氧化鋁廠生產(chǎn)設(shè)備安裝過程中存在的隱患及解決方法

鄧 寶

（杭州錦江集團(tuán)印尼項(xiàng)目部，山西 運(yùn)城 044300）

氧化鋁廠具體的生產(chǎn)過程是從鋁礦石中提取氫氧化鋁，再將其進(jìn)行焙燒得到氧化鋁。生產(chǎn)方式主要分為堿法、酸法以及電熱法，其中堿法是現(xiàn)代化的工業(yè)中最常用的方法。利用堿法生產(chǎn)氧化鋁是利用NaOH或Na2CO3對(duì)鋁土礦進(jìn)行處理，讓礦石中的氧化鋁與堿產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而制成鋁酸鈉溶液。礦石中的鐵、鈦、二氧化硅等元素成為不溶性的化合物進(jìn)入到固體殘?jiān)?dāng)中，這些殘?jiān)c氧化鐵產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)后變成磚紅色的赤泥。將赤泥從固體殘?jiān)蟹蛛x出來剩下的鋁酸鈉溶液經(jīng)過凈化后，析出氫氧化鋁，再將氫氧化鋁與堿液分離，經(jīng)過洗滌和焙燒后，得到的最終產(chǎn)物為氧化鋁。氧化鋁廠中用到的生產(chǎn)設(shè)備有破碎及磨粉設(shè)備、固體輸送設(shè)備、煅燒設(shè)備、濕法流體生產(chǎn)設(shè)備、環(huán)保收塵設(shè)備、風(fēng)動(dòng)力設(shè)備、熱交換設(shè)備。

1 氧化鋁生產(chǎn)簡介

①氧化鋁生產(chǎn)方法氧化鋁生產(chǎn)方法大致可分為四類，即堿法、酸法、酸堿聯(lián)合法和熱法。但目前用于工業(yè)生產(chǎn)的幾乎全屬于堿法。堿法生產(chǎn)氧化鋁，是用堿(NaOH或Na2CO3)來處理鋁礦石，使礦石中的氧化鋁轉(zhuǎn)變成鋁酸鈉溶液。礦石中的鐵、欽等雜質(zhì)和絕大部分的硅則成為不溶解的化合物，將不溶解的殘?jiān)?由于含氧化物而呈紅色，故稱為赤泥)與溶液分離，經(jīng)洗滌后棄去或綜合利用，以回收其中的有用組分。純凈的鋁酸鈉溶液分解析出氫氧化鋁，經(jīng)與母液分離、洗滌后進(jìn)行焙燒，得到氧化鋁產(chǎn)品。分解母液可循環(huán)使用，處理另外一批礦石。②氧化鋁生產(chǎn)工藝堿法生產(chǎn)氧化鋁又分為拜耳法、燒結(jié)法和拜耳一燒結(jié)聯(lián)合法等多種流程。a.拜耳法拜耳法是拜耳(K. J. Bayer)于1889 - 1892年提出的，因此稱之為拜耳法。拜耳法的實(shí)質(zhì)就是如下的化學(xué)反應(yīng)在不同的條件下交替進(jìn)行:

