溶出出料方式兩步法

（中國鋁業(yè)廣西分公司氧化鋁廠，廣西 平果 531400）

廣西平果鋁氧化鋁廠是純拜耳法氧化鋁生產(chǎn)廠。采用十級(jí)閃蒸、十級(jí)預(yù)熱、壓煮器帶機(jī)械攪拌間接加熱高壓溶出工藝。原礦漿通過高壓隔膜泵輸送到溶出機(jī)組，礦漿在單套管被來自相應(yīng)級(jí)別閃蒸槽的二次蒸汽預(yù)熱到約200℃，再經(jīng)8級(jí)～10級(jí)加熱壓煮器，用來自熱電廠鍋爐的壓力為60bar新蒸汽加熱至260℃左右，然后流經(jīng)停留壓煮器保溫溶出，完成了反應(yīng)過程后，機(jī)組出料經(jīng)過閃蒸、稀釋后的溶出礦漿泵送往沉降工序。

圖1 工藝流程簡(jiǎn)圖

溶出生產(chǎn)的初始時(shí)段，由于最后的3臺(tái)停留保溫壓煮器沒有加熱管束，故每次生產(chǎn)恢復(fù)的預(yù)熱提溫過程，機(jī)組出料閥前有約240m3的料漿處于未加熱的盲區(qū)（見圖1），出料通過閃蒸槽的過程因溫度低于飽和溫度，料漿沒有多余的熱量形成閃蒸，閃蒸槽液位過高致使二次蒸汽中帶料漿，帶有大量的料漿的二次汽進(jìn)入對(duì)應(yīng)的預(yù)熱級(jí)的蒸汽管道及冷凝水管道中造成溶出預(yù)熱段的汽水系統(tǒng)堵塞、管道磨損，同時(shí)造成氧化鋁和堿的損失的不利生產(chǎn)現(xiàn)象，因此，致力于避免或縮短溶出系統(tǒng)在生產(chǎn)恢復(fù)過程中閃蒸二次蒸汽帶料的現(xiàn)象，是各個(gè)氧化鋁生產(chǎn)廠家都在不斷變化的生產(chǎn)實(shí)際中不斷探索公關(guān)的生產(chǎn)難題[1]。

1 原溶出出料方式

（1）機(jī)組填料完成后，通蒸汽入閃蒸及壓煮器進(jìn)行預(yù)熱；

（2）每隔20分鐘以50m3/h啟動(dòng)隔膜泵5分鐘，并進(jìn)行壓煮器不凝性氣體的排放，使料漿流動(dòng)邊加熱提溫；

（3）按每30分鐘提高蒸汽壓力10bar的速度對(duì)機(jī)組進(jìn)行加熱提溫；

（4）當(dāng)加熱壓煮器溫度加熱達(dá)到245℃，末級(jí)壓煮器壓力達(dá)到36bar時(shí)，打開溶出機(jī)組出料閥并啟動(dòng)隔膜泵，流量提到生產(chǎn)要求后完成出料操作[2]。

2 原溶出恢復(fù)出料方式存在的問題

溶出出料通過閃蒸槽的過程中，閃蒸槽液位滿槽，二次蒸汽帶料，持續(xù)帶料的時(shí)間4h～8h，甚至更長時(shí)間。造成此現(xiàn)象的主要原因是：溶出機(jī)組最后3臺(tái)壓煮器只作系統(tǒng)壓力平衡而沒有加熱功能（約240m3）的“冷料漿”，在加熱提溫過程中，靠間斷啟動(dòng)隔膜泵和排放末級(jí)壓煮器不凝性氣體，使料漿流動(dòng)并排出到地溝，當(dāng)加熱壓煮器溫度加熱達(dá)到245℃時(shí)，不足以把“冷料漿”置換走，末級(jí)壓煮器出料溫度只200℃左右，因溫度未達(dá)料漿的飽和溫度，出料料漿沒有能形成閃蒸的熱量，故造成這期間閃蒸器內(nèi)幾乎沒有蒸汽，液位超高串入二次蒸管呈二次蒸汽帶料現(xiàn)象（見表1）。

