第3期2009年6月矿产保护与利用CO NSERVATI O N AND UT I L IZAT I O N O F M INERAL RESO URCES№.3Jun.2009低苛性比溶出在拜耳法氧化铝生产中的应用3郑朝付,李民菁,史智慧,王志勇(河南未来铝业(集团)有限公司研发中心,河南焦作,454171)摘要:铝土矿拜耳法生产氧化铝中,低苛性比溶出、种分母液参与稀释的实践增加了一条种分分解去稀释的种分母液流程,解决了低苛性比溶出技术应用的关键问题,它的应用使低苛性比溶出技术的应用成为现实。
种分母液参与稀释减少去蒸发的种分母液量,节约了能耗,降低了氧化铝生产成本,对我国的管道化拜耳法生产氧化铝具有一定的现实意义。
关键词:拜耳法氧化铝生产;种分母液;稀释;低苛性比;效率;节能中图分类号:TF821 文献标识码:B 文章编号:1001-0076(2009)03-0037-04Application of Lower Caustic M olecular Ratio D igestion i n Bayer ProcessZHEN G Chao-fu,L I M in-jing,SH I Zhi-hui,et al.(R e sea rch and D e ve l o pm en t C en te r o f He’na n W e ila iA lum in i um I ndu s try(G r o up)Co.,L td,J iao zuo,He ’nan454171,C h ina)Abstract:I n Bayer p r ocess with bauxite,l ower caustic moecular rati o digesti on technol ogy app lica2ti on was made possible by diluti on of digesting pul p with seeded p reci p itati on s pent liquors.Due t odiluti on of digesting pul p with seeded p reci p itati on s pent liquors,the seeded p reci p itati on s pent liq2uors evaporated were decreased and energy consu mp ti on and p r oducti on cost reduced.The p r ocessi m p r ove ment in Bayer p r ocess contributed t o the existing alu m ina p r oducti on p ractices.Key words:Bayer alum ina’s p r oducti on p r ocesss;seeded p reci p itati on s pent liquors;diluti on;l ower caustic moecular rati o;efficiency;saving energy1 前言近年来,随着我国管道化溶出技术在拜耳法氧化铝生产过程的逐步成熟,由于管道化溶出具有导热性能好、传热系数高、溶出时间短、溶出率高、单位容积产能高、溶出苛性比低、改善赤泥的沉降性能等特点,使得溶出器组间接加热等拜耳法氧化铝溶出技术,逐步被管道化溶出技术所代替。
但是由于传统理念的束缚,稀释技术和分离沉降思路一直停留在传统状态,从而造成管道化溶出所具有的技术优点没有被充分挖掘,而是沿着传统的稀释模式,采用传统溶出苛性比,形成高苛性比稀释料浆的思路运行。
为改变这种状况,充分发挥管道化溶出技术的优势,河南未来铝业集团在低苛性比溶出、种分母液参与稀释方面进行了大胆的实践:在配料阶段适当增加管道化溶出配料固体含量(以下简称固含),得到需要的溶出料浆,使溶出设备的效率得到明显的提高;在种分母液处理上,增加回流工艺,形成种分3收稿日期:2008-08-15;修回日期:2009-01-31作者简介:郑朝付(1967-),男,河南唐河人,工程师,大学本科,现在河南未来铝业(集团)有限公司研究发展中心主要从事氧化铝生产与技术管理、新工艺研究。
母液参与稀释,通过蒸发、配料进入溶出的回头氧化铝和碱量显著减少,提高了系统的循环效率,减轻了母液蒸发的负担,提高了系统的产能,降低了单位能耗,使氧化铝生产成本进一步降低。
实践表明:低苛性比溶出、种分母液参与稀释配料是可行的,对管道化溶出拜耳法生产氧化铝的生产具有重要的现实意义。
2 管道化溶出拜耳法氧化铝生产中的一些说明2.1 溶出苛性比的控制和分析传统拜耳法氧化铝生产工艺的溶出苛性比值为1.40～1.60[1],正常的苛性比使用范围基本在1.45～1.55。
杨重愚[2]充分论述了管道化溶出的优点,提出管道化溶出在不影响溶出率的情况下可以得到苛性比1.35～1.40的溶出料浆。
毕诗文等[3]提出管道化溶出可以得到苛性比低到1.4～1.45的溶出液。
根据文献查找的结果,目前低苛性比管道化溶出还处在理论研究阶段,没有在国内生产中得到实施。
