專利名稱：：氧化鋁赤泥洗滌直接加熱及分解板式換熱工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用濕法從礦石或精礦中提取金屬化合物，尤其是在無機(jī)堿溶液中的、氧化鋁赤泥洗滌直接加熱及分解板式換熱工藝。氧化鋁生產(chǎn)主要有兩種方法拜耳法和燒結(jié)法。其中拜耳法以鋁土礦、燒堿和石灰為主要原料，鋁土礦和母液經(jīng)原料磨被磨制成合格原礦漿送入溶出，在高溫高壓和高堿濃度的作用下，礦石中的氧化鋁進(jìn)入溶液，其不溶物為赤泥。溶出礦漿分離后，赤泥經(jīng)洗滌、過濾回收附堿后外排；溶液凈化后得精液。精液經(jīng)降溫后添加品種進(jìn)行分解析出氫氧化鋁，氫氧化鋁經(jīng)焙燒即得氧化鋁。分解母液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后返回原料系統(tǒng)循環(huán)使用。溶出新蒸汽冷凝水二次汽利用現(xiàn)狀以一水硬鋁石為原料的拜耳法氧化鋁生產(chǎn)過程中，溶出在高溫、高壓和高堿濃度下進(jìn)行，間接加熱溶出一般采用壓力60bar，溫度為300℃左右的新蒸汽加熱溶出。加熱后的新蒸汽冷凝水含有大量余熱，目前普遍采用將其閃蒸，得到6bar左右的二次汽，然后加以利用的辦法。具體有如下幾種并入低壓蒸汽管網(wǎng)該法是將溶出新蒸汽冷凝水閃蒸后產(chǎn)生的二次蒸汽并入低壓蒸汽管網(wǎng)，然后送往各用汽點(diǎn)。我廠設(shè)計(jì)正是采用這一方法。其優(yōu)點(diǎn)是比較充分地劑用這部分二次汽；缺點(diǎn)是低壓蒸汽管網(wǎng)壓力波動(dòng)對(duì)溶出新蒸汽冷凝水閃蒸系統(tǒng)造成影響，使生產(chǎn)難以為繼。95年氧化鋁廠投產(chǎn)初期，溶出新蒸汽冷凝水二次汽并入全廠低壓蒸汽管網(wǎng)后，就因?yàn)榈蛪赫羝麎毫Σ▌?dòng)導(dǎo)致新蒸汽冷凝水閃蒸罐壓力偏高，溶出系統(tǒng)兩次跳停，同時(shí)，冷凝水閃蒸罐振動(dòng)嚴(yán)重，其中不合格水閃蒸罐排氣管齊根部拉裂，地腳螺栓被振斷，給氧化鋁生產(chǎn)造成很大影響。直接用于預(yù)脫硅或其它用汽點(diǎn)溶出新蒸汽冷凝水閃蒸后產(chǎn)生的二次蒸汽直接用于某一用汽點(diǎn)，如脫硅。該法的優(yōu)點(diǎn)是避免了二次汽并入管網(wǎng)后由于壓力波動(dòng)帶來的不利影響；缺點(diǎn)是必須要求新蒸汽冷凝水產(chǎn)生的二次蒸汽量與用汽點(diǎn)所需的蒸汽量基本平衡，否則如果溶出新蒸汽冷凝水二次汽大于或小于用汽點(diǎn)所需的蒸汽量時(shí)，就要考慮第二個(gè)用汽點(diǎn)或從別處補(bǔ)充蒸汽，這樣又會(huì)帶來與并入低壓蒸汽管網(wǎng)同樣的問題。上述兩種方法還存在一個(gè)相同的缺點(diǎn)，就是在溶出壓煮器加熱管束破損時(shí)，二次蒸汽由于帶料只能排空，既污染環(huán)境，又造成能源的浪費(fèi)。赤泥沉降分離洗滌系統(tǒng)加熱現(xiàn)狀拜耳法赤泥沉降分離洗滌過程中，由于在線液量大，停留時(shí)間長(zhǎng)，溫度逐漸降低，溶液很容易發(fā)生水解生成氫氧化鋁沉淀，同時(shí)溫度低也影響洗滌效果，為了盡可能地減少因水解造成的氧化鋁損失，降低赤泥附堿，一般要對(duì)赤泥沉降分離系統(tǒng)進(jìn)行加熱，特別是在冬季、洗水溫度較低或停料時(shí)間較長(zhǎng)等情況下。