淺談?shì)p金屬氧化鋁生產(chǎn)工藝的應(yīng)用與發(fā)展

李俊峰，史玉娟，王 寧

（1.赫氏工程設(shè)計(jì)（沈陽）有限公司，遼寧 沈陽 110004；2.東北大學(xué)設(shè)計(jì)研究院（有限公司），遼寧 沈陽 110016）

拜耳法是與1888年發(fā)明于奧地利拜耳公司，其原理是利用溶解苛性鈉溶液，加熱后溶出鋁土礦中的氧化鋁，最后得到氯酸鈉溶液。溶液和赤泥在進(jìn)行分離后，其溫度降低，在其中加入氫氧化鋁作為晶種，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間攪拌，鋁酸鈉會(huì)分解并析出氫氧化鋁，將分離出的氫氧化鋁進(jìn)行洗滌，在950～1200℃溫度下焙燒，得到氧化鋁成品。析出氫氧化鋁后的溶液稱為母液，蒸發(fā)濃縮后循環(huán)使用。

1 拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的主要流程

圖1 拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的主要流程

2 氧化鋁廠的片區(qū)劃分

（1）原料片區(qū)。進(jìn)入氧化鋁廠的鋁土礦送入卸礦站或鋁土礦原礦堆場(chǎng)，輸送過程的最終目的是將經(jīng)膠帶輸送到均化堆場(chǎng)堆存，再經(jīng)過斗輪進(jìn)行機(jī)料選取、利用輸送機(jī)方式將鋁土礦送往原料磨頭倉(cāng)庫。斗式提升機(jī)將粉碎的石灰送入石灰倉(cāng)，將一部分石灰送往原料磨磨頭倉(cāng)；另一部分的石灰輸送到石灰消化工段進(jìn)行石灰乳的制備工藝。石灰乳用于蒸發(fā)車間苛化工序和沉降車間控制過濾工序。在原料磨工段，常采用球磨加旋流器分級(jí)工藝。將鋁土礦、石灰和循環(huán)母液按比例加入原料磨中，磨碎原漿，然后用旋風(fēng)分級(jí)，底流返回磨機(jī)，合格的原漿排放到溶出車間預(yù)脫硅段。

（2）溶出片區(qū)。對(duì)于三水鋁石型及一水軟鋁石型鋁土礦，溶出工序比較先進(jìn)的工藝有大型全管道化低溫溶出。將車間傳送來的原礦漿進(jìn)行常壓脫硅工段進(jìn)行熱槽加工，將溫度提升至100±5℃，然后進(jìn)行連續(xù)脫硅。將母液加入脫硅池的最后一池，調(diào)整后的原漿送至高壓泵房，用隔膜泵將原礦漿送往溶出工段的套管加熱器中，將原礦漿溫度加熱至145±5℃并在管道中進(jìn)行溶出反應(yīng)并在保溫段停留約60分鐘，將溶出后的料漿送到閃蒸器當(dāng)中，其溫度從145℃降至112±3℃，將完成后的料漿送入稀釋槽當(dāng)中，利用赤泥沉降車間輸送的赤泥洗液進(jìn)行稀釋，將稀釋后的料漿送出后槽，停留3.5小時(shí)以上進(jìn)行深度脫硅，然后送去沉降工序。

（3）沉降片區(qū)。赤泥分離及洗滌采用高效沉降技術(shù)，其技術(shù)特點(diǎn)是高效沉降槽分離和高效沉降槽逆向洗滌，底流固含高，洗滌次數(shù)少。稀釋后的漿液從溶解池中流出，與絮凝劑配制的絮凝劑混合進(jìn)入分離沉淀池，分離沉淀池的底流（固含580～650g/L），并將其送往洗滌沉降槽當(dāng)中，經(jīng)過四至五次的反復(fù)沖洗，洗水從末槽加入，末次洗滌底流固體含量約46%～53%（固含550～630g/L），經(jīng)壓濾機(jī)過濾后，送至赤泥場(chǎng)貯存。分離沉淀池溢流送粗液池，粗液池控制過濾過程，將石灰乳按一定比例加入粗液槽，所得的精液送至分解車間的精液板換熱段，葉濾渣返回溶出稀釋池或洗滌沉淀池。