种分母液参与稀释配料是传统烧结法的生产工艺;由于低苛性比管道化溶出没有在国内生产中得到实施,因此,种分母液参与稀释配料管道化溶出拜耳法生产氧化铝技术也没有得到实施。
毕诗文等[3]提到,为了防止低苛性比管道化溶出液在进入种分前发生大量的水解,可以往第一次赤泥洗涤槽中加入适量的种分母液,以提高溶液苛性比,保证溶液有足够的稳定性。
河南未来铝业集团采用管道化溶出拜耳法生产工艺,在文献[1～3]理论的基础上,率先提出并应用低苛性比溶出、种分母液参与稀释配料的拜耳法生产工艺,经过近年来的实践,效果良好。
经过研究、试验及生产发现在苛性比1.35～1.40之间管道化溶出是比较合适的,此时溶出料浆的固相铝硅比及固相的氧化铝百分含量与苛性比在1.40～1.60时基本一致;而苛性比低于1.35,溶出料浆和固相铝硅比及固相氧化铝百分含量不易控制。
为了实现低苛性比溶出,保证赤泥的分离洗涤时溶液有足够的稳定性,种分母液参与稀释配料是必需的,所用的种分母液的量在15%左右,精液苛性比值相应降低0.1左右,有助于提高种分分解率。
2.2 赤泥沉降的状态和分析近年来的管道化溶出生产过程实践证明,稀释料浆苛性比控制很重要,如果稀释料浆苛性比较低,稀释后料浆容易发生水解,沉降槽溶液发生跑浑现象,精液会出现透明度差,甚至白色浑浊现象,精液通过能力差。
在实际生产中,稀释料浆苛性比在1.42～1.48之间时,沉降槽赤泥沉降良好,精液清亮透明,浮游物在正常范围内,不发生明显的氧化铝水解现象,精液通过能力强。
3 种分母液参与稀释调整溶液苛性比一个好的工艺方法需要有相应的工艺流程去适应,要让获得的溶出料浆苛性比变成1.42～1.48,仅靠赤泥洗涤过程形成的一次洗液是不够的。
我们从烧结法种分母液回流作溶出液的调整液的方法中得到启迪,经过不断的探索和研究,确定增加了一条从氢氧化铝分离到溶出料浆稀释的种分母液流程,直接把种分母液送到稀释工序参与高压溶出料浆的稀释。
由于种分母液的苛性比和氧化铝含量比较高,可以达到苛性比2.8以上,A l2O3含量80～90g/ L,可以合理搭配种分母液和一次洗液的量,很轻松地达到所需要的苛性比值范围料浆。
由于河南未来铝业集团生产的氢氧化铝粒径大,d50在65～75μm,种分母液中的浮游物比较低,不到0.2g/L,在稀释过程中,种分母液加入在一次洗液的加入之前;此外由于溶出料浆的温度在100℃以上,所以种分母液中的少量氢氧化铝很快被料浆溶解,不影响整个稀释过程的正常进行。
我们查阅了大量的文献,调查了国内氧化铝生产厂家,没有发现将种分母液真正应用参与溶出料浆稀释的生产模式,本文所述的生产实践,开创了低苛性比溶出、种分母液回流参与溶出料浆稀释配料的管道化溶出拜耳法生产氧化铝实践的先河。
4 种分母液参与稀释的流程与传统流程的对比4.1 两种拜耳法氧化铝生产工艺流程图使用传统稀释过程的拜耳法氧化铝生产工艺流程,见图1,使用种分母液参与稀释的拜耳法氧化铝生产工艺流程,见图2。
83矿产保护与利用 2009年图1 传统稀释过程的拜耳法氧化铝生产工艺流程4.2 两种拜耳法氧化铝生产工艺流程的对比从图1和图2对比可以看出:(1)种分母液参与稀释的拜耳法氧化铝生产工艺程流程比传统工艺流程多了一条氢氧化铝分离到溶出料浆稀释的种分母液回流管道,从而实现种分母液参与稀释配料。
(2)种分母液参与稀释的工艺流程采用的原矿浆配料固含要高一些,以便实现低苛性比溶出。
(3)种分母液参与稀释的工艺流程溶出料浆苛性比为1.35～1.40,而传统流程控制在1.40～1.60[1],前者比后者低得多。
图2 种分母液参与稀释的拜耳法氧化铝生产工艺流程4.3 两种拜耳法氧化铝生产工艺指标对比低苛性比溶出、种分母液参与溶出料浆稀释拜耳法氧化铝生产工艺与传统拜耳法氧化铝生产工艺指标对比见表1。
从表1中可以看出:(1)低苛性比溶出、种分母液参与稀释配料,溶出料浆的苛性比为1.38,传统生产过程的溶出料浆苛性比为1.53,差异比较大;但是矿石单耗相差很小,溶出固相的A /S 差别不大,说明溶出效果相当。
实践证明,赤泥沉降没有明显变化,可以很好满足生产要求。
93第3期 郑朝付等:低苛性比溶出在拜耳法氧化铝生产中的应用表1 两种拜耳法氧化铝生产工艺指标对比项目种母参与稀释工艺传统工艺铝土矿消耗量(t/t.Al(OH)3)1.2281.224原矿浆固含(g/L)227203循环母液Na2O k223.5220.7溶出液苛性比值1.381.53溶出固相A/S1.281.27一次洗涤溢流A l2O3(g/L)48.347.5精液流量(m3/h)158137精液苛性比值1.491.57精液A l2O3浓度(g/L)162.6156.9种母浓度Na2O k(g/L)153.8154.0种母浓度A l2O3(g/L)92.589.9种母去蒸发流量(m3/h)104122 (2)种分母液参与稀释的生产过程与传统工艺相比,在循环母液苛碱浓度相差不大的情况下,原矿浆的固含高出10%左右,提高了碱的使用效率。
(3)种分母液参与稀释的生产过程与传统工艺相比,精液量增加了10%以上,种分母液去母液蒸发的流量减少了10%以上,赤泥洗涤溢流的A l2O3浓度稍有提高,影响不大。
(4)种分母液参与稀释的生产过程与传统工艺相比,精液的浓度A l2O3高出5.7g/L;精液流量增大了21m3/h;种分母液中的A l2O3浓度提高了2.6 g/L。