該反應(yīng)過程為可逆反應(yīng)，反應(yīng)方向的不同形成了拜耳法的兩大基本過程:分解與溶出。常溫下向飽和的鋁酸鈉溶液中添加氫氧化鋁作為晶種，不斷攪拌，溶液中的氧化鋁便以氫氧化鋁形式逐漸析出，該過程即為晶種分解過程，上述化學(xué)反應(yīng)向左進(jìn)行。析出大部分氫氧化鋁后的溶液稱為分解母液，在高溫的條件下，分解母液可以溶出鋁土礦中的氧化鋁水合物，此時(shí)化學(xué)反應(yīng)向右進(jìn)行，該過程為溶出過程。拜耳法適用于處理低硅鋁土礦，特別是在處理三水鋁石型鋁土礦時(shí)，具有流程簡單、成本低、能耗低、產(chǎn)品質(zhì)量好等其它方法無可比擬的優(yōu)點(diǎn)。目前，全世界每年絕大部分的氧化鋁和氫氧化鋁是采用拜耳法生產(chǎn)的。但是，我國鋁土礦資源的特點(diǎn)是高鋁、高硅，鋁硅比低，它不適合直接采用拜耳法處理。針對(duì)我國中低品位一水硬鋁石的資源特點(diǎn)，我國鋁業(yè)界進(jìn)行了大量卓有成效的研究工作，開發(fā)出成本低、效益好的生產(chǎn)工藝，如選礦一拜耳法、石灰拜耳法。b.燒結(jié)法燒結(jié)法是薩特里在1858年提出來并經(jīng)后人逐步改進(jìn)而形成的。其基本原理為:用碳酸鈉和石灰石按一定比例與鋁土礦燒結(jié)，得到鋁酸鈉(Na2O·A12O3),鐵酸鈉(Na2O·Fe2O3)、原硅酸鈣(2CaO·SiO2)和鈦酸鈣(CaO·TiO2)等燒結(jié)產(chǎn)物。將燒結(jié)產(chǎn)物用水或稀堿液溶出時(shí)，鋁酸鈉溶解進(jìn)入溶液，鐵酸鈉水解NaOH和Fe2O3·H2O沉淀，而原硅酸鈣和欽酸鈣不溶，成為泥渣分離出去;向得到的鋁酸鈉溶液中通入CO2進(jìn)行碳酸化分解，析出氫氧化鋁，碳分母液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后再返回配料燒結(jié)，循環(huán)使用。燒結(jié)法適用于鋁硅比相對(duì)較低的鋁土礦，流程較復(fù)雜，能耗高，產(chǎn)品質(zhì)量低于拜耳法。c.拜耳一燒結(jié)聯(lián)合法拜耳法和燒結(jié)法是目前工業(yè)上生產(chǎn)氧化鋁的主要方法，它們各有其優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模比較大時(shí)，采用拜耳法和燒結(jié)法的聯(lián)合生產(chǎn)流程，可以取長補(bǔ)短，兼有兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，能夠充分利用鋁土礦資源，獲得比單一方法更好的經(jīng)濟(jì)效益。聯(lián)合法可以分為并聯(lián)、串聯(lián)和混聯(lián)三種基本流程。并聯(lián)法可以在處理優(yōu)質(zhì)鋁土礦的同時(shí)處理一部分低品位鋁土礦，降低堿在生產(chǎn)成本中的比例，減少有機(jī)物對(duì)拜耳法的影響，有利于制取砂狀氧化鋁。其主要缺點(diǎn)是工藝流程復(fù)雜，拜耳法系統(tǒng)的循環(huán)堿量有一定程度增加。串聯(lián)法除了具有并聯(lián)法的一些主要優(yōu)點(diǎn)外，對(duì)鋁土礦采用了拜耳法和燒結(jié)法兩種方法提取其中的氧化鋁，氧化鋁的總回收率高。但串聯(lián)法也有一些明顯的缺點(diǎn):拜耳法和燒結(jié)法對(duì)生產(chǎn)流程均有重要影響，生產(chǎn)控制比較困難;拜耳法赤泥爐料燒結(jié)難度較大;流程中硫酸鈉難以去除等。我國鋁土礦特點(diǎn)是高硅低鐵，礦石難以溶解，并且成分不一。

2 氧化鋁廠生產(chǎn)設(shè)備安裝過程中存在的隱患

2.1 安裝人員的未按照規(guī)程施工

相關(guān)工作人員的標(biāo)準(zhǔn)化操作是實(shí)現(xiàn)設(shè)備安裝的關(guān)鍵因素，球磨機(jī)作為氧化鋁生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備之一，在進(jìn)行該設(shè)備的安裝時(shí)，存在的安全隱患主要體現(xiàn)如下三個(gè)方面。①由于安裝人員之間的專業(yè)水平差距較大，導(dǎo)致安裝進(jìn)度參差不齊，一些工作人員為了提高安裝速度，直接忽略掉很多關(guān)鍵步驟，未嚴(yán)格的遵循規(guī)則安裝，造成設(shè)備后期運(yùn)行故障。②由于工作量相對(duì)繁重，一些人員對(duì)安裝過程存在僥幸心理，為了盡快安裝而進(jìn)行了錯(cuò)誤的操作。③在設(shè)備安裝時(shí)無明確的合理性安排，不以設(shè)備后期的穩(wěn)定運(yùn)行為目的，對(duì)安裝操作隨意進(jìn)行。

