優(yōu)化拜耳法沉降流程降低堿耗提高氧化鋁回收率

楊小祥，張長征

（河南有色匯源鋁業(yè)有限公司，河南 魯山 467300）

1 沉降系統(tǒng)物料流程

溶出漿液的分離與赤泥的洗滌是沉降工序生產(chǎn)的重要一環(huán)，生產(chǎn)流程合理與否及指標(biāo)的控制好壞直接影響氧化鋁的回收率以及噸氧化鋁堿耗，而這兩個指標(biāo)是拜耳法生產(chǎn)成本的關(guān)鍵指標(biāo)。在拜耳法物料循環(huán)中，循環(huán)的物料主要是氧化鋁和氧化鈉這兩種，如下物料平衡圖：

圖1 沉降系統(tǒng)物料流程

①氧化鈉=赤泥中的氧化鈉+赤泥附液中的氧化鈉+精液中的氧化鈉。②鋁土礦中氧化鋁=赤泥氧化鋁+赤泥附液氧化鋁+精液中氧化鋁。

等式中省略了機(jī)械損失的堿和氧化鋁，因這一部分堿和氧化鋁損失較小。

從上面循環(huán)圖及物料平衡式可以看出：沉降工序的主要任務(wù)是從一定量的溶出漿液中分離出更多的精液。減少氧化鋁、氧化鈉進(jìn)入赤泥而造成的損失，讓更多氧化鋁，堿進(jìn)入精液。降低赤泥附損及化學(xué)損失，減少洗滌過程中氧化鋁水解，以降低拜耳法生產(chǎn)氧化鋁成本。

沉降工序生產(chǎn)流程：溶出漿液與赤泥洗滌后產(chǎn)生的一次洗液混合進(jìn)入稀釋槽，停留2h～4h，然后打到分離沉降槽進(jìn)行液固分離，分離出的粗液進(jìn)行葉濾精制，底流赤泥到后續(xù)洗滌沉降槽進(jìn)行洗滌，然后進(jìn)行干法外排。粗液葉濾產(chǎn)生的精液進(jìn)分解工序進(jìn)行分解產(chǎn)生氫氧化鋁。葉濾產(chǎn)生的濾餅直接打到洗滌系統(tǒng)[2]。

2 目前生產(chǎn)存在的問題及影響問題的因素

①一次洗液濃度全堿達(dá)到70g/l～80g/l，末次洗液全堿在10g/l，洗液濃度NT高，造成大量的堿以及氧化鋁隨赤泥排出；②一次洗液濃度較高，洗滌系統(tǒng)水解較嚴(yán)重，析出氫氧化鋁進(jìn)入赤泥，外排赤泥鋁硅比1.40左右；凈溶出率平均在74%，降低了氧化鋁的回收率。③精液苛性比值1.60左右，精液NK值波動范圍大，影響后續(xù)分解的控制，分解率低，產(chǎn)品的粒度波動大。

影響上述問題有如下原因：

（1）粗液進(jìn)葉濾機(jī)過濾時間53分鐘產(chǎn)生的濾餅（一般情況下，只要沉降槽不跑渾時，濾餅只是掛在濾布上面一薄層），采用反沖的粗液沖到濾餅槽，濾餅及粗液打到一次洗滌沉降槽，再進(jìn)行洗滌。

（2）分離沉降槽底流的控制不穩(wěn)定：沉降槽跑渾或者清液層較低時，拉大底流，造成部分堿液和氧化鋁進(jìn)入到洗滌系統(tǒng)，氧化鋁和堿都會產(chǎn)生損失，只有當(dāng)一次洗液全堿濃度在60g/l以下時，洗滌系統(tǒng)水解現(xiàn)象才會減少。

（3）氫氧化鋁洗液進(jìn)入一洗沉降槽造成洗液濃度升高，影響赤泥洗滌。同時氫氧化鋁洗液中含有氫氧化鋁細(xì)顆粒，造成氫氧化鋁進(jìn)入赤泥，降低了氧化鋁的回收率。

