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低溫拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的節(jié)能措施

文檔作者：蔣濤楊光王利娟文檔來(lái)源：山東鋁業(yè)公司第二氧化鋁廠		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年07月16日
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上一篇：減少板坯氧化燒損的措施

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· 24· 有色冶金節(jié)能 口工藝節(jié)能
低溫拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的節(jié)能措施
蔣 濤 楊 光 王利娟
(山東鋁業(yè)公司第二氧化鋁廠，山東淄博255052)
[摘 要] 分析了中國(guó)鋁業(yè)山東分公司第二氧化鋁廠的能源消耗情況，介紹了通過(guò)科技進(jìn)步降低能源消耗的主要
措施及效果。
[關(guān)鍵詞] 拜耳法；氧化鋁；節(jié)能；技術(shù)創(chuàng)新
[中圖分類(lèi)號(hào)]TF821 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B [文章編號(hào)]1008—5122(2011)05—0024—04
Energy Saving M easures of Low Temperature
Bayer Alumina Production
JIANG Tao，rANG Guang，WANG Li-juan
Abstract：The energy consumption situation in second alumina plant of Shandong branch，aluminum cor—
poration of China，was briefly analyzed． The main measures and effects of decreasing the energy con—
sumption by scientific improvement were presented．
Key words：bayer；alumina；energy saving；technological innovation
0 前言
中國(guó)鋁業(yè)山東分公司是國(guó)家“一五”期間建設(shè)
的第一個(gè)氧化鋁廠，由于鋁礦石品位低，該公司多年
來(lái)一直采用堿灰燒結(jié)法氧化鋁生產(chǎn)工藝。但是隨著
氧化鋁產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，燒結(jié)法的弊端愈發(fā)明顯，為了實(shí)
現(xiàn)規(guī)模效益，實(shí)現(xiàn)氧化鋁生產(chǎn)工藝的變革，該公司于
1993年投資建設(shè)第二氧化鋁廠—— 采用進(jìn)口三水
鋁土礦低溫拜耳法生產(chǎn)工藝，經(jīng)過(guò)幾次投資擴(kuò)建后，
形成了現(xiàn)在的92萬(wàn)t／a生產(chǎn)能力。
第二氧化鋁廠建成投產(chǎn)以來(lái)，充分體現(xiàn)出了生
產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、工藝能耗低等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)不斷的技術(shù)改
造技改擴(kuò)建，產(chǎn)量從1995年的2．0萬(wàn)t提高到了
2010年的92萬(wàn)t，工藝能耗從769．22 kgce／t—A1：O3
降低到了344．54 kgce／t—A1：O ，取得了較大的進(jìn)步。
但是，相比較近幾年發(fā)展起來(lái)的民營(yíng)進(jìn)口鋁土礦低
溫拜耳法的生產(chǎn)企業(yè)，在工藝流程、能耗等方面還存
[收稿日期]2011—05—10
[作者簡(jiǎn)介]蔣濤(1973一)，男，山東淄博人，碩士，高
級(jí)工程師，主要從事氧化鋁生產(chǎn)工藝研究與管理工作。
在一定的差距，通過(guò)總結(jié)和對(duì)比，找出下一步降低能
