概述
某氧化鋁廠采用混聯法生產工藝，拜耳法用壓煮溶出工藝處理高品位鋁土礦，將鋁土礦、石灰、循環堿液磨制成合格礦漿，在脫硅槽經脫硅后，由隔膜泵送入壓煮器進行高壓溶出，溶出礦漿加入洗液稀釋后，進行赤泥分離及洗滌，赤泥去燒結法配料，分離后的粗液經過精制，在種分槽添加大量晶種及降溫攪拌的條件下進行晶種分解，分解出的氫氧化鋁經洗滌后，在氣態懸浮焙燒爐焙燒，最終得到氧化鋁產品;燒結法處理低品位鋁土礦及拜耳法赤泥，配入純堿及石灰石，調配成合格生料漿，經熟料窯燒結，熟料用低苛性比的調整液溶出，溶出液經過脫硅，制得合格的精液送去碳分分解，分解的氫氧化鋁經過濾洗滌焙燒后，得到氧化鋁產品。燒結法粗液需要在加熱、添加硅渣種子的條件下，脫除粗液中的二氧化硅以制得合格的精液。直接加熱脫硅需要消耗一定量的新蒸汽，新蒸汽產生的冷凝水沖淡了溶液濃度，加重了蒸發工序的負擔;由于混聯法工藝能耗高、工藝流程復雜等問題造成氧化鋁生產成本較高。特別是在2008年金融危機后，氧化鋁市場持續低迷，企業贏利能力降低，生產經營壓力巨大，為此通過將燒結法粗液與拜爾法溶出液進行合流，可簡化工藝流程，降低成本。
1 燒結法粗液與拜耳法溶出礦漿合流工藝流程及特點
1.1 燒結法粗液合流工藝流程
將經熟料窯燒結好的熟料用低苛性比的溶出液溶出，溶出液經分離后得到粗液，粗液不經脫硅及硅渣分離，直接送至拜耳法稀釋槽與拜耳法溶出礦漿進行合流脫硅，然后再進行種子分解。將燒結法粗液與拜耳法溶出礦漿合流，原燒結法的脫硅、硅渣分離及碳酸化分解工序停用，簡化了工藝流程，減少了物料流量。工藝流程見圖1：
圖1 燒結法粗液與拜耳法溶出礦漿合流工藝流程圖
1.2燒結法粗液合流工藝特點
1.2.1 燒結法工藝流程簡化
將燒結法粗液與拜耳法溶出礦漿合流，取消了燒結法粗液脫硅、硅渣分離、碳分分解工序，簡化了燒結法工藝流程，燒結法系統的物料流量大為減少，為燒結法進一步提產降耗創造了有利條件。
1.2.2 降低了新蒸汽消耗
合流前燒結法粗液需要進行蒸汽直接加熱的方式來脫除溶液中的硅，直接加熱每小時消耗大約60t新蒸汽，并且在脫硅的過程中，新蒸汽產生的冷凝水造成了溶液濃度的沖淡，這部分新蒸汽冷凝水又在蒸發器中被蒸出，反復循環造成了蒸汽浪費;將燒結法粗液與拜耳法溶出礦漿合流后，燒結法粗液在拜耳法稀釋槽進行脫硅，并且燒結法粗液不需新蒸汽加熱脫硅、硅渣分離及碳分分解工序，取消了蒸汽直接加熱環節，每小時可節約新蒸汽60t，避免了新蒸汽直接加熱造成對溶液濃度的沖淡,從而減輕了蒸發器負擔,每小時可使蒸發器節約新蒸汽40t，降低了氧化鋁生產新蒸汽消耗，也符合國家節能減排政策。
2 燒結法粗液與拜耳法溶出礦漿合流后對拜耳法的影響
2.1 對溶出礦漿的影響
燒結法粗液合流量約160m3/h，與拜耳法溶出礦漿合流后，溶出礦漿ak降低0.01，可使拜耳法循環效率提高2kg-Al2O3/m3-循環堿液;因燒結法粗液碳鈉高(16.53g/l)，合流后造成拜耳法系統Nc/Nt升高0.78%，Nc/Nt升高一方面會使管道結疤速度加快，另一方面加大了蒸發器排鹽運行時間。具體數據見表1、表2
表1 燒結法粗液指標
表2 拜耳法溶出礦漿指標
2.2 對精液的影響
燒結法粗液合流前，拜耳法精液ak為1.52，合流后精液ak呈下降趨勢，精液ak的降低，增大了鋁酸鈉溶液的過飽和度，有利于種分分解率的提高，由表3可以看出，合流后精液ak的降低了0.04，分解率升高約1.3%;因燒結法粗液硅含量高(4.63g/l)，在拜耳法稀釋槽脫硅時，溶液中的硅并沒有完全析出，精液的硅含量升高0.11 g/l，造成精液的硅量指數降低28，精液硅量指數的降低，可使鋁酸鈉溶液的穩定性增大，對種分分解率的提高會帶來不利影響。具體數據見表3
表3 拜耳法精液指標
2.3 對拜耳法堿耗的影響