每立方米氫氧化鋁洗液中含有0.25 kg的氫氧化鋁浮游物。這些浮游物隨氫氧化鋁洗液進(jìn)入赤泥一洗槽后，由于沉降面積大時間長進(jìn)入赤泥，從而造成氧化鋁的損失。

一般情況下，氫氧化鋁洗液量比赤泥洗液量要小得多。當(dāng)氫氧化鋁洗液全堿濃度增大到等于或大于赤泥洗液全堿濃度時，此時氫氧化鋁洗液加入到赤泥洗液中，不但不能降低赤泥附堿，反而還會使赤泥附堿損失增大。根據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)顯示氫氧化鋁洗液NT濃度140g/l，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一次洗液濃度，導(dǎo)致洗液濃度升高，影響赤泥的洗滌。

（4）上述問題的存在會影響精液苛性堿的控制，造成精液苛性堿波動較大，生產(chǎn)上為了不影響種分分解率，按精液指標(biāo)的下限控制，造成精液濃度偏低，造成產(chǎn)出率偏低，種分產(chǎn)能降低，種分母液濃度低，蒸發(fā)汽耗增加。

從影響精液的指標(biāo)的因果可知，葉濾濾餅、濾餅含的粗液、氫氧化鋁洗液、加入到一次洗液，同時一次洗液濃度的變化受底流的控制，造成一次洗液濃度影響因素較多，一次洗液濃度忽高忽低。為了控制好稀釋漿液濃度，造成熱水的加入量波動較大，最終影響精液的合格率和赤泥的洗滌效果，堿耗升高。精液濃度低時，增加了蒸發(fā)的汽耗。精液濃度高時，影響種分的分解率，產(chǎn)出率降低。

3 解決這些問題的辦法

①葉濾濾餅打到稀釋槽再進(jìn)入分離槽進(jìn)行分離，可以提高粗液的產(chǎn)出率，同時降低了一次洗液的堿濃度和氧化鋁濃度，降低堿耗、提高了氧化鋁回收率。②氫氧化鋁洗液直接打到稀釋槽，降低了一次洗液的堿濃度和氧化鋁濃度，降低堿耗和提高氧化鋁回收率。另外氫氧化鋁洗液中氫氧化鋁洗液中的浮游物，在稀釋過程中可被高溫高濃度的溶出液反溶解而進(jìn)入溶液，既有利于精液苛性比值的降低及提高種分過程，又避免了現(xiàn)有流程中氫氧化鋁浮游物進(jìn)入赤泥造成氧化鋁損失的問題。③稀釋槽、粗液槽與精液槽區(qū)與洗滌槽區(qū)污水區(qū)分開，同時泵的冷卻水與污水區(qū)分開，避免稀釋漿液、粗液及精液泵放料進(jìn)入洗滌系統(tǒng)影響洗滌效果，減少堿及氧化鋁浪費。④通過上述改造后，影響洗液的濃度受兩個方面的控制即底流的控制和洗水的加入量。而底流的控制主要是控制底流的固含（基本穩(wěn)定），洗水加入量根據(jù)溶出漿液的濃度變化而變化。系統(tǒng)的流量波動很小，稀釋漿液的Nk值控制比較簡單，相應(yīng)的指標(biāo)合格率就大幅提高。

4 經(jīng)濟(jì)效益

①一次洗液堿濃度降低，最終四洗濃度會大幅下降，末次洗液濃度由10g/l降低到5g/l堿耗少損失9公斤氫氧化鈉/噸干赤泥，兩條線一年就是少損失7547.4噸氫氧化鈉，一年少損失3868萬元。②通過改造后，氧化鋁凈溶出率提高3%，每噸氧化鋁礦耗減少0.118噸。每月產(chǎn)量按6萬噸氧化鋁計算，可少消耗礦石7113.10噸。節(jié)約成本3199646元。③洗滌沉降系統(tǒng)水解減少，精液的苛性比值降低0.2，分解率可提高2%，分解產(chǎn)出率可提高3公斤/立方精液。每月產(chǎn)量按6萬噸氧化鋁計算，系統(tǒng)可多產(chǎn)出2340噸氧化鋁[1]。