混联法氧化铝厂的改进与优化

混联法氧化铝厂的改进与优化来源：中国选矿技术网我国铝土矿资源的特点决定了目前我国氧化铝生产工艺以混联法为主的局面。在我国的六大氧化铝厂中有三个混联法厂，其产量已占我国氧化铝总产量的60%以上，中州铝厂也将发展为联合法。混联法生产工艺的优点在于氧化铝的总回收率高，碱耗低。但混联法工艺流程复杂，拜耳法系统和烧结法系统互相牵制，往往某一工序的不正常情况会迅速波及到其他相关工序甚至整个生产过程，使得拜耳法系统和烧结法系统均不能最大限度低发挥各自的潜力。那么，对我国现有混联法工艺如何改进，对其技术经济指标如何优化，以有效提高我国现有混联法工艺的产量，降低生产成本，是氧化铝界亟待解决的重要问题，对此，许多专家都提出了很好的见解。一、并行法氧化铝生产工艺并行法，也有人称为现代并联法、选矿并联法或并列法。在并行法氧化铝生产工艺中，拜耳法部分采用强化溶出技术，处理较高品位的铝土矿，拜耳法赤泥直接外排；烧结法部分采用富矿强化烧结法处理高品位铝土矿，烧结法精液全部进行碳酸化分解，烧结法赤泥也直接外排。并行法氧化铝生产新工艺的原则流程见图1。图1并行法氧化铝生产新工艺工艺原则流程在联合法生产工艺中，不论是串联法、并联法或者是混联法，“联”的实质都是需要通过烧结法系统向拜耳法系统补碱。实际上，由于电解制得的液体苛性钠与固体Na2CO3碱粉的价格差在逐步缩小，根据目前的价格，在联合法工艺中的拜耳法部分采用液体苛性钠补碱，比采用固体碳酸钠通过烧结法系统补碱，在经济上有明显的优越性。拜耳法系统采用液体烧碱补碱，烧结法系统精液全部进行碳酸化分解，因碳分分解率高于种分分解率，所以可提高全系统的总产量。这一点对我国目前的氧化铝产量离国民经济发展的要求有较大缺口的现状有着积极的意义。因此，并行法氧化铝生产工艺可使拜耳法系统和烧结法系统做到真正意义上的独立运行，并而不联，最大限度地发挥各自的优势。并行法氧化铝生产工艺的主要特点如下。（一）使产量进一步提高在并行法氧化铝生产新工艺中，无需通过烧结法精液的晶种分解实现拜耳法系统的补碱。烧结法精液全部碳酸化分解，由于碳分分解率明显高于种分分解率，所以采用并行法新工艺，可提高烧结法系统的产量。在并行法新工艺中，通过直接补入烧碱来实现对拜耳法系统的补碱，可使拜耳法系统配矿用母液的NK浓度和αK较高，进而使拜耳法配矿量增加，提高循环效率，所以采用并行法氧化铝生产工艺也可提高拜耳法产量。（二）使拜耳法母液中的碳酸钠及硫酸钠维持在较低水平由于拜耳法系统直接采用液体烧碱补碱，完全避免了烧结法的Na2CO3及Na2CO4流入拜耳法系统，所以有利于拜耳法系统母液中的碳酸钠及硫酸维持在较低水平，进而有利于拜耳法溶出料浆自蒸发工序、晶种分解工序及种分母液蒸发工序的稳定操作，有利于种分母液蒸发工序降低能耗、提高产能。（三）最大限度地发挥拜耳法系统及烧结法系统各自的优势在并行法新工艺中，拜耳法系统和烧结法系统并而不联，相对独立，互不牵制，可以充分发挥各自的优势。（四）拜耳法系统与烧结法系统互补可以根据生产经营的具体情况，拜耳法系统与烧结法系统互补。如在并行法氧化铝生产新工艺中，拜耳法系统无需设立专门的碳酸盐苛化工序，可将拜耳法种分母液蒸发析出的碳酸钠直接送入烧结法系统用于生料浆的配制。又如，碳酸化分解的氢氧化铝可送去做拜耳法种分的晶种，等等。但是，我国铝土矿主要是中低品位的，而且这些年铝土矿逐渐在贫化，并行法中拜耳法与烧结法都要求较高品位的铝土矿，这就存在资源不足的问题。如果采用选矿拜耳法与选矿烧结法并行，又存在氧化铝收率低、矿耗大、成本增加和资源浪费的问题。