密封葉輪和圓盤之間間隙的作用；并且工作液不能含有任何固體雜質(zhì)，例如砂子等，否則泵將會嚴重磨損。因此必須用新鮮水作為工作液，且流量不能低于4m3/h。因真空泵對水質(zhì)要求比較高，所以不能用其他水代替。

2.2.2 中央吸收裝置用水分析

中央吸收裝置是整個干法氟化鋁生產(chǎn)裝置中所有外排氣體進入大氣之前的最終洗滌裝置，正常生產(chǎn)時，當尾氣吸收濃度大于10mg/L時，將吸收液打入污水處理站進行處理，否則采用閉路循環(huán)吸收。此部分用水量大小的關鍵在于系統(tǒng)工藝的穩(wěn)定控制，經(jīng)對大氣冷凝塔的噴淋吸收系統(tǒng)進行改進后，此部分工藝用水量明顯減少。

2.2.3 尾渣粉塵治理系統(tǒng)用水分析

干法氟化鋁產(chǎn)生的石膏渣在外排過程中有粉塵，通過噴淋吸收將石膏渣中的粉塵吸收，已杜絕粉塵進入空氣中。此部分用水只起到噴淋降塵的作用，而且水進入石膏渣中，無需進行處理和回收，因此此部分用水完全可用處理后的中水代替。

2.2.4 預凈化酸泵用水分析

預凈化酸泵是氟化氫氣體粗洗過程中最關鍵的設備，目前公司采用的是夾板式離心泵，需要不間斷進行補水冷卻動、靜環(huán)及其他的配件。此部分對水質(zhì)要求較為嚴格，必須用新鮮水。但從目前市場及行業(yè)使用情況看，氟塑料合金泵完全可以符合此工況使用。

2.2.5 衛(wèi)生間用水分析

公司目前有兩處公廁投入使用，公廁沖水采用浮球水箱，需要24h不間斷沖水，用水量較大，此部分用水完全可用中水代替。

2.3 干法氟化鋁節(jié)水控制措施

根據(jù)公司前期干法污水處理量，每月處理合格后的中水量大約在17000m3左右，前期此部分中水全部外排，浪費嚴重。通過上述用水分析后，公司對部分用水點進行了以下改進，中水利用率能達到50%左右。

2.3.1 干法用水改進措施

1）經(jīng)公司生產(chǎn)線試用，氟塑料合金泵完全試用干法氟化鋁預凈化酸系統(tǒng)工況要求，目前公司三條生產(chǎn)線已更換為氟塑料合金泵。

2）公司在使用新鮮水的各生產(chǎn)工藝處，分別加裝水表，做到了準確計量，每日進行統(tǒng)計，并及時解決超出理論用水量的地方，做到了科學管理。

3）衛(wèi)生間用水全部改為中水及制軟水的廢水，并根據(jù)實際情況采用間斷性的供水，用水量較之前節(jié)約20%左右。

4）渣倉噴淋用水全部改造為中水，并且加裝水表，控制每小時用水量穩(wěn)定在2m3，杜絕超額用水，造成水源浪費及對尾渣性狀的影響。

5）經(jīng)工藝或技術改進的部分閑置新鮮水供水管，采用了封堵措施，做到防患于未然。

2.3.2 改進前后用水量對比

自公司三月份主抓用水控制以來，公司用水量大大減少，且能穩(wěn)定控制在3m3/t以下。水平衡前后水單耗對比見表2。

表2 水平衡前后單耗對比

3 結(jié)語

通過公司本次水平衡分析，我們對公司的用水狀況有了更全面、清晰地了解，在能源管理方面也發(fā)現(xiàn)了我們的不足之處。在能源管理方面，我們要做到科學分析及科學管理，用數(shù)據(jù)說話和解決問題。通過合理化的改進后，雖我們的用水量大大降低了，但是我們還有需要改進的地方，這也成為日后我們工作和努力的目標。