聯(lián)合法:處理中等品位礦石的工藝
2013年10月17日 9:25 8638次瀏覽 來源: 中國有色金屬報 分類: 科技創(chuàng)新 作者: 王祝堂
堿法是生產氧化鋁的基本工藝,拜耳法與燒結法都是堿法,它們各有優(yōu)缺點與適用性。根據(jù)鋁土礦化學成分、礦物組成及其他條件的不同,將拜耳法與燒結法聯(lián)為一體的工藝流程稱為聯(lián)合法。此法又可分為并聯(lián)法、串聯(lián)法與混聯(lián)法。究竟采用哪種工藝生產氧化鋁,主要決定于鋁土礦品位(礦石的鋁硅比A/S)以及技術經濟指標。從一般的技術經濟觀點看,低品位礦石(A/S為3~4)通常選用燒結法處理,中等品位的礦石(A/S為4~7)通常選用聯(lián)合法處理,高品位礦石(A/S大于8)則用拜耳法。
聯(lián)合法為處理高硅鋁土礦開創(chuàng)了一條新途徑,兩種工藝的有機結合不僅可以揚長避短,而且這種聯(lián)合為流程中兩個系統(tǒng)工藝和設備最佳化提供了新的可能。最近,在聯(lián)合法基礎上又出現(xiàn)了一些新的聯(lián)合法工藝,如中國的選礦-拜耳法,國外的霞石拜耳水合法等。
并聯(lián)法生產氧化鋁。此法由拜耳法和燒結法兩個并行的生產線組成,以拜耳法處理低硅優(yōu)質鋁土礦為主,燒結法處理高硅鋁土礦為輔,以補充拜耳法系統(tǒng)損失的苛性堿。因此,燒結熟料溶出的鋁酸鈉溶液脫硅后轉入拜耳法系統(tǒng)處理,將兩個系統(tǒng)的鋁酸鈉溶液混合進行種子攪拌分解,分離洗滌氫氧化鋁,最后焙燒得到氧化鋁產品。
并聯(lián)法優(yōu)點:可以合理利用鋁土礦資源,可以同時處理低硅和高硅鋁土礦,得到相對較好的技術經濟效果;生產過程中的堿耗可用碳酸鈉補充,降低了生產成本;種分母液蒸發(fā)時析出的結晶堿(碳酸鈉和硫酸鈉復鹽)可直接送燒結法配料,取消了拜耳法的碳酸鈉苛化工序;燒結法系統(tǒng)中,低苛性化系數(shù)的鋁酸鈉溶液可降低拜耳法系統(tǒng)中溶液的苛性比,可提高種子分解速度,利于砂狀氧化鋁生產。
并聯(lián)法缺點:拜耳法系統(tǒng)苛性堿的損失用燒結法系統(tǒng)的鋁酸鈉溶液補充,由于燒結法系統(tǒng)的鋁酸鈉溶液中含有較高碳酸鈉,使拜耳法系統(tǒng)各工序循環(huán)堿量增加,降低了經濟效益;工藝流程也較為復雜。
串聯(lián)法氧化鋁生產。先以較為簡單的拜耳法處理礦石,提取其中大部分的氧化鋁,然后再用燒結法回收拜耳法赤泥中的Al2O3和堿,燒結法系統(tǒng)生產的鋁酸鈉溶液補入拜耳法系統(tǒng)。用串聯(lián)法處理低品位鋁土礦生產氧化鋁可以獲得更好的技術經濟指標。對于中等品位的鋁土礦(A/S為5~7的一水礦石)或品位更低但較為易溶的三水鋁石礦,采用串聯(lián)法往往比燒結法好。哈薩克斯坦的帕夫洛達爾氧化鋁廠,中國山西晉北氧化鋁廠(用A/S為5.6的一水硬鋁石鋁土礦)和重慶市南川氧化鋁廠都采用串聯(lián)法生產氧化鋁。
串聯(lián)法優(yōu)點是:礦石中大部分氧化鋁由加工費用及投資比較低的拜耳法提取,僅少量由燒結法得到,減少了回轉窯數(shù)與燃料消耗,降低了生產成本;由于礦石中的氧化鋁經過拜耳法與燒結法提取,總回收率高,堿耗低;由于全部氧化鋁由晶種分解法得到,品質高。
串聯(lián)法的缺點是:拜耳法赤泥爐料的燒結往往較為困難,若礦石的Fe2O3含量低,在燒結法系統(tǒng)需要添加礦石才能解決補堿的問題,若Fe2O3含量過高,則赤泥爐料的燒結特性變差,整個生產的平衡穩(wěn)定受兩個系統(tǒng)相互影響程度比并聯(lián)法的大,給生產控制帶來一定的困難,赤泥熟料含Al2O3低,熟料折合比(生產1噸氧化鋁所需熟料量)高。
混聯(lián)法氧化鋁生產。該法已成為中國獨特的氧化鋁生產工藝,在串聯(lián)法的燒結法系統(tǒng)不僅處理拜耳法赤泥,還配入部分較低品位的鋁土礦,拜耳法系統(tǒng)生產的赤泥進入燒結法系統(tǒng)繼續(xù)處理,燒結法系統(tǒng)產出的一部分鋁酸鈉溶液又加入到拜耳法系統(tǒng),以補償其苛性堿的損失,從而把兩部分串聯(lián)起來。因為它們同時具有串聯(lián)法和并聯(lián)法的工藝特點,而燒結法又有獨立的循環(huán)系統(tǒng),故把此法稱為混聯(lián)法,混聯(lián)法為中國氧化鋁工業(yè)的發(fā)展作出了重要貢獻。
混聯(lián)法的創(chuàng)造性亮點在于其在工業(yè)上實現(xiàn)了拜耳法赤泥與低品位鋁土礦一起燒結,是穩(wěn)定拜耳法赤泥熟料燒結作業(yè)的好工藝。生產實踐證明,混聯(lián)法是處理國內高硅低鐵鋁土礦的有效工藝,氧化鋁總回收率高,品質好,還解決了串聯(lián)法中拜耳法與燒結法兩個系統(tǒng)的相互制約、難以掌握生產平衡的問題,使整個生產更具靈活性,有利于最大限度發(fā)揮裝備的生產能力。
混聯(lián)法的缺點是:燒結法系統(tǒng)的產能比例比串聯(lián)法的大,單位產品的投資、能耗和成本也隨著上升,產品品質也受到影響;流程長,設備龐大復雜,控制難。
責任編輯:曉曉
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