二、串联法氧化铝生产工艺我国对串联法的向往已经几十年了，早在20世纪50年代中期山东铝厂二期扩建时，就考虑过串联法方案。50年代末。原郑州铝厂原来设计也是串联法，处理河南巩县铝硅比4～5的小关铝土矿。1960年拜耳法系统试车失败后，增建了碳酸化分解和碳分母液蒸发两个工序，形成了完整的烧结法系统，并于1965年顺利投产。拜耳法系统经过改革后于1966年2月试车成功，后来就形成并完善了我国原郑州铝厂独有的混联法生产流程。后来推广到原贵州铝厂（1989年）和原山西铝厂（1992年）。原郑州铝厂的混联法，其中拜耳法系统一直是用铝硅比大于10的优质铝土矿，随着其铝硅比的下降，经济的拜耳法比例将减少，烧结法比例增加，导致能耗增加，成本提高。随着氧化铝生产的进行，我国铝土矿逐渐贫化，混联法生产的各项指标将恶化，特别是进入20世纪90年代以后，串联法显示了强大的竞争力。串联法流程的实质在于，全部矿石先用经济的拜耳法处理，回收绝大部分氧化铝，然后用烧结法处理拜耳法赤泥，回收大部分的碱和小部分氧化铝，烧结法溶液经脱硅后进入拜耳法系统，溶液蒸发析出的一水苏打返回烧结法系统配料。串联法工艺流程如图2所示。图2串联法工艺流程用串联法处理我国中等品位矿石，比混联法优越。串联法流程简单，拜耳法生产比例高，碱耗低，弃赤泥量少，投资省，成本低，操作容易。串联法与混联法各项指标的比较见表1。表1串联法和混联法比较名称混联法串联法拜耳法烧结法建设规模/（×104t/a）6060矿石品位A/S5.724.515.17矿石氧化铝含量/%65.1962.5764.12产品比例拜∶烧/%59∶4177∶23氧化铝总回收率/%92.192.7碱耗/（GJ/tOA）8573能耗/（GJ/tOA）32.627.6弃赤泥量/（kg/tAO）1.121.031弃赤泥含碱/%2.672.1可比成本/（元//tAO）903849串联法主要优点如下。（一）先以较简单的拜耳法处理矿石，最大限度地提取矿石中的氧化铝，然后再用烧结法回收拜耳法赤泥中的Al2O3和Na2O，能耗低的拜耳法产品比例可达70%以上。因此，可降低氧化铝生产的综合能耗，Al2O3的总回收率比较高，碱耗也可降低。表2给出了几种氧化铝生产方法氧化铝收率和成本的比较。表2几种氧化铝生产方法氧化铝收率与成本的比较混联法选矿拜耳法石灰拜耳法串联法氧化铝回收率/%矿耗/（t/tAO）制造成本比较/（元/tAO）91.01.61326.072.62.1121671.72.1113391.71.61272（二）由于矿石中的大部分Al2O3，是由加工费用和投资费都较低的拜耳法提取，总的产品成本可大幅度降低。（三）串联法与混联法比较，由于采用单一品位的铝土矿，易于实现矿石的调配和均化，同时也可以适当放宽拜耳法的溶出条件和要求。串联法的主要缺点在于：拜耳法赤泥炉料的烧结比较困难，而烧结过程能否顺利进行以及熟料质量的好坏又是串联法的关键；另外，当矿石中Fe2O3含量低时，还存在烧结法系统供碱不足的问题。郑州轻金属研究院等单位在实验室试验和千克规模的扩大试验的基础上，又进行了工业规模的试验。试验表明，用回转窑烧结低铝硅比拜耳法赤泥生料获得成功。所获得烧结熟料具有良好的溶出性能，溶出后的赤泥具有很好的沉降分离性能。研究表明，我国的中低品位铝土矿资源可以采用串联法工艺生产氧化铝。由表可见，目前，选矿拜耳法和石灰拜耳法与混联法相比，制造成本下降了100～200元，但氧化铝的回收率都降低了20%左右。而串联法与选矿拜耳法相比，制造成本高出约50元，比石灰拜耳法高出约140元，但其氧化铝的回收率却高出约20%。对于铝土矿资源保证程度不高的我国，这一点不应被忽视。