优化拜耳法沉降流程降低碱耗提高氧化铝回收率

杨小祥，张长征

（河南有色汇源铝业有限公司，河南 鲁山 467300）

1 沉降系统物料流程

溶出浆液的分离与赤泥的洗涤是沉降工序生产的重要一环，生产流程合理与否及指标的控制好坏直接影响氧化铝的回收率以及吨氧化铝碱耗，而这两个指标是拜耳法生产成本的关键指标。在拜耳法物料循环中，循环的物料主要是氧化铝和氧化钠这两种，如下物料平衡图：

图1 沉降系统物料流程

①氧化钠=赤泥中的氧化钠+赤泥附液中的氧化钠+精液中的氧化钠。②铝土矿中氧化铝=赤泥氧化铝+赤泥附液氧化铝+精液中氧化铝。

等式中省略了机械损失的碱和氧化铝，因这一部分碱和氧化铝损失较小。

从上面循环图及物料平衡式可以看出：沉降工序的主要任务是从一定量的溶出浆液中分离出更多的精液。减少氧化铝、氧化钠进入赤泥而造成的损失，让更多氧化铝，碱进入精液。降低赤泥附损及化学损失，减少洗涤过程中氧化铝水解，以降低拜耳法生产氧化铝成本。

沉降工序生产流程：溶出浆液与赤泥洗涤后产生的一次洗液混合进入稀释槽，停留2h～4h，然后打到分离沉降槽进行液固分离，分离出的粗液进行叶滤精制，底流赤泥到后续洗涤沉降槽进行洗涤，然后进行干法外排。粗液叶滤产生的精液进分解工序进行分解产生氢氧化铝。叶滤产生的滤饼直接打到洗涤系统[2]。

2 目前生产存在的问题及影响问题的因素

①一次洗液浓度全碱达到70g/l～80g/l，末次洗液全碱在10g/l，洗液浓度NT高，造成大量的碱以及氧化铝随赤泥排出；②一次洗液浓度较高，洗涤系统水解较严重，析出氢氧化铝进入赤泥，外排赤泥铝硅比1.40左右；净溶出率平均在74%，降低了氧化铝的回收率。③精液苛性比值1.60左右，精液NK值波动范围大，影响后续分解的控制，分解率低，产品的粒度波动大。

影响上述问题有如下原因：

（1）粗液进叶滤机过滤时间53分钟产生的滤饼（一般情况下，只要沉降槽不跑浑时，滤饼只是挂在滤布上面一薄层），采用反冲的粗液冲到滤饼槽，滤饼及粗液打到一次洗涤沉降槽，再进行洗涤。

（2）分离沉降槽底流的控制不稳定：沉降槽跑浑或者清液层较低时，拉大底流，造成部分碱液和氧化铝进入到洗涤系统，氧化铝和碱都会产生损失，只有当一次洗液全碱浓度在60g/l以下时，洗涤系统水解现象才会减少。

（3）氢氧化铝洗液进入一洗沉降槽造成洗液浓度升高，影响赤泥洗涤。同时氢氧化铝洗液中含有氢氧化铝细颗粒，造成氢氧化铝进入赤泥，降低了氧化铝的回收率。

每立方米氢氧化铝洗液中含有0.25 kg的氢氧化铝浮游物。这些浮游物随氢氧化铝洗液进入赤泥一洗槽后，由于沉降面积大时间长进入赤泥，从而造成氧化铝的损失。

一般情况下，氢氧化铝洗液量比赤泥洗液量要小得多。当氢氧化铝洗液全碱浓度增大到等于或大于赤泥洗液全碱浓度时，此时氢氧化铝洗液加入到赤泥洗液中，不但不能降低赤泥附碱，反而还会使赤泥附碱损失增大。根据生产数据显示氢氧化铝洗液NT浓度140g/l，远远大于一次洗液浓度，导致洗液浓度升高，影响赤泥的洗涤。

（4）上述问题的存在会影响精液苛性碱的控制，造成精液苛性碱波动较大，生产上为了不影响种分分解率，按精液指标的下限控制，造成精液浓度偏低，造成产出率偏低，种分产能降低，种分母液浓度低，蒸发汽耗增加。

从影响精液的指标的因果可知，叶滤滤饼、滤饼含的粗液、氢氧化铝洗液、加入到一次洗液，同时一次洗液浓度的变化受底流的控制，造成一次洗液浓度影响因素较多，一次洗液浓度忽高忽低。为了控制好稀释浆液浓度，造成热水的加入量波动较大，最终影响精液的合格率和赤泥的洗涤效果，碱耗升高。精液浓度低时，增加了蒸发的汽耗。精液浓度高时，影响种分的分解率，产出率降低。

3 解决这些问题的办法

①叶滤滤饼打到稀释槽再进入分离槽进行分离，可以提高粗液的产出率，同时降低了一次洗液的碱浓度和氧化铝浓度，降低碱耗、提高了氧化铝回收率。②氢氧化铝洗液直接打到稀释槽，降低了一次洗液的碱浓度和氧化铝浓度，降低碱耗和提高氧化铝回收率。另外氢氧化铝洗液中氢氧化铝洗液中的浮游物，在稀释过程中可被高温高浓度的溶出液反溶解而进入溶液，既有利于精液苛性比值的降低及提高种分过程，又避免了现有流程中氢氧化铝浮游物进入赤泥造成氧化铝损失的问题。③稀释槽、粗液槽与精液槽区与洗涤槽区污水区分开，同时泵的冷却水与污水区分开，避免稀释浆液、粗液及精液泵放料进入洗涤系统影响洗涤效果，减少碱及氧化铝浪费。④通过上述改造后，影响洗液的浓度受两个方面的控制即底流的控制和洗水的加入量。而底流的控制主要是控制底流的固含（基本稳定），洗水加入量根据溶出浆液的浓度变化而变化。系统的流量波动很小，稀释浆液的Nk值控制比较简单，相应的指标合格率就大幅提高。

4 经济效益

①一次洗液碱浓度降低，最终四洗浓度会大幅下降，末次洗液浓度由10g/l降低到5g/l碱耗少损失9公斤氢氧化钠/吨干赤泥，两条线一年就是少损失7547.4吨氢氧化钠，一年少损失3868万元。②通过改造后，氧化铝净溶出率提高3%，每吨氧化铝矿耗减少0.118吨。每月产量按6万吨氧化铝计算，可少消耗矿石7113.10吨。节约成本3199646元。③洗涤沉降系统水解减少，精液的苛性比值降低0.2，分解率可提高2%，分解产出率可提高3公斤/立方精液。每月产量按6万吨氧化铝计算，系统可多产出2340吨氧化铝[1]。