3 改進(jìn)的理論基礎(chǔ)

生產(chǎn)中，閃蒸系統(tǒng)首級(jí)壓力控制約2.1MPa左右（絕壓），根據(jù)鋁酸鈉溶液的物理性質(zhì)，2.1MPa壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度為215℃，故必須使出料的料漿溫度飽和溫度大15℃左右，才會(huì)形成閃蒸現(xiàn)象。多次的生產(chǎn)恢復(fù)過程的實(shí)際呈現(xiàn)：當(dāng)出料走完240m3的“冷料”，進(jìn)入閃蒸器的料漿溫度達(dá)245℃的時(shí)，閃蒸器的超高料位才開始逐漸下降，也驗(yàn)證了出料過程閃蒸帶料形成機(jī)理，為解決溶出生產(chǎn)恢復(fù)過程中閃蒸二次蒸汽帶料問題的思路和方法指引了方向。

表1 閃蒸出料參數(shù)

表2 出料方式改進(jìn)后的閃蒸參數(shù)

4 改進(jìn)措施

4.1 流程優(yōu)化

將溶出出料流程由原來必須經(jīng)過閃蒸系統(tǒng)的流程，通過敷設(shè)輔助的副出料流程（見圖2），在三級(jí)保溫壓煮器出料至閃蒸器之前增設(shè)DN168的閥門及管道，旁通閃蒸系統(tǒng)直接引到稀釋槽，并經(jīng)過節(jié)流孔板進(jìn)入稀釋槽內(nèi)，使壓煮器有經(jīng)過閃蒸出料的正常生產(chǎn)流程和不經(jīng)過閃蒸的兩種出料流程。流程改進(jìn)后，實(shí)現(xiàn)了當(dāng)料漿溫度低，不能形成閃蒸時(shí)，料漿不經(jīng)閃蒸而走短接的副出料流程直接送沉降，當(dāng)料漿溫度達(dá)到閃蒸條件時(shí)再切換為經(jīng)過閃蒸的出料流程，為避免出料過程中管道振動(dòng)大、閥門磨損快和閃蒸帶料提供流程及操作條件。

圖2 工藝流程簡(jiǎn)圖

4.2 改進(jìn)操作

4.2.1 機(jī)組填料加熱階段

（1）填料完成且蒸汽管路疏水完成后，打開蒸汽總閥20%，在5bar的蒸汽壓力下通汽進(jìn)閃蒸和壓煮器進(jìn)行30分鐘的管道暖管。

（2）當(dāng)蒸汽管上排出的是蒸汽時(shí)，關(guān)閉其排放閥。逐步打開蒸汽電動(dòng)閥到40%的開度，同時(shí)提高蒸汽壓力到10bar，在該條件下預(yù)熱30分鐘，根據(jù)疏水情況逐個(gè)關(guān)閉反應(yīng)壓煮器的冷凝水排放閥。

