拜耳法生产氧化铝低压蒸汽综合节能探讨

杨碧勇

中国铝业广西分公司广西平果县531400

摘要：本文针对拜耳法生产氧化铝低压蒸汽综合节能，结合实际案例，在简要阐述拜耳法生产氧化铝低压蒸汽能耗现状的基础上，深入分析了节能降耗措施。得出综合节能技术和相关措施，能有效较低拜耳法生产氧化铝低压蒸汽的耗能和生产成本的结论，希望对相关单位有一定帮助。

关键词：拜耳法；氧化铝；低压蒸汽系统；综合节能

引言：

近年来，我国社会经济取得了长足的发展，我国氧化铝工业蓬勃发展，调查研究表明，截止2017年底，我国氧化铝产量占世界总氧化铝产量的50%以上。拜耳法在氧化铝生产过程中，具有流程短、成本低、耗能低、污染小的优势，我国数氧化铝生产企业仍然低压蒸汽系统，但综合节能方面还有待进一步提高。因此，本文基于实际案例，对拜耳法生产氧化铝低压蒸汽综合节能措施做了如下分析。

1、案例分析

某氧化铝生产企业，在2010年前由于铝矿石的品位比较低，长期以来一直采用碱灰烧结法生产氧化铝。但随着氧化铝用量的增加，此种传统生产方法难以满足具体需求，从2011年开始采用更加先进的低温蒸汽拜耳法生产工艺，从2011年~2017年，经过多次扩建完善，逐步形成了年产量125万吨的生产能力。工艺能耗从764.25kg/t三氧化二铝，降低到324.65kg/t三氧化二铝，能耗降低了42.5%。但和发达国家相比，在工艺流程、能耗、成本等方面还存在较大差距，亟需通过科学合理的综合节能措施，来实现优质、高效、高产低耗的生产工艺。

2、拜耳法生产氧化铝低压蒸汽能耗现状

2.1氧化铝生产能源消耗情况

就该氧化铝生产企业而言，生产氧化铝的工艺能耗高达765.25kg/t三氧化二铝，自从采用拜耳法生产后，各项技术愈发先进，能源消耗管理水平逐渐提高，大大降低了能源的消耗，到2017年下降到了324.65kg/t三氧化二铝【1】，具体情况表1所示：

表12010年~2017年氧化铝生产能源消耗情况表

从表1中可以清楚看出，自从采用拜耳法生产氧化铝后，生产工艺能耗逐年下降，

2.2拜耳法生产氧化铝生产工艺能耗分布情况

多年生产经验表明，在拜耳法生产氧化铝时能源消耗包括：水资源、电力、蒸汽资源、燃油等。主要体现在电力和蒸汽资源的消耗上。2015年、2016年、2017年拜耳法生产氧化铝工艺消耗情况如表2所示：

表2近三年拜耳法生产氧化铝工艺消耗情况表

从表2中可以清楚看出，电力能源的消耗占据总工艺能耗12.3%，蒸汽能源的消耗占87.5%，因此，在拜耳法生产氧化铝工艺能耗方案和策略制定过程中，就必须从降低电力和蒸汽的消耗中入手，才能达到节约能源的目的【2】。

2.3各生产工序能源的消耗分布

和其他生产工艺相比，拜耳法生产氧化铝的工艺相对比较简单，大体上可以分为四道工序，即：溶出、沉降、分解、蒸发四道工序，溶出工序中包含铝土矿破碎、矿浆磨制；沉降工序包括过滤、赤泥分离；分解工序包括分离和洗涤。就2017年拜耳法生产氧化铝各工序的能源消耗情况为：溶出消耗能源占总能源的51.36%，沉降消耗占总能源的11.75%，分解消耗占总能源的6.91%，蒸发消耗占总能源的28.91%，其他消耗占总能源的1.06%。

