兩種一段法生產(chǎn)砂狀氧化鋁晶種分解中間降溫技術(shù)的對比

黎 娜，王 寧，史玉娟，岳 玲，于水波

（東北大學(xué)設(shè)計(jì)研究院（有限公司），遼寧 沈陽 110166）

晶種分解過程是精制的過飽和鋁酸鈉溶液在添加氫氧化鋁晶種、降低分解溫度和不斷攪拌的條件下分解析出Al(OH)3的過程，簡稱種分過程。它是拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的關(guān)鍵工序之一，它不僅影響產(chǎn)品氧化鋁的數(shù)量和質(zhì)量，而且直接影響循環(huán)效率及其它工序[1,2]。它的目的是為了得到質(zhì)量良好的氫氧化鋁和分子比值較高的種分母液，以提高拜耳法的循環(huán)效率。

1 晶種分解中間降溫技術(shù)的現(xiàn)狀

我國大部分生產(chǎn)企業(yè)采用的是一段法生產(chǎn)氧化鋁，是將分解過程中各種因素對氫氧化鋁粒度的影響轉(zhuǎn)變?yōu)闇囟葘α６鹊挠绊?。主要通過調(diào)節(jié)分解溫度來嚴(yán)格控制溶液的過飽和度，控制分解成核，從而達(dá)到控制氫氧化鋁粒度的目的，整個(gè)種分過程以晶體長大為主。中間降溫過程實(shí)際上就是使氫氧化鋁漿液逐漸冷卻降溫的過程。目前國內(nèi)應(yīng)用得最為廣泛且認(rèn)可度最高的中間降溫技術(shù)是利用多級寬流道板式換熱器來實(shí)現(xiàn)的-即多級寬流道板式換熱器中間降溫技術(shù)。該技術(shù)的核心裝備是寬流道板式換熱器，該設(shè)備是2002年平果氧化鋁廠從法國引進(jìn)，首次被應(yīng)用在分解工段用于中間降溫的，因其結(jié)構(gòu)特殊，能適合分解氫氧化鋁漿液這種含固體顆粒介質(zhì)的特性，應(yīng)用效果良好，并很快被推廣開來。但隨著氧化鋁單線產(chǎn)能的不斷增大，單臺(tái)寬流道板式換熱器的換熱面積也終將成為制約單線產(chǎn)能增加的瓶頸。因此，在分解槽內(nèi)設(shè)置列管用于中間降溫的技術(shù)-即槽內(nèi)列管換熱降溫技術(shù)也開始進(jìn)入人們的視野，并得到應(yīng)用，據(jù)某現(xiàn)場反饋，投運(yùn)兩年，運(yùn)行情況良好，單槽降溫最高可達(dá)5℃，且從未進(jìn)行過列管清洗。下面將以100萬噸/年-氧化鋁生產(chǎn)規(guī)模為例對兩種中間降溫技術(shù)從投資、生產(chǎn)成本、日常操作及維護(hù)等方面進(jìn)行對比。

2 兩種中間降溫技術(shù)的對比

表1 投資對比表

多級寬流道板式換熱器中間降溫技術(shù)是將部分分解漿液通過泵輸送至布置在分解槽槽頂或分解槽槽下的寬流道板式換熱器中與循環(huán)水換熱降溫后送回分解槽內(nèi)來實(shí)現(xiàn)分解漿液降溫的[3-5]。為了保證寬流道板式換熱器的正常運(yùn)行及延長設(shè)備的使用壽命，還設(shè)置有換熱器的堿洗流程，用于定期清洗換熱器。槽內(nèi)列管換熱中間降溫技術(shù)是在分解槽槽內(nèi)沿槽壁布置由無縫鋼管焊制而成的換熱管束，管束內(nèi)走循環(huán)水，來實(shí)現(xiàn)槽內(nèi)分解漿液降溫的。該技術(shù)的核心是在槽內(nèi)實(shí)現(xiàn)分解漿液降溫，因此不需要再設(shè)置漿液輸送泵及漿液輸送管道，因此流程上相對簡單[6]。

從表1中的數(shù)據(jù)中可看出槽內(nèi)列管換熱中間降溫技術(shù)的設(shè)備投資僅為多級寬流道板式換熱器中間降溫技術(shù)設(shè)備投資的15.6%，再算上運(yùn)輸費(fèi)用、設(shè)備安裝費(fèi)用也僅為28%。因此，在投資上槽內(nèi)列管換熱中間降溫技術(shù)優(yōu)勢還是比較明顯的。

表2 生產(chǎn)成本對比表

此外，槽內(nèi)列管換熱中間降溫技術(shù)采用的是槽內(nèi)降溫技術(shù)，無須再將料漿輸送至槽外再降溫，與多級寬流道板式換熱器中間降溫技術(shù)相比，就減少了對寬流道板式換熱器和料漿輸送泵的操作及日常維護(hù)，使生產(chǎn)成本大大降低。因此，槽內(nèi)列管換熱中間降溫技術(shù)在生產(chǎn)成本、日常操作及維護(hù)等方面的優(yōu)勢也是很明顯的。

3 結(jié)語

通過上述對比，槽內(nèi)列管換熱中間降溫技術(shù)在投資、生產(chǎn)成本、日常操作及維護(hù)這些方面均是優(yōu)于多級寬流道板式換熱器中間降溫技術(shù)的，該技術(shù)也是氧化鋁生產(chǎn)節(jié)能的一個(gè)突破口。但多級寬流道板式換熱器中間降溫技術(shù)仍是目前在國內(nèi)應(yīng)用得最為廣泛，也是最受認(rèn)可的中間降溫技術(shù)，這主要得益于該技術(shù)是通過多年的研究和實(shí)踐驗(yàn)證過的，能很好的實(shí)現(xiàn)分解溫度控制的要求。而槽內(nèi)列管換熱中間降溫技術(shù)從投運(yùn)至今也僅有2年的時(shí)間，積累的數(shù)據(jù)還很有限，該技術(shù)對分解系統(tǒng)的產(chǎn)出率、氫氧化鋁粒徑等的影響還有待更深入研究。

[1]畢詩文.拜耳法生產(chǎn)氧化鋁[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2007：202.

[2]李小斌.鋁酸鈉溶液分解過程的理論及技術(shù)研究進(jìn)展[J].中國有色金屬學(xué)報(bào)，2011(10)：2577-2593.

[3]謝雁麗.強(qiáng)化鋁酸鈉溶液晶種分解過程的研究[J].輕金屬，2000(7)：18-24.

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[5]陳玉國.種子分解中間降溫設(shè)備應(yīng)用研究[J].輕金屬，2016(12)：11-15.

[6]金亞利.寬流道板式換熱器在氧化鋁生產(chǎn)種子分解過程中的應(yīng)用[J].中國有色冶金，2006(1)：52-54.