（3）逐步打開蒸汽電動(dòng)閥到60%的開度，同時(shí)提高蒸汽壓力到15bar，在該條件下穩(wěn)定預(yù)熱30分鐘。

（4）逐步開完蒸汽電動(dòng)閥，同時(shí)提高蒸汽壓力到25bar，在該條件下穩(wěn)定預(yù)熱30分鐘。

4.2.2 機(jī)組出料階段

（1）打開副出料流程出料。通蒸汽加熱約2h后2h后打開副出料流程出料，同時(shí)啟動(dòng)隔膜泵以100m3/h～120m3/h給溶出機(jī)組喂料，按每30分鐘提高蒸汽壓力10bar的速度進(jìn)行加熱提溫，監(jiān)控機(jī)組的狀態(tài)，使溫度得壓力的匹配，防止料漿的沸騰打開副出料流程出料，同時(shí)啟動(dòng)隔膜泵以100m3/h～120m3/h給溶出機(jī)組喂料，按每30分鐘提高蒸汽壓力10bar的速度進(jìn)行加熱提溫，監(jiān)控機(jī)組的狀態(tài)，使溫度得壓力的匹配，防止料漿的沸騰，當(dāng)末級(jí)閃蒸槽的壓力達(dá)到0.1bar時(shí)，逐漸開大反應(yīng)壓煮器的蒸汽入口閥，同時(shí)減少30bar的蒸汽量，并將第二級(jí)以后的閃蒸槽的二次蒸汽閥關(guān)小到10%，關(guān)閉各冷凝水罐之間的疏水閥的旁通閥使加熱壓煮器溫度達(dá)到245℃，機(jī)組末級(jí)壓力達(dá)到36bar。

（2）打正常出料流程出料。關(guān)小通入閃蒸的30bar、15bar、7bar蒸汽手動(dòng)閥，打開進(jìn)入閃蒸系統(tǒng)的正常出料閥，同時(shí)以125轉(zhuǎn)/分鐘逐漸提高隔膜泵的進(jìn)料量，直至生產(chǎn)的流量值。根據(jù)閃蒸系統(tǒng)的壓力分布和液位高低情況，調(diào)整閃蒸槽二次蒸汽出口閥開度，并逐漸減少30bar蒸汽的通入量。當(dāng)溶出機(jī)組生產(chǎn)工藝狀況達(dá)到指標(biāo)控制要求、閃蒸過料穩(wěn)定時(shí)，停止同30bar蒸汽，并在閃蒸二次不帶料的前提下，關(guān)閉預(yù)熱段冷凝水疏水閥的旁通閥，完成溶出恢復(fù)出料生產(chǎn)。

5 改進(jìn)效果

溶出出料方式，從直接出料閃蒸的一步到位方式，通過流程改造和操作優(yōu)化，改變成兩步出料方式。副出料流程出料，不經(jīng)過閃蒸器而直接進(jìn)入稀釋槽，隔膜泵以100m3/h～120m3/h給機(jī)組喂料，經(jīng)過2h，正好趕走溶出機(jī)組最后3臺(tái)無加熱管束壓煮器（約240m3）的冷料漿，不僅避免了預(yù)熱提溫過程中，間斷的啟動(dòng)隔膜泵使料漿流動(dòng)，不能連續(xù)真實(shí)顯示壓煮器內(nèi)料漿溫度，提溫操作不連貫，局部因溫度和壓力的不匹配引起吸熱大的壓煮器出現(xiàn)內(nèi)的料漿沸騰現(xiàn)象，造成設(shè)備振動(dòng)大，攪拌盤根泄漏現(xiàn)象，更重要的是實(shí)現(xiàn)了出料進(jìn)入閃蒸器的料漿溫度達(dá)245℃，保證了正常出料即形成閃蒸，杜絕了溶出生產(chǎn)恢復(fù)期間閃蒸器內(nèi)的超高料位而閃蒸帶料的現(xiàn)象，使出料即實(shí)現(xiàn)正常生產(chǎn)（表2）。

6 結(jié)論

通過流程及工藝操作的優(yōu)化的溶出生產(chǎn)出料二步法，改進(jìn)了溶出預(yù)熱提溫和出料方法，在生產(chǎn)實(shí)踐中有效地保證了溶出生產(chǎn)恢復(fù)出料的溫度高于飽和溫度，使閃蒸工藝得以保障，有效地消除了生產(chǎn)恢復(fù)期間閃蒸系統(tǒng)持續(xù)帶料時(shí)間4h～8h的現(xiàn)象，降低了管道堵塞、磨損、預(yù)熱器結(jié)疤等不利的生產(chǎn)影響，促進(jìn)了氧化鋁生產(chǎn)的節(jié)能減排及高效穩(wěn)定，提高工廠的經(jīng)濟(jì)效益具有顯著的實(shí)用意義。