目前國(guó)內(nèi)外氧化鋁廠沉降洗滌系統(tǒng)的加熱有以下幾種方法加熱赤泥洗水在赤泥洗水溫度較低或直接用工業(yè)上水作洗水時(shí)，洗滌之前要通入新蒸汽或二次蒸汽對(duì)赤泥洗水進(jìn)行加熱。該方法對(duì)維持沉降槽溫度有一定作用，但由于加熱能力有限，而且沉降槽溫度損失大，末次洗滌往往只有70℃左右，所以氧化鋁水解損失大，赤泥洗滌和過濾效果差，外排赤泥附堿高。沉降槽直接通入新蒸汽在赤泥洗水不能滿足赤泥分離洗滌對(duì)溫度的要求時(shí)，可以采用往沉降槽內(nèi)直接通入新蒸汽的辦法。其優(yōu)點(diǎn)是能夠提高赤泥洗滌的溫度，改善洗滌和過濾效果；缺點(diǎn)是使用一次熱源，增大鍋爐負(fù)荷。因此直接通入新蒸汽的一般只作為一種輔助加熱手段，僅在沉降槽長(zhǎng)時(shí)間停料或冬季氣溫低等情況下才使用。板式換熱器加熱洗液側(cè)流苛化或沉降槽苛化對(duì)二次洗液溫度要求較高，一般在95℃以上。而精液溫度為100～105℃，分解前需要降溫。采用板式熱交換器，使精液和二次洗液進(jìn)行熱交換，可將二次洗液溫度由80℃左右提高到95℃，滿足側(cè)流苛化或沉降槽苛化的要求。其優(yōu)點(diǎn)是較好地利用了精液的熱量；缺點(diǎn)是由于二次洗液浮游物高，板式熱交換器結(jié)疤嚴(yán)重，清理難度大，設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用高。精液降溫現(xiàn)狀拜耳法種分分解的溫度一般要求在60℃左右，而精濾后的精液溫度為100－105℃，故分解前要對(duì)精液進(jìn)行降溫。降溫方法主要有板式熱交換器降溫、真空降溫、噴淋水降溫等幾種，有時(shí)同時(shí)采用，具體視生產(chǎn)工藝流程而定。我廠設(shè)計(jì)采用的是四級(jí)板式降溫流程，其中Ⅰ級(jí)板式用赤泥二次洗液降溫，Ⅱ、Ⅲ級(jí)板式用分解母液降溫，最后一級(jí)板式用冷卻水降溫。該降溫流程精液的熱利用率較高，板式出口溫度可調(diào)節(jié)，能夠滿足分解工藝的要求。缺點(diǎn)是Ⅰ級(jí)板式二次洗液側(cè)結(jié)疤嚴(yán)重，另外母液溫度不是很高。本發(fā)明的目的主要是解決由于溶出壓煮器加熱管束泄漏造成新蒸汽冷凝水二次汽帶料以及這部分蒸汽并入全廠6bar蒸汽管網(wǎng)時(shí)冷凝水閃蒸罐振動(dòng)嚴(yán)重、罐內(nèi)壓力波動(dòng)大導(dǎo)致溶出機(jī)組跳停，使得原設(shè)計(jì)的溶出新蒸汽冷凝水二次蒸汽并入全廠6bar蒸汽管網(wǎng)的方案無法實(shí)現(xiàn)的問題。同時(shí)尋求到一種氧化鋁赤泥沉降洗滌直接加熱及分解板式換熱新工藝，這種方法既簡(jiǎn)化了工藝流程，又合理利用了溶出新蒸汽冷卻水二次蒸汽，且使蒸發(fā)原液溫度由80℃提高到92℃。本發(fā)明采取的技術(shù)方案是溶出新蒸汽冷凝水二次蒸汽用于加熱赤泥洗滌系統(tǒng)和用作蒸發(fā)熱源；赤泥沉降洗滌系統(tǒng)加熱方式采用向洗滌沉降槽直接通入二次蒸汽的方法對(duì)赤泥沉降洗滌系統(tǒng)進(jìn)行加熱；板式熱交換工藝流程采用精液全部與分解母液及水換熱。