淺析穩(wěn)定溶出赤泥鋁硅比的方法

陳忠法

（東海氧化鋁有限公司，山東 龍口265713）

1 前 言

鋁土礦溶出過程就是鋁土礦與循環(huán)母液進(jìn)行反應(yīng)的過程，評價(jià)溶出的效果有多個(gè)指標(biāo)，溶出率無疑是判斷溶出效果的最佳指標(biāo)。操作中需要定時(shí)對溶出效果進(jìn)行評估、調(diào)整，保證生產(chǎn)的高效性。在生產(chǎn)過程中，指標(biāo)波動在所難免，如何能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、確定波動的原因，進(jìn)行有效干預(yù)，減少波動，需要對多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析。經(jīng)過對生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，結(jié)合氧化鋁生產(chǎn)理論，在礦石品位穩(wěn)定的情況下，可設(shè)定溶出A/S指標(biāo)上限，作為操作人員對溶出效果的判斷依據(jù)，其控制的合格率可以直觀地說明溶出效率。再通過對溶出液固含、溶出αk、溶出A/S、溶出液氧化鋁濃度等指標(biāo)的綜合評價(jià)，即可查找溶出操作過程中影響溶出率的具體原因，便于及時(shí)的糾偏，降低波動幅度，提高產(chǎn)量，控制生產(chǎn)成本。

研究具體說明生產(chǎn)中針對A/S比波動的現(xiàn)象，如何分析確定原因，以及采取哪些具體手段提高A/S比指標(biāo)合格率。影響溶出A/S指標(biāo)的因素較多，溶出溫度、攪拌強(qiáng)度、循環(huán)母液濃度、礦石細(xì)度、溶出時(shí)間和母液添加量均對溶出赤泥A/S有重要影響。正因?yàn)橛绊懸蛩囟啵@一指標(biāo)在生產(chǎn)控制中難度較大，是各氧化鋁廠生產(chǎn)調(diào)整的重點(diǎn)、難點(diǎn)。通過分析某氧化鋁廠2017年和2018年相關(guān)的指標(biāo)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)實(shí)際，找出影響溶出A/S的主要原因，并制定出具體的應(yīng)對措施，有效地提高A/S合格率。

2 關(guān)于循環(huán)母液濃度的影響

2.1 數(shù)據(jù)分析

圖1、圖2可以清晰地看出溶出指標(biāo)控制波動情況，2018年2月、8月A/S比合格率僅為63%和68%，從散點(diǎn)圖可以看出波動幅度為0.9～1.82，造成一部分氧化鋁損失，減少了產(chǎn)量，增加了赤泥量，從而增加了成本。

圖1 2018年2月溶出A/S

圖2 2018年8月溶出A/S

根據(jù)氧化鋁溶出理論，對各個(gè)影響因素進(jìn)行了逐項(xiàng)的分析排除。首先，檢查了溶出溫度，由于溶出套管結(jié)疤問題，表面型溫度計(jì)很難保證測溫的準(zhǔn)確度，不宜作為整個(gè)運(yùn)行周期的對比參考。根據(jù)飽和蒸汽壓力與溫度的對應(yīng)關(guān)系，采取觀察套管出口壓力、反應(yīng)釜壓力的方式來檢查料漿溫度。通過鋁酸鈉溶液得到飽和蒸氣壓計(jì)算得知，3.65 MPa對應(yīng)的溫度為243℃。倒查運(yùn)行數(shù)據(jù)，反應(yīng)釜壓力自投用至退出，整個(gè)周期呈下降趨勢，最低壓力為3.68 MP，足以滿足溶出需要。

其次，檢查礦漿細(xì)度，原礦漿磨礦細(xì)度指標(biāo)要求+250 μm＜10%。經(jīng)查，合格率高達(dá)95%以上，排除磨礦細(xì)度影響。再次，分析了反應(yīng)時(shí)間問題，由于反應(yīng)釜聯(lián)排管為常開狀態(tài)，管道暢通。另外，考慮A/S比指標(biāo)波動呈非連續(xù)狀態(tài)，所以排除此項(xiàng)因素影響。

循環(huán)母液堿濃度是溶出的一個(gè)重要因素，直接影響溶出速度和溶液的飽和度，在一定的范圍內(nèi)較高的堿濃度可以快速且較完全的溶出鋁土礦。相反，較低的堿濃度會嚴(yán)重影響溶出速度及溶出效果。表1為2017、2018年循環(huán)母液苛堿濃度，以及經(jīng)過原礦工序稀釋后的原礦苛堿，經(jīng)過對比后發(fā)現(xiàn)，2018年的循母苛堿及原礦苛堿均大幅低于2017年水平。高溫線2018年溶出A/S比平均為1.12，高于2017年1.07的A/S，這其中苛堿濃度是主要原因。根據(jù)三水鋁石型鋁土礦在鋁酸鈉溶液中的溶解機(jī)理，當(dāng)溶液中存在大量的OH-離子存在時(shí)，它可以快速地侵入到鋁土礦的晶格中，切斷晶格之間的鍵，才能形成游離的AL（OH）63-離子團(tuán)擴(kuò)散到溶液中。反之，當(dāng)溶液中苛堿濃度偏低時(shí)，將大大削弱上述反應(yīng)進(jìn)程，造成溶出不完全的后果。

