淺談工藝流程優(yōu)化在氧化鋁溶出中的應(yīng)用

石 玉

（國(guó)家電投集團(tuán)山西鋁業(yè)有限公司，山西 原平 034100）

氧化鋁生產(chǎn)工藝復(fù)雜，主要的生產(chǎn)方法大致可分為堿法、酸法、酸堿聯(lián)合法、電熱法、高壓水化學(xué)法等五種。目前工業(yè)上普遍采用堿法生產(chǎn)氧化鋁，按生產(chǎn)過(guò)程的特點(diǎn)，堿法又分為拜耳法、燒結(jié)法和拜耳-燒結(jié)聯(lián)合法（包括并聯(lián)、串聯(lián)、混聯(lián)聯(lián)合法等）。堿法生產(chǎn)氧化鋁是用堿（NaOH或Na2CO3）處理鋁礦石，使礦石中的氧化鋁和堿反應(yīng)制成鋁酸鈉溶液。礦石中的鐵、鈦等雜質(zhì)和絕大部分的二氧化硅則成為不溶性的化合物進(jìn)入固體殘?jiān)?。拜耳法生產(chǎn)氧化鋁工藝基本可分為6個(gè)工序，分別為原礦漿制備、高壓溶出、赤泥沉降、晶種分解、氫氧化鋁焙燒、母液蒸發(fā)等，其中高壓溶出是氧化鋁生產(chǎn)的核心工序，目的在于將鋁土礦中的氧化鋁水合物溶解成鋁酸鈉溶液。主要包括預(yù)脫硅、隔膜泵房、溶出機(jī)組、空壓站等區(qū)域。

近年來(lái)，鋁行業(yè)低迷，原材料價(jià)格上漲，鋁業(yè)寒冬愈演愈烈，各企業(yè)舉步維艱。如何從內(nèi)部著手壓降成本，從細(xì)處、力所能及的地方為公司精益生產(chǎn)、降本增效提供支持，成為企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的不斷摸索，搜集相關(guān)資料，向同行業(yè)借鑒，對(duì)脫硅循環(huán)母液流程進(jìn)行優(yōu)化，減少了閥門操作，縮短了倒泵及操作時(shí)間，有效的降低了電耗；溶出機(jī)組壓煮器填充方式改變，實(shí)現(xiàn)兩段填充，減少了填充時(shí)間，縮短了檢修工期。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的不斷運(yùn)行和完善為降本增效及氧化鋁產(chǎn)量的提高創(chuàng)造了有利條件[1]。

1 工藝流程優(yōu)化

1.1 優(yōu)化預(yù)脫硅循環(huán)母液添加流程實(shí)現(xiàn)降本增效

預(yù)脫硅是將原磨來(lái)的原礦漿，用進(jìn)料泵送至兩組單管預(yù)熱器，經(jīng)單套管加熱到100℃左右，進(jìn)入脫硅槽，槽中安裝有攪拌裝置，并有一根提料風(fēng)管伸至槽子底部，將料漿提至出料口。一般經(jīng)過(guò)8個(gè)脫硅槽，槽子之間有一定的高位差，礦漿依次自壓至出料槽，在隔膜泵進(jìn)口管處與蒸發(fā)送來(lái)的循環(huán)母液混合為溶出隔膜泵供料，為了保證隔膜泵進(jìn)口壓力的穩(wěn)定，一般在出料槽后還設(shè)一個(gè)緩沖槽，由返料泵在出料槽和緩沖槽之間形成個(gè)循環(huán)流程，來(lái)保證出料槽的料位穩(wěn)定。原有流程母液由蒸發(fā)母液泵Pc401/402送至溶出脫硅堿液槽，堿液槽規(guī)格為8*14m，再使用堿液泵Pc104/105/106用二備一啟動(dòng)方式運(yùn)行，通過(guò)堿液泵變頻調(diào)整加入隔膜泵進(jìn)口，實(shí)現(xiàn)隔膜泵進(jìn)口料漿與母液的混合，調(diào)整至合格的溫度，同時(shí)降低料漿溫度，來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)指標(biāo)的控制。倒泵時(shí)需相應(yīng)調(diào)整母液流程，開(kāi)關(guān)6道DN250的閘閥，存在工藝?yán)速M(fèi)且此流程繁瑣、操作工作量大、堿脆易造成管道泄漏威脅安全生產(chǎn)。