本發(fā)明主要包含三項(xiàng)內(nèi)容1、溶出新蒸汽冷凝水二次蒸汽的合理利用；2、赤泥沉降洗滌系統(tǒng)加熱方式的改變；3、板式熱交換工藝流程的改進(jìn)。以下結(jié)合附圖作詳細(xì)說明。圖1為赤泥沉淀洗滌系統(tǒng)及分解板式換熱工藝改進(jìn)前流程。圖2為赤泥沉淀洗滌系統(tǒng)及分解板式換熱工藝本發(fā)明流程。本發(fā)明的工藝為溶出新蒸汽加熱后的冷凝水含有大量的余熱，這部分冷凝水經(jīng)閃蒸后產(chǎn)生大約22t／h的二次蒸汽，其中大部分送蒸發(fā)，約占總量的60％(13t／h)，其余進(jìn)赤泥沉降洗滌系統(tǒng)。送蒸發(fā)的溶出二次蒸汽正常情況下用作強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器的加熱蒸汽，強(qiáng)制效不開時(shí)，進(jìn)Ⅱ效蒸發(fā)器。進(jìn)赤泥沉降洗滌系統(tǒng)的二次蒸汽通過蒸汽管通入各次洗滌沉降槽中，以加熱赤泥洗液，為了保證加熱效果，同時(shí)避免液面被蒸汽攪渾，蒸汽管插入槽內(nèi)的深度要合適，一般以插入液面下1．5m為宜。通入二次汽后，一、二次洗滌槽的溫度可提到95℃以下，三次洗滌槽的溫度在85℃以上(可以更高，但溫度過高會(huì)對(duì)赤泥過濾機(jī)操作不便)。在溶出出現(xiàn)加熱管束泄漏造成二次蒸汽帶料等情況時(shí)，二次汽不送蒸發(fā)，而是全部進(jìn)沉降洗滌系統(tǒng)。由于二次洗液被提溫到95℃以上，能夠滿足苛化的溫度要求，不必經(jīng)分解板式與精液換熱而直接送一次洗滌槽，因此取消原設(shè)計(jì)的Ⅰ級(jí)板式，精液熱交換由四級(jí)板式換熱改為三級(jí)，即Ⅱ、Ⅲ級(jí)仍為精液與分解母液換熱，Ⅳ級(jí)為精液與冷卻水換熱，精液溫度由Ⅳ級(jí)板式調(diào)節(jié)。騰出來的Ⅰ級(jí)板式作為備用。改為三級(jí)板式換熱后，分解母液的溫度可由原來的不足80℃提高到92℃以上。該工藝為世界首創(chuàng)，換熱后的分解母液溫度為目前國(guó)際最高水平。本發(fā)明的主要工藝條件為1、溶出新蒸汽冷凝水二次汽溫度145～165℃壓力3～6bar流量20～25t／h其中送蒸發(fā)12～15t／h，沉降洗滌8～10t／h2、赤泥沉降洗滌系統(tǒng)各槽溫度一洗95～100℃二洗95～98℃三洗85～90℃3、板式換熱器精液板式進(jìn)口105～108℃Ⅲ級(jí)出口65～75C板式出口58～62℃母液板式進(jìn)口50～56℃板式出口90～95℃本發(fā)明的效果與效益1996年元月份開始實(shí)施新蒸汽冷凝水二次蒸汽加熱赤泥沉降洗滌及板式系統(tǒng)流程改進(jìn)，首先將溶出二次汽送沉降洗滌槽，取消了分解Ⅰ級(jí)板式，赤泥二次洗液直接進(jìn)一洗沉降槽，投用后效果良好。以后又將二次汽引入蒸發(fā)工序，使溶出二次汽的利用更為合理，經(jīng)過不斷改進(jìn)，本發(fā)明更趨完善。運(yùn)行4年多來，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。