干法氟化鋁能源利用分析

裴耀祖 李彩妍 唐天惕

（寧夏盈氟金和科技有限公司，寧夏 753000）

水資源不僅具有經(jīng)濟(jì)效益，而且具有社會效益，是一種對人類生存與發(fā)展具有重要意義的寶貴自然資源[2]。其作為一種生產(chǎn)資源，是工業(yè)、農(nóng)業(yè)等生產(chǎn)的基礎(chǔ)條件，尤其在干法氟化鋁生產(chǎn)行業(yè)中，水是生產(chǎn)的不可缺少的重要材料。然而，二十世紀(jì)以后，隨著人口增長與工業(yè)發(fā)展的同時，也造成了水資源的極大浪費(fèi)以及嚴(yán)重污染，使水資源的可利用量呈現(xiàn)持續(xù)下降趨勢。原本能夠通過自然生態(tài)力量進(jìn)行循環(huán)的水資源在人類社會已出現(xiàn)斷裂。因此，我們必須采取有效措施，減少對水資源的占用和循環(huán)破壞，有效利用水資源。

1 干法氟化鋁工藝流程簡述

該公司氟化鋁工藝為干法工藝，即粗酸-干氫氧化鋁工藝，其核心技術(shù)為內(nèi)返渣外熱式反應(yīng)爐聯(lián)產(chǎn)雙層流化床技術(shù)。這種工藝流程較短，主要分為氟化氫制取和氟化鋁合成兩個部分。濃硫酸和螢石在外加熱式回轉(zhuǎn)爐中反應(yīng)生成氟化氫氣體，經(jīng)預(yù)凈化塔凈化后，再進(jìn)入流化床反應(yīng)器與進(jìn)入流化床頂部的氫氧化鋁直接作用得到干法氟化鋁產(chǎn)品[1]。干法氟化鋁生產(chǎn)工藝見圖1。

圖1 干法氟化鋁生產(chǎn)工藝

2 干法氟化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)用水分析

2.1 干法氟化鋁工藝用水分布及占比

從干法氟化鋁工藝成本看，雖水的占比不到1%，但從前期公司用水量來看，每月水單耗在5.0m3/t，折合月用水量在1萬m3以上。不僅超出了行業(yè)控制水平，也超出了干法氟化鋁工藝?yán)碚撚盟俊榱烁咝?、合理地用水，對公司干法各工藝用水進(jìn)行了水平衡分析，具體見表1。

表1 干法氟化鋁系統(tǒng)主要工藝用水點(diǎn)

2.2 干法氟化鋁用水分析

2.2.1 真空泵用水分析

真空泵是干法氟化鋁生產(chǎn)的核心設(shè)備，為生產(chǎn)系統(tǒng)提供負(fù)壓。真空泵工作液為水。真空泵工作時，工作液連同被抽氣體不停地被排出泵體，因此液體必須不斷地補(bǔ)充新鮮的冷卻工作液。除了形成水環(huán)這一基本功能外，工作液還有散發(fā)壓縮氣體所產(chǎn)生的熱量并密封葉輪和圓盤之間間隙的作用；并且工作液不能含有任何固體雜質(zhì)，例如砂子等，否則泵將會嚴(yán)重磨損。因此必須用新鮮水作為工作液，且流量不能低于4m3/h。因真空泵對水質(zhì)要求比較高，所以不能用其他水代替。

2.2.2 中央吸收裝置用水分析

中央吸收裝置是整個干法氟化鋁生產(chǎn)裝置中所有外排氣體進(jìn)入大氣之前的最終洗滌裝置，正常生產(chǎn)時，當(dāng)尾氣吸收濃度大于10mg/L時，將吸收液打入污水處理站進(jìn)行處理，否則采用閉路循環(huán)吸收。此部分用水量大小的關(guān)鍵在于系統(tǒng)工藝的穩(wěn)定控制，經(jīng)對大氣冷凝塔的噴淋吸收系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)后，此部分工藝用水量明顯減少。

2.2.3 尾渣粉塵治理系統(tǒng)用水分析

干法氟化鋁產(chǎn)生的石膏渣在外排過程中有粉塵，通過噴淋吸收將石膏渣中的粉塵吸收，已杜絕粉塵進(jìn)入空氣中。此部分用水只起到噴淋降塵的作用，而且水進(jìn)入石膏渣中，無需進(jìn)行處理和回收，因此此部分用水完全可用處理后的中水代替。

2.2.4 預(yù)凈化酸泵用水分析

預(yù)凈化酸泵是氟化氫氣體粗洗過程中最關(guān)鍵的設(shè)備，目前公司采用的是夾板式離心泵，需要不間斷進(jìn)行補(bǔ)水冷卻動、靜環(huán)及其他的配件。此部分對水質(zhì)要求較為嚴(yán)格，必須用新鮮水。但從目前市場及行業(yè)使用情況看，氟塑料合金泵完全可以符合此工況使用。

2.2.5 衛(wèi)生間用水分析

公司目前有兩處公廁投入使用，公廁沖水采用浮球水箱，需要24h不間斷沖水，用水量較大，此部分用水完全可用中水代替。

2.3 干法氟化鋁節(jié)水控制措施

根據(jù)公司前期干法污水處理量，每月處理合格后的中水量大約在17000m3左右，前期此部分中水全部外排，浪費(fèi)嚴(yán)重。通過上述用水分析后，公司對部分用水點(diǎn)進(jìn)行了以下改進(jìn)，中水利用率能達(dá)到50%左右。

2.3.1 干法用水改進(jìn)措施

1）經(jīng)公司生產(chǎn)線試用，氟塑料合金泵完全試用干法氟化鋁預(yù)凈化酸系統(tǒng)工況要求，目前公司三條生產(chǎn)線已更換為氟塑料合金泵。

2）公司在使用新鮮水的各生產(chǎn)工藝處，分別加裝水表，做到了準(zhǔn)確計量，每日進(jìn)行統(tǒng)計，并及時解決超出理論用水量的地方，做到了科學(xué)管理。

3）衛(wèi)生間用水全部改為中水及制軟水的廢水，并根據(jù)實際情況采用間斷性的供水，用水量較之前節(jié)約20%左右。

4）渣倉噴淋用水全部改造為中水，并且加裝水表，控制每小時用水量穩(wěn)定在2m3，杜絕超額用水，造成水源浪費(fèi)及對尾渣性狀的影響。

5）經(jīng)工藝或技術(shù)改進(jìn)的部分閑置新鮮水供水管，采用了封堵措施，做到防患于未然。

2.3.2 改進(jìn)前后用水量對比

自公司三月份主抓用水控制以來，公司用水量大大減少，且能穩(wěn)定控制在3m3/t以下。水平衡前后水單耗對比見表2。

表2 水平衡前后單耗對比

3 結(jié)語

通過公司本次水平衡分析，我們對公司的用水狀況有了更全面、清晰地了解，在能源管理方面也發(fā)現(xiàn)了我們的不足之處。在能源管理方面，我們要做到科學(xué)分析及科學(xué)管理，用數(shù)據(jù)說話和解決問題。通過合理化的改進(jìn)后，雖我們的用水量大大降低了，但是我們還有需要改進(jìn)的地方，這也成為日后我們工作和努力的目標(biāo)。