耗的措施從而實(shí)現(xiàn)“優(yōu)質(zhì)、高效、高產(chǎn)、低耗”的良性
循環(huán)，是本文的主要目的。
1 生產(chǎn)能耗情況現(xiàn)狀分析
拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的工藝相對(duì)來(lái)說(shuō)能耗較低，
但是其占成本的比例也在26％ 左右，所以降低氧化
鋁生產(chǎn)的能耗是生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新的重點(diǎn)，由于第二氧
化鋁廠的流程中沒(méi)有焙燒流程，因而本文列舉的各
項(xiàng)消耗均不包括氫氧化鋁焙燒的能源消耗。
1．1 歷年來(lái)氧化鋁能源消耗
第二氧化鋁廠投產(chǎn)之初，其工藝能耗達(dá)到
769．22 kgce／t—A1 0，。經(jīng)過(guò)幾年的努力，在加強(qiáng)技術(shù)
創(chuàng)新和能源管理的同時(shí)，不斷加大對(duì)生產(chǎn)的科技投
入，從而大幅度降低了工藝能耗，到2010年已經(jīng)降
到了344．54 kgce／t—A1 0 ，建廠以來(lái)各年的能源消
耗見(jiàn)圖1。
從圖1可以看出，第二氧化鋁廠的工藝能耗除
2008年由于金融危機(jī)導(dǎo)致生產(chǎn)不正常之外呈逐年
下降趨勢(shì)。
2011年10月第5期 低溫拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的節(jié)能措施—— 蔣 濤 楊 光 王利娟 ·25·
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年份
圖1 歷年來(lái)氧化鋁生產(chǎn)工藝能耗柱狀圖
1．2 拜耳法生產(chǎn)工藝能耗分布
在拜耳法生產(chǎn)過(guò)程中，能源消耗包括水、電、汽、
油等，但主要表現(xiàn)在電、汽的消耗上，近三年第二氧
化鋁廠各類(lèi)工藝消耗(不含焙燒)所占比例如表1。
從表1可以看出，電、汽的消耗分別占到了總工
藝能耗的10．41％ 和89．58％ ，要想降低能耗就必須
從降低電和汽的消耗人手，要通過(guò)加強(qiáng)管理、加大科
技投入來(lái)節(jié)約能源。
1．3 拜耳法生產(chǎn)主要工序的能源消耗分布
拜耳法生產(chǎn)流程相對(duì)簡(jiǎn)單，分為溶出、沉降、分
解、蒸發(fā)四個(gè)主要工序，其中破碎、礦漿磨制包括在
溶出工序中，葉濾、赤泥分離包含在沉降工序中，AH
分離及洗滌包含在分解工序中。2001年與2010年
各段工序的能源消耗見(jiàn)表2、圖2。
表1 近三年拜耳法工藝能源消耗 E例表
備注：上表中工藝能耗的計(jì)算采用拜耳法工藝能耗計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，電
折標(biāo)煤系數(shù)o．122 9。
表2 拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的主要工序能源消耗分布表
232
圜溶出●沉降口分解口蒸發(fā)一其他
(a)2001年能耗分布
圜溶出一沉降口分解口蒸發(fā)一其他
(b)2010年能耗分布
圖2 拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的主要工序能源消耗分布圖
· 26· 有色冶金節(jié)能 口工藝節(jié)能
從各工序能源消耗看，礦石的溶出及蒸發(fā)工序
所消耗能源較多，其次是沉降和分解。怎樣降低這
四個(gè)工序尤其是溶出及蒸發(fā)工序的工藝能源消耗是
拜耳法氧化鋁生產(chǎn)降低能源消耗的關(guān)鍵。從2001
年和2010年的能耗分布對(duì)比來(lái)看，節(jié)能較好的工序
為分解與沉降，其次為溶出。
2 各種節(jié)能措施的實(shí)施及效果
第二氧化鋁廠建廠時(shí)間短，但是在科技進(jìn)步及
技術(shù)創(chuàng)新方面卻不遺余力，針對(duì)能源消耗分布情況，
進(jìn)行重點(diǎn)技術(shù)改造，隨著各種節(jié)能工藝及節(jié)能設(shè)備
在生產(chǎn)上的應(yīng)用，氧化鋁的工藝能耗逐年降低，2010
年降到了268．46 kgce／t—A1 0，，創(chuàng)出了歷史最好水