－－充分利用了溶出冷凝水二次汽，節(jié)約了能源，減少了環(huán)境噪音，防止了堿蒸汽污染；－－溶出二次蒸汽送赤泥洗滌和蒸發(fā)系統(tǒng)，解決了新蒸汽冷凝水閃蒸罐振動(dòng)及壓力波動(dòng)問題，保證了溶出系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，提高了機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)率；－－溶出二次汽加熱沉降洗滌系統(tǒng)，改善了沉降系統(tǒng)工藝操作條件。由于洗滌溫度提高，洗液浮游物好轉(zhuǎn)，赤泥過濾機(jī)產(chǎn)能增加，棄赤泥附堿降低，氧化鋁在沉降洗滌過程中的損失大為減少，氧化鋁總回收率得以提高；－－增加了洗滌系統(tǒng)的可靠性。如可直接用生產(chǎn)上水補(bǔ)充到洗滌槽中，也不會(huì)跑渾。1997年7月由于右江沿岸山體滑坡，江水含泥量大，動(dòng)力廠水處理能力大大降低，致使熱電廠軟水處理系統(tǒng)幾乎癱瘓，溶出冷凝水全部送熱電，沉降無洗滌用熱水，只好從消防栓引入大量渾濁水直接補(bǔ)充到洗滌沉降槽中，仍然保證了生產(chǎn)的正常運(yùn)行；－－二次洗液不走板式后，Ⅰ板式換熱器改為精液全部與母液進(jìn)行換熱，既簡(jiǎn)化了流程，又提高了分解母液預(yù)熱溫度；－－由于二次洗液不與精液進(jìn)行熱交換，Ⅰ級(jí)板式可以取消而作為其它幾級(jí)板式的備用，同時(shí)避免了該級(jí)板式的硅渣結(jié)疤問題，延長(zhǎng)了板式的化學(xué)清理周期，板式換熱器的使用壽命更長(zhǎng)；－－分解母液(蒸發(fā)原液)溫度提高后，既減輕了蒸發(fā)負(fù)荷，又節(jié)約了大量能源；－－溶出二次汽進(jìn)蒸發(fā)，不僅使蒸發(fā)汽耗大大降低，而且由于強(qiáng)制效使用單獨(dú)的汽源，蒸發(fā)運(yùn)行更為穩(wěn)定。改進(jìn)前后的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如表1所示。每年取得的經(jīng)濟(jì)效益1、溶出新蒸汽冷凝水二次蒸汽的節(jié)能計(jì)算條件二次蒸汽流量22t／h工廠運(yùn)轉(zhuǎn)率95％蒸汽利用率90％蒸汽單價(jià)70元／t計(jì)算結(jié)果節(jié)約的蒸汽量為8760×22×0．95×0．90=164775．6(t)價(jià)值164775．6×70=11534292(元)2、提高母液溫度及蒸發(fā)用溶出二次蒸汽所節(jié)約的蒸汽由于分解板式流程的改進(jìn)，蒸發(fā)原液溫度由78℃提高到92℃，同時(shí)，蒸發(fā)使用溶出二次蒸汽，使得蒸發(fā)汽耗大幅度降低，低壓蒸汽單耗由設(shè)計(jì)的1．5t／t降為目前的1．14t／t。以40萬噸／年計(jì)節(jié)約的蒸汽量為400000×0．36=144000(t)價(jià)值144000×70=10080000(元)3、總經(jīng)濟(jì)效益年節(jié)約的蒸汽總量164775．6+144000=308775．