表1 循母苛堿對比

2.2 解決辦法

穩(wěn)定系統(tǒng)濃度，在蒸發(fā)器蒸水量一定的情況下，控制流程進(jìn)水、加強(qiáng)用水管理，是保證循母及原礦苛堿濃度的有效辦法。但氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)龐大，用水點(diǎn)較多，需要多種措施、多工序協(xié)同，才能控制系統(tǒng)濃度。根據(jù)這一原則，經(jīng)過對生產(chǎn)現(xiàn)場的細(xì)致排查，對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。決定嚴(yán)控原料工序的加水管理，原礦苛堿濃度按照162 g/L考核，凡連續(xù)兩次低于162 g/L的指標(biāo)，按指標(biāo)事故考核，并同時(shí)采取以下措施。解決蒸發(fā)器設(shè)備和操作問題，穩(wěn)定蒸水量。原料車間實(shí)施用水量化，逐步推廣，最后實(shí)現(xiàn)全廠用水管控。嚴(yán)格執(zhí)行非生產(chǎn)水管理規(guī)定，由調(diào)度員現(xiàn)場檢查，每周通報(bào)，進(jìn)一步減少系統(tǒng)沖淡。規(guī)范沉降洗滌水調(diào)整，準(zhǔn)確控制精液濃度。根據(jù)礦石品位、堿耗、母液αk，足量補(bǔ)充液體堿。

3 關(guān)于溶出母液調(diào)配的影響

3.1 數(shù)據(jù)分析

通過分析，溶出αk指標(biāo)的月合格率僅為83%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于正常水平，且波動幅度大。αk指標(biāo)大幅偏離正常值的同時(shí)，伴隨著溶出赤泥固含反向波動。明顯說明母液調(diào)配量應(yīng)該是影響A/S比的主要原因。

導(dǎo)致αk合格率低、波動大，首要原因是循母加入量不能根據(jù)原礦指標(biāo)進(jìn)行及時(shí)有效的調(diào)整。由于溶出αk控制手段簡單，遇上游工序指標(biāo)出現(xiàn)波動時(shí)，無法預(yù)先作出有效的調(diào)整，理論計(jì)算不足，過于依賴經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行低效摸索，需要進(jìn)行多次調(diào)整才能穩(wěn)定指標(biāo)，造成αk指標(biāo)波動大，溶出A/S波動大的現(xiàn)象。溶出脫硅槽緩沖時(shí)間長，依照原礦指標(biāo)調(diào)整αk，存在較長時(shí)間的滯后，為指標(biāo)調(diào)整增加了難度，降低了A/S指標(biāo)合格率。

3.2 解決辦法

1）用理論公式配合經(jīng)驗(yàn)修正建立一整套的計(jì)算方法。根據(jù)相關(guān)配礦理論公式，每噸鋁土礦需要的母液量為：

式中：A為礦石中氧化鋁的含量，%；ηA為初溶，%；b為鈉硅比；Nk為母液的苛堿濃度，g/L；a為母液中氧化鋁濃度，g/L；αk為溶出液；S礦為礦石中硅的含量，%。

套入高溫線的日常分析數(shù)據(jù)計(jì)算可知，使用1 tA/S為6.93的礦石需配入Nk為185 g/L、αk為2.93的循環(huán)母液3.8 m3，按照284 t/h的干礦下礦量計(jì)算循環(huán)母液量為1 080 m3/h，顯然離1 130 m3/h實(shí)際母液量有一定的差距，這需要根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行修正。

關(guān)于修正量主要包括原礦帶入水分、其他進(jìn)水、計(jì)量誤差以及取樣分析偏差的影響。

通過以上公式，根據(jù)實(shí)際下礦量可以計(jì)算出母液配入量，根據(jù)原礦固含進(jìn)行二次分配。1）修復(fù)原料定量給料機(jī)、密度計(jì)和母液流量計(jì)，修復(fù)溶出母液流量計(jì)，便于生產(chǎn)調(diào)整。2）原料車間應(yīng)該根據(jù)下礦情況增減母液配入，保證礦漿密度的穩(wěn)定。3）溶出車間根據(jù)公式計(jì)算出母液總量后，減掉原料配入的母液量，即為溶出應(yīng)該配入的母液量。4）建立αk、原礦、母液的指標(biāo)趨勢圖，通過直觀的對比，進(jìn)行母液摻配量的修正。5）增加脫硅出料固含指標(biāo)，替代原礦固含指標(biāo)，解決因流程較長導(dǎo)致指標(biāo)滯后的問題。

4 結(jié)論

以上辦法實(shí)施3個(gè)月后，原礦苛堿、溶出αk指標(biāo)有了明顯的提高，A/S基本穩(wěn)定。經(jīng)統(tǒng)計(jì)低溫線原礦苛堿月平均達(dá)到165 g/L，循母苛堿達(dá)到月平均187 g/L。高溫線原礦苛堿月平均達(dá)到167 g/L，循母苛堿達(dá)到月平均189 g/L。高溫線A/S合格率穩(wěn)定在95%以上，基本沒有1.3以上結(jié)果出現(xiàn)。證明溶出赤泥A/S控制是一項(xiàng)系統(tǒng)性工作，需要前后工序的配合，需要理論和經(jīng)驗(yàn)的結(jié)合，更離不開嚴(yán)格的管理。