拜耳法生產氧化鋁流程的物流對能耗的影響

摘要：進入二十一世紀以來，伴隨著行業(yè)科技的不斷發(fā)展進步，拜耳法生產氧化鋁的技術水平也有了很大的提高。筆者在我國豫西地區(qū)某大型氧化鋁生產企業(yè)就職多年，本文將結合實踐工作經(jīng)驗從多個方面分析拜耳法生產氧化鋁流程的物流對能耗的影響，以期供廣大生產一線及科研領域同仁共同參考。

關鍵詞：拜耳法；氧化鋁生產；能耗

近年來，以筆者所就職的三門峽義翔鋁業(yè)有限公司為代表的能源企業(yè)為經(jīng)濟發(fā)展提供了重要的支撐。由于氧化鋁的需求量不斷增大，拜耳法生產氧化鋁流程的物流對能耗的影響問題得到了廣泛關注。雖然我國在此方面取得了一定的成績，但依然存在一些問題和不足需要改進。在科學技術突飛猛進的新時期，加強物流對能耗影響的研究，對我國拜耳法生產氧化鋁流程有著重要意義。

一、拜耳法生產流程中有機物的來源及影響拜耳法生產能耗的因素

（一）拜耳法生產流程中有機物的來源

拜耳法鋁酸鈉溶液中的有機物主要來源于鋁土礦，鋁土礦中尤其是三水鋁石礦和一水軟鋁石礦中含有萬分之幾至千分之幾的有機物，這些有機物雜質在溶出過程中與堿作用進入溶液，并在流程中循環(huán)累積；有機添加劑。在氧化鋁生產過程中，需要添加一些有機添加劑優(yōu)化生產指標，主要有赤泥分離洗滌過程中添加的高分子絮凝劑，種分過程中的消泡劑和結晶助劑，氫氧化鋁分離洗滌過程中加入脫水劑等；空氣中的CO2與堿液作用會形成微量有機物；選礦拜耳法中的有機浮選劑。由于鋁石型鋁土礦采用浮選方法獲得高鋁硅比選精礦的過程中，使用了多種浮選藥劑，部分有機藥劑會隨著鋁精礦進入生產流程。

（二）影響拜耳法生產能耗的因素

在拜耳法生產中，鋁土礦的鋁硅比對堿耗影響十分明顯，對能耗也有一定影響。能耗是拜耳法生產主要的技術經(jīng)濟指標。目前，拜耳法生產的能源費用占生產費用的23%-25%。隨著能源價格的不斷上漲，世界各國的氧化鋁廠都向著節(jié)省能耗、降低生產成本的方向發(fā)展。因此，進一步分析各種生產因素對拜耳法生產能耗的影響具有實際意義。影響拜耳法生產能耗的因素很多，主要包括：鋁土礦的礦物形態(tài)、鋁土礦的品位；拜耳法溶出的工藝條件（如溶出溫度、循環(huán)母液濃度、溶出液Ak等）；生產過程的蒸發(fā)水量；溶出、蒸發(fā)和氫氧化鋁焙燒的裝置水平等。因此，降低拜耳法生產能耗應從多方面著手。

二、生產能耗情況現(xiàn)狀分析

拜耳法生產氧化鋁的工藝相對來說能耗較低，但是其占成本的比例也在26%左右，因此，降低氧化鋁生產的能耗是生產技術創(chuàng)新的重點。本文將結合筆者所就職企業(yè)的第二氧化鋁廠進行分析。

（一）歷年來氧化鋁能源消耗

第二氧化鋁廠投產之初，其工藝能耗達到769.22kgce/t-Al2O3。經(jīng)過幾年的努力，在加強技術創(chuàng)新和能源管理的同時，不斷加大對生產的科技投入，從而大幅度降低了工藝能耗，到2010年已經(jīng)降到了344.54kgce/t-Al2O3，建廠以來各年的能源消耗整體呈下降趨勢（統(tǒng)計圖表略）。

