淺析穩定溶出赤泥鋁硅比的方法

陳忠法

（東海氧化鋁有限公司，山東 龍口265713）

1 前 言

鋁土礦溶出過程就是鋁土礦與循環母液進行反應的過程，評價溶出的效果有多個指標，溶出率無疑是判斷溶出效果的最佳指標。操作中需要定時對溶出效果進行評估、調整，保證生產的高效性。在生產過程中，指標波動在所難免，如何能夠及時發現問題、確定波動的原因，進行有效干預，減少波動，需要對多個指標進行綜合分析。經過對生產經驗的總結，結合氧化鋁生產理論，在礦石品位穩定的情況下，可設定溶出A/S指標上限，作為操作人員對溶出效果的判斷依據，其控制的合格率可以直觀地說明溶出效率。再通過對溶出液固含、溶出αk、溶出A/S、溶出液氧化鋁濃度等指標的綜合評價，即可查找溶出操作過程中影響溶出率的具體原因，便于及時的糾偏，降低波動幅度，提高產量，控制生產成本。

研究具體說明生產中針對A/S比波動的現象，如何分析確定原因，以及采取哪些具體手段提高A/S比指標合格率。影響溶出A/S指標的因素較多，溶出溫度、攪拌強度、循環母液濃度、礦石細度、溶出時間和母液添加量均對溶出赤泥A/S有重要影響。正因為影響因素多，這一指標在生產控制中難度較大，是各氧化鋁廠生產調整的重點、難點。通過分析某氧化鋁廠2017年和2018年相關的指標數據和生產實際，找出影響溶出A/S的主要原因，并制定出具體的應對措施，有效地提高A/S合格率。

2 關于循環母液濃度的影響

2.1 數據分析

圖1、圖2可以清晰地看出溶出指標控制波動情況，2018年2月、8月A/S比合格率僅為63%和68%，從散點圖可以看出波動幅度為0.9～1.82，造成一部分氧化鋁損失，減少了產量，增加了赤泥量，從而增加了成本。

圖1 2018年2月溶出A/S

圖2 2018年8月溶出A/S

根據氧化鋁溶出理論，對各個影響因素進行了逐項的分析排除。首先，檢查了溶出溫度，由于溶出套管結疤問題，表面型溫度計很難保證測溫的準確度，不宜作為整個運行周期的對比參考。根據飽和蒸汽壓力與溫度的對應關系，采取觀察套管出口壓力、反應釜壓力的方式來檢查料漿溫度。通過鋁酸鈉溶液得到飽和蒸氣壓計算得知，3.65 MPa對應的溫度為243℃。倒查運行數據，反應釜壓力自投用至退出，整個周期呈下降趨勢，最低壓力為3.68 MP，足以滿足溶出需要。

其次，檢查礦漿細度，原礦漿磨礦細度指標要求+250 μm＜10%。經查，合格率高達95%以上，排除磨礦細度影響。再次，分析了反應時間問題，由于反應釜聯排管為常開狀態，管道暢通。另外，考慮A/S比指標波動呈非連續狀態，所以排除此項因素影響。

循環母液堿濃度是溶出的一個重要因素，直接影響溶出速度和溶液的飽和度，在一定的范圍內較高的堿濃度可以快速且較完全的溶出鋁土礦。相反，較低的堿濃度會嚴重影響溶出速度及溶出效果。表1為2017、2018年循環母液苛堿濃度，以及經過原礦工序稀釋后的原礦苛堿，經過對比后發現，2018年的循母苛堿及原礦苛堿均大幅低于2017年水平。高溫線2018年溶出A/S比平均為1.12，高于2017年1.07的A/S，這其中苛堿濃度是主要原因。根據三水鋁石型鋁土礦在鋁酸鈉溶液中的溶解機理，當溶液中存在大量的OH-離子存在時，它可以快速地侵入到鋁土礦的晶格中，切斷晶格之間的鍵，才能形成游離的AL（OH）63-離子團擴散到溶液中。反之，當溶液中苛堿濃度偏低時，將大大削弱上述反應進程，造成溶出不完全的后果。