（4）分解片區(qū)。控制過濾工段送來的小部分精液直接沖細(xì)種子過濾的細(xì)種子調(diào)配成固含～150g/L的細(xì)種子料漿進(jìn)入分解工序的附聚段分解槽，經(jīng)過約6小時(shí)的附聚過程，進(jìn)入長(zhǎng)段分解槽當(dāng)中；大部分的精液進(jìn)入了熱交換過程，在那里它經(jīng)歷了二次熱交換，精液溫度從100℃～105℃降為61℃～65℃，然后送入粗種子過濾混合晶種后送去分解工序的長(zhǎng)大段分解槽首槽與附聚段分解料漿混合成固含～450g/L的氫氧化鋁料漿，進(jìn)行30～36小時(shí)的長(zhǎng)大段分解過程，為了更高的提高分解效率，在分解過程中，分解中段采取了寬流道板式換熱器，對(duì)分解后的料漿進(jìn)行中間降溫，使分解料漿溫度降至50℃～55℃。

分解過程結(jié)束后，采用兩級(jí)旋流器對(duì)分解后的漿液進(jìn)行分類，第一級(jí)旋流器的底流為成品氫氧化鋁漿液，作為成品過濾過程送至成品車間。溢流返回分解槽與剩余的分解料漿一起送往二級(jí)分級(jí)的旋流器，底流為粗種子料漿送去粗種子過濾工序；溢流送去細(xì)種子沉降槽，底流為細(xì)種子料漿送去細(xì)種子過濾及洗滌，分離出草酸鹽等對(duì)生產(chǎn)有害的有機(jī)物，溢流為分解母液，經(jīng)精液熱交換升溫后，溫度從50℃～55℃升至75℃～85℃，送去蒸發(fā)工序。

（5）蒸發(fā)片區(qū)。發(fā)送的母液的分解車間進(jìn)入蒸發(fā)罐蒸發(fā)車間。蒸發(fā)站由七效降膜蒸發(fā)器、強(qiáng)制循環(huán)結(jié)晶蒸發(fā)器和四級(jí)閃蒸組成。原液由末效依次送到前效蒸發(fā)，用蒸汽對(duì)母液進(jìn)行加熱，最后到I效。I效的出料溫度為140℃，溶液進(jìn)入四級(jí)閃蒸系統(tǒng)，通過閃蒸逐步冷卻。四段閃蒸物料為蒸發(fā)母液，送至循環(huán)母液混合槽，配制循環(huán)母液。循環(huán)母液被送到原料中進(jìn)行研磨和溶解。由蒸發(fā)四閃出料引出一定數(shù)量的母液進(jìn)強(qiáng)制效，使其濃縮到Na2Ok300g/L以上，并從鹽沉降槽底流中引入部分Na2CO3固體顆料做為晶種，使碳酸鈉結(jié)晶出來并用石灰乳進(jìn)苛化，使碳酸鈉轉(zhuǎn)化為氫氧化鈉，苛化后的漿液送去赤泥分離洗滌回收堿。

（6）焙燒片區(qū)。由分解分級(jí)來的成品氫氧化鋁漿液送水平盤式過濾機(jī)，對(duì)氫氧化鋁進(jìn)行分離及洗滌，洗滌后濾餅含水率～5%，用膠帶輸送機(jī)送往焙燒爐喂料倉(cāng)或氫氧化鋁倉(cāng)，過濾后母液送粗種子過濾的錐形母液槽，氫氧化鋁洗液送赤泥洗滌工序。供應(yīng)倉(cāng)庫內(nèi)完成氫氧化鋁在烘烤爐、螺旋給料機(jī)進(jìn)入文丘里干燥，干燥和烘烤爐煙氣預(yù)熱、干燥氣流到旋風(fēng)預(yù)熱器預(yù)熱、燃料、氫氧化鋁以及熱空氣充分混合和燃燒爐底、爐中氧化鋁焙燒約1.4秒完成。將焙燒的氧化鋁與熱煙氣在熱分離器中分離。熱煙氣經(jīng)上述旋風(fēng)預(yù)熱器、文丘里干燥器和氫氧化鋁加熱后，進(jìn)入電除塵器。熱分離器出來的氧化鋁經(jīng)兩段冷卻后，用風(fēng)動(dòng)流槽送入氧化鋁倉(cāng)包裝堆棧，即為成品氧化鋁。

3 現(xiàn)代拜耳法的主要特點(diǎn)

設(shè)備的大型化和生產(chǎn)過程的自動(dòng)化；節(jié)能降耗，例如全管道化溶出，大型高效沉降槽和流態(tài)化焙燒等；產(chǎn)品為砂狀氧化鋁以滿足鋁電解和煙氣干式凈化的需要。