（二）拜耳法生產工藝能耗分布

在拜耳法生產過程中，能源消耗包括水、電、汽、油等，但主要表現(xiàn)在電汽的消耗上。從統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，近三年第二氧化鋁廠各類工藝消耗中，電汽的消耗分別占到了總工藝能耗的10.41%和89.58%，要想降低能耗就必須從降低電和汽的消耗入手，要通過加強管理、加大科技投入來節(jié)約能源。

三、拜耳法氧化鋁生產流程的實際物流圖及其能耗分析

（一）實際流程中含氧化鋁物料的流動情況十分復雜

運用基準物流圖進行能耗分析工作，大致可按以下3步進行：第一，以某廠氧化鋁生產流程為對象，收集統(tǒng)計期內有關的物流和能耗數(shù)據(jù)，弄清各股物流的來龍去脈，以1t氧化鋁為計算基準，繪制該流程的實際物流圖。第二，以實際物流圖為依據(jù)，構筑生產流程的基準物流圖；對照基準物流圖，分析實際物流對能耗的影響。第三，對照基準物流圖，分析物流對能耗的影響，就是要定量地確定偏離基準物流圖的各股物流對折合1t氧化鋁的的能耗的折合比、工序能耗以及每噸氧化鋁能耗的影響。

（二）拜耳法流程中物流對能耗影響的分析實例

下面以某工廠為對象，具體分析拜耳法生產氧化鋁流程的物流對能耗的影響。設實際拜耳法流程中，壓煮溶出和管道化溶出的生產比例分別為a1，a2（a1+a2=1），則根據(jù)氧化鋁生產流程基準物流圖的概念，可繪出拜耳法流程的基準物流圖。

（三）能耗計算和分析

1.壓煮溶出和管道化溶出生產氧化鋁的能耗比較

在實際物流圖中，通過礦漿制備工序所消耗的蒸發(fā)母液和石灰量，可間接地將石灰煅燒和蒸發(fā)2道輔助工序聯(lián)系進來。這樣，根據(jù)實際物流圖中各工序能耗和折合比的數(shù)值，可分別計算出用壓煮溶出工藝和管道化溶出工藝生產1t氧化鋁的能耗E1和E2（包括石灰煅燒和蒸發(fā)2道輔助工序在內的所有工序）?？梢?，為了生產1t氧化鋁，用壓煮溶出要比用管道化溶出多耗能6.935GJ。因此，為了降低每噸氧化鋁能耗，應盡可能增加管道化溶出的比例，降低壓煮溶出的比例。

2.每股物流對工序能耗和折合比的影響

影響各工序的工序能耗和折合比的物流共有7股?；鶞收酆媳燃由细鞴晌锪鲗φ酆媳鹊挠绊懣偭?，正好等于實際折合比。工序能耗也滿足這樣的關系。在實際生產中可以發(fā)現(xiàn)，這些股物流有的只影響工序能耗，如礦漿制備損失，只增加該道工序的工序能耗；有的既影響工序能耗又影響折合比，如焙燒損失，既增加了焙燒工序的工序能耗，又增加了其前面各道工序的折合比。

四、結論及建議

綜上所述，本文用基準物流圖研究法分析了拜耳法流程中物流對能耗的影響。在氧化鋁生產流程中，凡是由某工序向外界輸出或返回上游工序處理的含氧化鋁物料，必增大該工序及上游工序的實物產量，從而增大每噸氧化鋁能耗，而且越是后部工序，耗能越多。

（作者單位：三門峽義翔鋁業(yè)有限公司分解蒸發(fā)車間）

參考文獻

[1]劉麗孺.氧化鋁綜合能耗的e-p分析[J].中國有色金屬學報，2002，12（6）：1294-1298.

[2]陸鐘武，蔡九菊.鋼鐵生產流程的物流對能耗的影響[J].金屬學報，2000，36（4）：370-378.