燒結法粗液合流對拜耳法堿耗的影響有兩方面，一方面由于在拜耳法稀釋槽加入燒結法粗液，根據液量平衡減少了洗滌熱水加入量，造成附損升高，合流前拜耳法附損平均10.8 kg-Na2O/t-干赤泥，合流后洗滌熱水加入量減少約200m3/h，造成四次底流Nt比合流前升高2.83g/l，附損升高2.86 kg-Na2O/t-干赤泥，堿耗升高5.97 kg-Na2CO3/t-AO;另一方面燒結法粗液中的硅含量4.62g/l，在拜耳法脫硅過程中，會結合部分Na2O生成鈉硅Na2O·Al2O3 ·1.7SiO2·nH2O 沉淀，造成堿耗升高6.24kg-Na2CO3/t-AO。但是燒結法粗液用價格廉價的碳堿替代部分價格較高的液堿給拜耳法系統補堿，降低了拜耳法系統液堿的消耗，可使氧化鋁堿耗費用降低，在生產上用燒結法粗液補堿是可行的。具體數據見表4
表4 拜耳法四洗底流及附損指標
2.4 對氧化鋁產品質量的影響
燒結法粗液合流后，由于燒結法粗液硅高達4.62g/l，在拜耳法脫硅不充分，一部分硅在種分分解過程中析出，進入成品氧化鋁中，由表5可知，合流后出廠氧化鋁SiO2含量比合流前升高約0.003%，但對氧化鋁品級的影響幾乎不大。
表5 出廠氧化鋁化學指標
3 燒結法粗液合流改進措施及建議
3.1 降低燒結法粗液碳堿
燒結法粗液碳堿含量約16.53g/l，在拜耳法循環中逐漸積累，達到一定濃度后，容易在蒸發器生成結垢，縮短蒸發器的運行周期，增加了清理費用;也會造成末級閃蒸器出料管堵塞，使溶出機組臨停，消耗升高;碳堿含量高，增大了鋁酸鈉溶液的穩定性，對鋁酸鈉溶液的精制及分解也有不利影響;因此碳堿含量高對生產的危害是非常大的。某廠采用燒結法低碳鈉溶出工藝，將燒結法粗液碳堿含量控制在6g/l以下，經過生產運行后，基本解決了末級閃蒸器出料管堵塞問題，取得了良好效果。具體數據見表6
表6 低碳鈉溶出燒結法粗液指標
3.2 改變燒結法粗液合流的方式
原燒結法粗液合流位置在拜耳法的稀釋槽，與高壓溶出礦漿、一次洗液進行混合，由于燒結法粗液溫度低(80℃)，合流后使拜耳法稀釋礦漿溫度降低約3℃，造成鋁酸鈉溶液水解加劇，給赤泥分離及洗滌帶來困難。在生產上通過改變燒結法粗液合流點位置，將燒結法粗液合流在末級閃蒸器，利用高壓溶出礦漿的余熱對燒結法粗液進行提溫，可解決粗液合流降低稀釋槽溫度問題。在某廠實施后，解決了燒結法粗液合流降低稀釋礦漿溫度的溫度。
3.3 降低燒結法粗液的硅含量
燒結法粗液的硅含量4.62g/l，這部分硅需要在拜耳法稀釋槽進行脫除，但是脫硅不徹底，合流后精液中的硅比合流前升高0.11g/l，硅含量升高不但會降低分解率，還影響氧化鋁產品質量。因此將燒結法粗液合流在末級閃蒸器(溫度130℃，壓力1.8bar)，通過加入一定量的石灰乳進行對燒結法粗液脫硅，降低硅的危害，預計會取得一定效果。
4 結論
將燒結法粗液與拜耳法溶出礦漿合流，簡化了生產工藝流程，降低了蒸汽消耗，達到節能降耗的目的;通過對燒結法合流后對拜耳法生產系統的影響分析，適當改進生產工藝，可取的良好的效果。針對目前鋁土礦資源面臨枯竭，品位日益下降，將燒結法粗液與拜耳法礦漿合流，提高資源利用率，具有很好的發展前景和一定的經濟效益，是今后氧化鋁發展的方向之一。
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聲明：
“燒結法粗液合流對拜耳法系統的影響” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
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編輯：中冶有色技術網
來源：中國鋁業股份有限公司山西分公司
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