2.2 老廠技術(shù)、設(shè)備陳舊 ,生產(chǎn)方法亟需新的突破

目前 ,我國氧化鋁工業(yè)采用的生產(chǎn)方法有燒結(jié)法、混聯(lián)法和拜耳法三種 ,其中燒結(jié)法占20.2%, 混聯(lián)法占69.4%,拜耳法10.4%而世界上氧化鋁的90%以上是采用拜耳法生產(chǎn)的。雖然從始至今拜耳法在流程上并沒有大的原則性改變 ,但是由于裝備水平和技術(shù)水平不斷提高 ,其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)顯著改善 ,在降低能量消耗和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率方面 ,取得了顯著成效。而我國早期投產(chǎn)的山東鋁廠、鄭州鋁廠和貴州鋁廠 ,其技術(shù)裝備水平相對(duì)落后。幾十年來 ,雖經(jīng)過幾次技術(shù)改造 ,但都是利用原有技術(shù)的小規(guī)模重復(fù)擴(kuò)建。經(jīng)過多年的生產(chǎn) ,許多設(shè)備已陳舊不堪 ,有些設(shè)備已超期服役多年 ,亟需用現(xiàn)代化的氧化鋁技術(shù)進(jìn)行改造。就我國氧化鋁的生產(chǎn)方法而言 ,考慮到我國的鋁土礦多為一水硬鋁石型 ,氧化鋁含量高 ,硅的含量也高 ,鋁硅比4～6之間的中等品位鋁礦儲(chǔ)量占有相當(dāng)?shù)谋壤?。?jīng)過多年的生產(chǎn)實(shí)踐和以往多次論證表明 ,不宜直接采用國外普遍使用的拜耳法 ,而一直采用流程復(fù)雜 ,投資、成本均較高的燒結(jié)法或聯(lián)合法。

2.3 環(huán)境污染

氧化鋁生產(chǎn)中要排出大量的廢渣赤泥, 廢水和廢氣 ,生產(chǎn)過程的噪音、粉塵都對(duì)人體有嚴(yán)重的危害 ,同時(shí)破壞環(huán)境 ,損害農(nóng)作物, 世界各國對(duì)此都十分重視。國外用赤泥做建筑材料、各種材料的添加劑 、吸附劑、修筑公路或經(jīng)處理后造地復(fù)墾 。而我國氧化鋁廠產(chǎn)生的赤泥, 目前基本上采用筑壩堆放 ,占用大量土地, 還會(huì)對(duì)農(nóng)田造成污染。國外生產(chǎn)中的粉塵 、廢水 、廢氣的排放均要嚴(yán)格檢測(cè), 處理后達(dá)標(biāo)排放,廢水處理后循環(huán)使用, 實(shí)現(xiàn)零排放 , 噪音超標(biāo)的崗位,操作檢修等人員, 一律要帶上耳膜保護(hù)器。在這些方面 ,我們?nèi)源嬖谝欢ǖ牟罹?。

3 針對(duì)設(shè)備在安裝中存在的隱患進(jìn)行解決方法的設(shè)計(jì)

3.1 加強(qiáng)安裝前期準(zhǔn)備階段的質(zhì)量把控

若要解決安裝重型板式給料機(jī)過程中無明確安裝機(jī)制的構(gòu)建的問題，首先應(yīng)建立嚴(yán)格的安裝標(biāo)準(zhǔn)，在每一個(gè)安裝環(huán)節(jié)均進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量把控，對(duì)安裝材質(zhì)進(jìn)行前期的抗壓抗熱監(jiān)測(cè)，滿足氧化鋁廠的生產(chǎn)環(huán)境的前提下，根據(jù)設(shè)備安裝標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行設(shè)備零部件的采購，加強(qiáng)氧化鋁廠生產(chǎn)設(shè)備在安裝前期準(zhǔn)備階段的質(zhì)量把控。