圖1 改造前母液流程圖

經(jīng)過(guò)流程改造，利用蒸發(fā)現(xiàn)有母液泵及母液管道，將母液進(jìn)入隔膜泵進(jìn)口。增加3臺(tái)DN250閘閥來(lái)實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)母液泵流程切換工作，溶出隔膜泵進(jìn)口堿液管道增加3臺(tái)DN200氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥門實(shí)現(xiàn)每臺(tái)隔膜泵母液配比需求調(diào)整控制，同時(shí)隔出2臺(tái)堿液槽，實(shí)現(xiàn)流程簡(jiǎn)化、省略操作、節(jié)能降耗。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，每臺(tái)堿液泵額定功率75KW,通過(guò)電流折算，實(shí)際功率約57KW,停用兩臺(tái)母液泵年可節(jié)約用電99.86萬(wàn)KW.H，節(jié)約3臺(tái)堿液泵備品備件費(fèi)用約2.5萬(wàn)元，生產(chǎn)成本降低的同時(shí)，員工的對(duì)堿液泵切換工作量也大大的降低，每日可節(jié)約點(diǎn)巡檢、操作時(shí)間30分鐘。

1.2 優(yōu)化高壓溶出機(jī)組壓煮器填充方式，實(shí)現(xiàn)兩段填充

氧化鋁高壓溶出機(jī)組根據(jù)生產(chǎn)情況，結(jié)合系統(tǒng)液量，每45-50天對(duì)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行周期性檢修、清理。并對(duì)易損易耗件進(jìn)行更換，對(duì)到使用壽命或泄露閥門進(jìn)行更換，投隔壓煮器，對(duì)閃蒸槽過(guò)料管、孔板、耐磨錐進(jìn)行檢查更換，對(duì)蒸汽系統(tǒng)、水系統(tǒng)、料系統(tǒng)檢修檢查。待機(jī)組物料、蒸汽、冷凝水系統(tǒng)檢修完畢后，需用系統(tǒng)物料對(duì)壓煮器群進(jìn)行填充。根據(jù)沉降區(qū)域?qū)Τ两挡鄣闹芷谛郧袚Q，沉降倒槽時(shí)沉降槽位較低，沒(méi)有大量的一次洗液，制約溶出壓煮器群的填充，直接影響溶出機(jī)組開(kāi)車出料時(shí)間。為保證溶出機(jī)組壓煮器群及時(shí)填充，通過(guò)查找生產(chǎn)工藝流程中基建時(shí)的廢舊管道，改造部分管道并添加閥門、利用沉降返砂泵流程對(duì)機(jī)組進(jìn)行填充。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)查看、結(jié)合管道走向首先打通沉降返砂泵進(jìn)高壓機(jī)組Ra115/116壓煮器間過(guò)料管流程。溶出機(jī)組20米在填充總管Ra115/116壓煮器間安裝填充總閥，并在填充總閥后接入高壓風(fēng)流程，便于熟料填充完畢后，對(duì)管道內(nèi)部積余料進(jìn)行吹掃，確保徹底放料。高壓機(jī)組周期性檢修完畢后，預(yù)熱段、加熱段壓煮器用熟料填充，保溫段壓煮器用一次洗液填充，實(shí)現(xiàn)兩段料漿填充機(jī)組，縮短填充時(shí)間。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)：溶出高壓機(jī)組兩個(gè)系列每年周期性倒組檢修共計(jì)17次，每次機(jī)組填充由以往填充時(shí)間4小時(shí)，縮短至現(xiàn)在兩段填充2小時(shí)。節(jié)約填充時(shí)間共計(jì)34小時(shí)，折合氧化鋁產(chǎn)量約1866噸。每年沉降區(qū)域切換洗滌槽2次，每次切換過(guò)程中將影響一次洗液供送，約8小時(shí)，期間一次洗液無(wú)法對(duì)溶出周期性倒組后的機(jī)組填充，折合氧化鋁產(chǎn)量約435噸。兩段填充方式實(shí)施后，消除了沉降沒(méi)有一次洗液機(jī)組無(wú)法填充的弊端，減少了倒組檢修時(shí)間，加快了溶出機(jī)組開(kāi)車出料速度，為完成全年生產(chǎn)目標(biāo)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[2]。

2 綜述

氧化鋁生產(chǎn)工藝多種多樣，工藝流程錯(cuò)綜復(fù)雜，牽一發(fā)而動(dòng)全身。通過(guò)對(duì)氧化鋁溶出預(yù)脫硅循環(huán)母液流程、高壓溶出機(jī)組壓煮器填充方式優(yōu)化，降低了電耗，解放了勞動(dòng)力，節(jié)約了備件消耗，縮短了倒組檢修時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了降本增效，促進(jìn)了氧化鋁產(chǎn)量的提高，確保了氧化鋁系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，為后續(xù)氧化鋁工藝流程優(yōu)化開(kāi)拓了思路。相信通過(guò)氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)外部雙向控制，氧化鋁生產(chǎn)成本會(huì)得到有效控制，產(chǎn)量將進(jìn)一步提高，鋁業(yè)將會(huì)迎來(lái)自己的春天。

[1]郭萬(wàn)里等，《氧化鋁制取工》，山西人民出版社，2006．6；

[2]付高峰等，《氧化鋁生產(chǎn)知識(shí)問(wèn)答》，冶金工業(yè)出版社，2007．5