6(t)總價(jià)值11534292+10080000=21614292(元)實(shí)施例生產(chǎn)實(shí)例1溶出新蒸汽冷凝水二次蒸汽溫度165℃，壓力6bar，流量25t／h其中送蒸發(fā)15t／h，送沉降洗滌10t／h赤泥洗滌沉降槽溫度一次洗滌100℃二次洗滌98℃三次洗滌90℃板式換熱精液溫度板式進(jìn)口108℃Ⅲ級(jí)出口75℃板式出口62℃母液溫度板式進(jìn)口55℃板式出口95℃生產(chǎn)實(shí)例2溶出新蒸汽冷凝水二次蒸汽溫度145℃壓力3bar流量20t／h赤泥洗滌沉降槽溫度一次洗滌95℃二次洗滌95℃三次洗滌85℃板式換熱精液溫度板式進(jìn)口105℃、Ⅲ級(jí)出口65℃、板式出口58℃母液溫度:板式進(jìn)口50℃板式出口92℃本發(fā)明的實(shí)施不僅充分利用了氧化鋁溶出二次蒸汽，節(jié)約了能源，而且找到了赤泥沉降洗滌和分解板式換熱的新工藝，同時(shí)簡(jiǎn)化了這些工序的工藝流程，改善了操作條件，技術(shù)指標(biāo)得以優(yōu)化，使蒸發(fā)原液溫度由80℃提高到92℃，達(dá)到目前國(guó)際最高水平，節(jié)能降耗效果顯著。表1改進(jìn)前后技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較<tablesid="table1"num="001"><table>指標(biāo)名稱設(shè)計(jì)值1995年9－12月1996年1999年一次洗液浮游物(mg／l)-246176126赤泥濾餅含水率(％)4727．5430．5532．37外排赤泥附堿(kg／t－干赤泥)56．747．903．16沉降系統(tǒng)AO損失(kg／t－AO)-20．1516．9315.23氧化鋁總回收率(％)81．571．8678．8982．16蒸汽消耗(t／t)其中高壓蒸汽低壓蒸汽4．02．51．54．342．601．744．062．581．483．452．311．14綜合能耗(kg標(biāo)煤／t－AO)590．0-633．8515．9赤泥過濾機(jī)產(chǎn)能(kg／m2·h)200143．2172．5200．9</table></tables>權(quán)利要求1.一種氧化鋁赤泥洗滌直接加熱及分解板式換熱工藝，其特征在于a、溶出新蒸汽冷凝水二次蒸汽用于加熱赤泥洗滌系統(tǒng)和用作蒸發(fā)熱源；b、赤泥沉降洗滌系統(tǒng)加熱方式采用向洗滌沉降槽直接通入二次蒸汽的方法對(duì)赤泥沉降洗滌系統(tǒng)進(jìn)行加熱；c、板式熱交換工藝流程采用精液全部與分解母液及水換熱。全文摘要本發(fā)明提供了一種氧化鋁赤泥洗滌直接加熱及分解板式換熱工藝,采取了溶出新蒸汽冷凝水二次蒸汽用于加熱赤泥洗滌系統(tǒng)和用作蒸發(fā)熱源;采用向洗滌沉降槽直接通入二次蒸汽的方法對(duì)赤泥沉降洗滌系統(tǒng)進(jìn)行加熱;采用精液全部與分解母液及水換熱的技術(shù)方案。本發(fā)明的實(shí)施不僅充分利用了氧化鋁溶出二次蒸汽,節(jié)約了能源,簡(jiǎn)化了工藝流程,改善了操作條件,技術(shù)指標(biāo)得以優(yōu)化,使蒸發(fā)原液溫度由80℃提高到92℃,達(dá)到目前國(guó)際最高水平,節(jié)能降耗效果顯著。文檔編號(hào)C01F7/00GK1280100SQ00115929公開日2001年1月17日申請(qǐng)日期2000年7月26日優(yōu)先權(quán)日2000年7月26日發(fā)明者甘國(guó)耀,劉保偉,胡玉波,劉孟端,陳廣展申請(qǐng)人:平果鋁業(yè)公司