3.2 建立氧化鋁廠生產(chǎn)設(shè)備安裝工程質(zhì)量保證體系

建立氧化鋁廠生產(chǎn)設(shè)備安裝工程質(zhì)量保證體系是為了讓質(zhì)量決策體系、操作質(zhì)量體系、技術(shù)體系以及質(zhì)檢體系正常的運(yùn)行，并各司其職，建立相應(yīng)的獎(jiǎng)懲機(jī)制，保證工程質(zhì)量的優(yōu)良。在工程實(shí)施之前，首先要根據(jù)具體的工藝要求以及氧化鋁廠自身的實(shí)際情況，制定一份完整的、詳細(xì)的工程創(chuàng)優(yōu)規(guī)劃，將規(guī)劃細(xì)分到每一個(gè)項(xiàng)目部門、施工部門、施工班組及個(gè)人，并將每個(gè)人的收入與實(shí)際實(shí)施的質(zhì)量指標(biāo)掛鉤，以此增加施工人員的責(zé)任感和自覺性 。嚴(yán)格遵守相關(guān)制度，將質(zhì)量管理工作做到規(guī)范化、制度化。同時(shí)定期進(jìn)行檢查工作，堅(jiān)持做到公司每月檢查一次，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人每周檢查一次，對(duì)每次檢查的工程質(zhì)量情況進(jìn)行及時(shí)的整理并匯報(bào)，對(duì)優(yōu)秀員工采取獎(jiǎng)勵(lì)措施，對(duì)工作較差的員工采用適當(dāng)?shù)膽土P機(jī)制，讓工程的總體質(zhì)量得到有效地控制。嚴(yán)防生產(chǎn)設(shè)備關(guān)卡，設(shè)備無合格證不采購、不進(jìn)廠。保證每一份工程的數(shù)量、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)的規(guī)范，不清楚不開工。設(shè)備的復(fù)檢單也應(yīng)經(jīng)過工程技術(shù)人員的審核簽字后才可以用于安裝工程當(dāng)中。同時(shí)還要加強(qiáng)對(duì)出入庫手續(xù)的管理力度，采購入庫的設(shè)備必須經(jīng)過嚴(yán)格的驗(yàn)收，對(duì)于設(shè)備規(guī)格及數(shù)量不符合質(zhì)檢要求的也不允許入庫驗(yàn)收。

3.3 用新的生產(chǎn)方法擴(kuò)建或改造現(xiàn)有企業(yè)

我國生產(chǎn)的氧化鋁 , 90%以上是用燒結(jié)法和混聯(lián)法生產(chǎn)的。在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)條件下 ,我國氧化鋁生產(chǎn)成本曾居于國際鋁工業(yè)的前列。80年代初、中期 ,山東鋁廠和鄭州鋁廠的成本在世界氧化鋁行業(yè)中是較低的。但在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下 ,靠那種無償占用投資 ，用較高的能源消耗換取較低的氧化鋁成本的做法已經(jīng)行不通了。在氧化鋁廠的建設(shè)與生產(chǎn)中 ,必須考慮用最低的投資 ,最少的能源消耗取得較低的生產(chǎn)成本 ,進(jìn)而取得較強(qiáng)的競爭能力。通過對(duì)氧化鋁生產(chǎn)方法的對(duì)比分析 ,表明串聯(lián)法在改造和擴(kuò)建現(xiàn)有氧化鋁企業(yè)中具有特殊經(jīng)濟(jì)意義。串聯(lián)法與燒結(jié)法相比 ,單位投資低8% , 與混聯(lián)法相比,單位投資低5.6%;每噸氧化鋁的制造成本 ,串聯(lián)法比燒結(jié)法低298元 ,比混聯(lián)法低162元;串聯(lián)法方案的財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值率為0.39,高于燒結(jié)法方案的凈現(xiàn)值率(0.06)和混聯(lián)法方案的凈現(xiàn)值率(0.24),表明串聯(lián)法方案有著巨大的經(jīng)濟(jì)潛力 ,應(yīng)當(dāng)引起高度重視。

4 結(jié)語

通過上述對(duì)氧化鋁廠生產(chǎn)設(shè)備安裝工程的質(zhì)量控制措施，按照相關(guān)技術(shù)要求，利用人才優(yōu)勢(shì)，發(fā)揮其技術(shù)專長，做到規(guī)范化、制度化、標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)備安裝工程，并在實(shí)際操作的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置典型示范作業(yè)面，創(chuàng)造出更加優(yōu)質(zhì)的工程，為后續(xù)的氧化鋁工藝制作奠定基礎(chǔ)，也為整體工藝流程創(chuàng)造出更多的利用價(jià)值，以此促進(jìn)氧化鋁工藝施工控制水平的提升。