3、拜耳法生产氧化铝低压蒸汽综合节能措施

3.1合理降低蒸汽消耗量

根据2017年该氧化铝生产企业各道工序能源消耗情况而言，其中溶出和蒸发这两道工序占总能耗的80.27%。需要通过先进的技术和高端装备来降低这两道工序中蒸汽的消耗量，把直接加热系统升级改造为间接加热系统，尽量采用多效蒸发技术。就我国目前各大氧化铝生产企业拜耳法工艺而言，超过85%企业蒸汽机组均为5效或者6效，也有采用蒸汽耗能较高的3效和4效蒸汽机组【3】。蒸发1t水所消耗的一次蒸汽量而言，单效蒸汽机组蒸汽消耗量为1.2t；2效蒸汽机组蒸汽消耗量为0.64t；3效蒸汽机组蒸汽消耗量为0.4t，4效、5效、6效蒸汽机组蒸汽消耗量为0.3t、0.27t、0.25t。从这几组数据中可以看出，当5效蒸汽机组改为6效蒸汽机组时，可节约蒸汽约7%。6效管式降膜蒸发器工艺流程图如图1所示：

图16效管式降膜蒸发器工艺流程图

自从该氧化铝生产企业采用6效管式降膜蒸发器工艺后，仅高压溶出和蒸发这两道工序的蒸汽消耗，降低了约75%，取得了良好的应用效果，值得其他氧化铝生产企业广泛学习和借鉴。

3.2应用自动立式叶滤机技术

该氧化铝生产企业在2012年前，仍然使用小凯立式叶滤机，过滤面积比较小，产能比较低，约为1m3精液/m2?h，且人工劳动强度比较大，能耗高。在2012年后，采用全自动立式叶滤机技术来代替小凯式叶滤机，取得了良好的消耗。应用实例表明，一台226m2的全自动立式叶滤机可取代5台小凯立式叶滤机，产量可达6~8m3精液/m2?h。同时极大的降低了员工的劳动强度，精液的浓度也大大提高，该工序电能的消耗降低了25%。

3.3重视选矿拜耳法

大量实例表明，在氧化铝生产过程中，选矿质量直接决定了氧化铝的产量和能耗，因此，必须高度重视选矿的科学性和合理性。而选矿拜耳法是通过相应的选矿技术把铝土矿中含硅矿物和含铝矿物分离，从而提高铝土矿的铝硅比，以达到提高拜耳法经济效果的目的。相关试验研究显示，铝硅比为5.6的原矿经过拜耳法选矿后，铝硅比可达到12~14，且选矿的回收率可导85%以上，拜耳法溶出液αk为1.52，赤泥中铝硅比仅为1.4，拜耳法和混联法以及烧结法相比，能号降低率可达50%以上，且生产成本投资可降低20%~30%【4】。

3.4增加原液闪蒸器

在拜耳法生氧化铝过程中，母液蒸发工艺是氧化铝生产过程中，耗汽量最大的工艺，约占总耗气量的55%左右。为切实降低该工序的耗气量，该氧化铝生产企业在2014年开始，采用提高原液温度和增加原液闪蒸器技术来降低此环节的耗气量。主要原理在高温原液在进入蒸发器前，先在一个相对比较独立的槽罐中进行一次闪蒸，促使闪出的蒸汽进入到蒸汽组末效，从而到达提高热效率，降低新蒸汽消耗的目的。

4、结束语

综上所述，本文结合实际案例，深入探讨了拜耳法生产氧化铝低压蒸汽综合节能，针对目前拜耳法生产氧化铝耗气量高的问题，通过一系列先进的技术、设备以及节能措施，氧化铝低压蒸汽综合节能效果完全可能达到国际先进水平。希望通过本文的探讨和分析，对氧化铝从业者能提供些许借鉴，实现低能耗、低成本、低投入的持续发展。

参考文献

[1]刘欣.氧化铝生产中创建资源节约型企业的实践及探讨[J].资源节约与环保,2016(05):4.

[2]李桂贤,邓邦庆,骆凤.氧化铝熟料烧成窑收尘系统节能减排技术改造[J].有色冶金节能,2015,31(04):44-46.

[3]陈湘清,陈金洲,熊道陵,钟洪鸣.拜耳法生产氧化铝中有机物脱除研究进展[J].轻金属,2014(09):23-28.