表1 循母苛堿對比

2.2 解決辦法

穩定系統濃度，在蒸發器蒸水量一定的情況下，控制流程進水、加強用水管理，是保證循母及原礦苛堿濃度的有效辦法。但氧化鋁生產系統龐大，用水點較多，需要多種措施、多工序協同，才能控制系統濃度。根據這一原則，經過對生產現場的細致排查，對生產數據進行分析。決定嚴控原料工序的加水管理，原礦苛堿濃度按照162 g/L考核，凡連續兩次低于162 g/L的指標，按指標事故考核，并同時采取以下措施。解決蒸發器設備和操作問題，穩定蒸水量。原料車間實施用水量化，逐步推廣，最后實現全廠用水管控。嚴格執行非生產水管理規定，由調度員現場檢查，每周通報，進一步減少系統沖淡。規范沉降洗滌水調整，準確控制精液濃度。根據礦石品位、堿耗、母液αk，足量補充液體堿。

3 關于溶出母液調配的影響

3.1 數據分析

通過分析，溶出αk指標的月合格率僅為83%，遠遠低于正常水平，且波動幅度大。αk指標大幅偏離正常值的同時，伴隨著溶出赤泥固含反向波動。明顯說明母液調配量應該是影響A/S比的主要原因。

導致αk合格率低、波動大，首要原因是循母加入量不能根據原礦指標進行及時有效的調整。由于溶出αk控制手段簡單，遇上游工序指標出現波動時，無法預先作出有效的調整，理論計算不足，過于依賴經驗進行低效摸索，需要進行多次調整才能穩定指標，造成αk指標波動大，溶出A/S波動大的現象。溶出脫硅槽緩沖時間長，依照原礦指標調整αk，存在較長時間的滯后，為指標調整增加了難度，降低了A/S指標合格率。

3.2 解決辦法

1）用理論公式配合經驗修正建立一整套的計算方法。根據相關配礦理論公式，每噸鋁土礦需要的母液量為：

式中：A為礦石中氧化鋁的含量，%；ηA為初溶，%；b為鈉硅比；Nk為母液的苛堿濃度，g/L；a為母液中氧化鋁濃度，g/L；αk為溶出液；S礦為礦石中硅的含量，%。

套入高溫線的日常分析數據計算可知，使用1 tA/S為6.93的礦石需配入Nk為185 g/L、αk為2.93的循環母液3.8 m3，按照284 t/h的干礦下礦量計算循環母液量為1 080 m3/h，顯然離1 130 m3/h實際母液量有一定的差距，這需要根據實踐經驗進行修正。

關于修正量主要包括原礦帶入水分、其他進水、計量誤差以及取樣分析偏差的影響。

通過以上公式，根據實際下礦量可以計算出母液配入量，根據原礦固含進行二次分配。1）修復原料定量給料機、密度計和母液流量計，修復溶出母液流量計，便于生產調整。2）原料車間應該根據下礦情況增減母液配入，保證礦漿密度的穩定。3）溶出車間根據公式計算出母液總量后，減掉原料配入的母液量，即為溶出應該配入的母液量。4）建立αk、原礦、母液的指標趨勢圖，通過直觀的對比，進行母液摻配量的修正。5）增加脫硅出料固含指標，替代原礦固含指標，解決因流程較長導致指標滯后的問題。

4 結論

以上辦法實施3個月后，原礦苛堿、溶出αk指標有了明顯的提高，A/S基本穩定。經統計低溫線原礦苛堿月平均達到165 g/L，循母苛堿達到月平均187 g/L。高溫線原礦苛堿月平均達到167 g/L，循母苛堿達到月平均189 g/L。高溫線A/S合格率穩定在95%以上，基本沒有1.3以上結果出現。證明溶出赤泥A/S控制是一項系統性工作，需要前后工序的配合，需要理論和經驗的結合，更離不開嚴格的管理。