平。采取的主要節(jié)能技術(shù)應(yīng)用情況如下：
2．1 管道化溶出技術(shù)的應(yīng)用及改進(jìn)
礦石的溶出是拜耳法生產(chǎn)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，
也是蒸汽消耗較多的工序，第二氧化鋁廠剛建廠時(shí)，
采用的是直接加熱、間接操作的壓煮罐溶出技術(shù)，該
技術(shù)操作復(fù)雜、汽耗較高、故障率高。1994年開(kāi)始
采用管道化溶出器，管道化采用間接加熱，投用后，
節(jié)汽效果顯著，每噸氧化鋁可降低能源4．5 GJ(折生
產(chǎn)用蒸汽1．53 t)，年節(jié)約價(jià)值556萬(wàn)元。
新蒸汽
? ? ? ? ：
1998年在第一組管道化的基礎(chǔ)上建成了第二
組管道化，改進(jìn)了第一組管道化的不足，在保溫罐的
進(jìn)料方式、乏汽的利用等方面進(jìn)行了改造，產(chǎn)能有了
提高，指標(biāo)進(jìn)一步改善，此組管道化比第一組管道化
可節(jié)約蒸汽0．42 t／t—A1，0 ，年節(jié)約價(jià)值在201萬(wàn)元
左右。
出于提高生產(chǎn)能力的需求，在2000年建成了第
三組管道化，同時(shí)進(jìn)一步采用了一些新技術(shù)：采用了
兩級(jí)自蒸發(fā)，乏汽得到了進(jìn)一步利用；管道由800 m
改為1 300 m，使加熱面積由377 m 增加到了640
m ；進(jìn)料量由105 In ／h增加到150 Ill ／h，提高了近
30％ ；盤(pán)管改為9層，乏汽預(yù)熱段改為4層，從而進(jìn)
一步降低了汽耗，通過(guò)一系列措施的實(shí)施，可節(jié)汽
0．395 t／t—A1 0 ，年節(jié)約價(jià)值在170萬(wàn)元。
2004年新建三套管管道化溶出設(shè)備(即在一條
粗管道內(nèi)增加3根細(xì)管道)，增加4級(jí)新蒸汽冷凝水
閃蒸罐，3級(jí)乏汽冷凝水閃蒸罐；采用了3級(jí)自蒸發(fā)
技術(shù)，管道化長(zhǎng)度增加至1 500 m，傳熱面積740 m ；
進(jìn)料量達(dá)到450 m ／h，提高了3倍；通過(guò)提產(chǎn)以及冷
凝水乏汽利用，能耗降低了10％ ，可節(jié)汽0．13 t／t—
A1 0 ，年節(jié)約價(jià)值574萬(wàn)元。三套管管道化流程圖
見(jiàn)圖3
圖3 三套管管道化溶出器流程圖
2．2 高效沉降槽、高分子合成絮凝劑技術(shù)的應(yīng)用 采用的是低邦錐底沉降槽，在沉降分離過(guò)程中添加
第二氧化鋁廠在建廠初期設(shè)計(jì)時(shí)赤泥沉降分離 面粉作為絮凝劑使用。150 m 分離沉降槽通過(guò)液
2011年l0月第5期 低溫拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的節(jié)能措施—— 蔣 濤 楊光王利娟 ·27·
量約150～200 m ／h，沉降槽底流液固比(L／S)大，
洗滌效果差，附液損失高。2003年對(duì)美國(guó)氰特“HX
一400”高分子合成絮凝劑進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)效果較好，
應(yīng)用于生產(chǎn)后，相同的分離沉降槽液量通過(guò)能力提
高至400 m。／h，至2004年新建高邦高效沉降槽后，
配合高分子合成絮凝的使用，相同沉降面積的沉降
槽通過(guò)液量達(dá)到了600 m ／h。與以前相比，該工序
節(jié)約電耗30％ 以上，年節(jié)約價(jià)值約240萬(wàn)元。
2．3 全自動(dòng)立式葉濾機(jī)技術(shù)的應(yīng)用
第二氧化鋁廠葉濾工序(精液制備工序)建廠
初期使用的葉濾設(shè)備為小凱立式葉濾機(jī)，該型號(hào)葉濾
機(jī)過(guò)濾面積小，產(chǎn)能低(產(chǎn)量約1 m 精液／m ·h)，人工
勞動(dòng)強(qiáng)度大，能耗高。至2004年，第二氧化鋁廠配
合設(shè)備公司對(duì)引進(jìn)進(jìn)口全自動(dòng)立式葉濾機(jī)技術(shù)進(jìn)行
了消化吸收，由設(shè)備公司制造出設(shè)備，第二氧化鋁廠
試驗(yàn)，試驗(yàn)效果較好，1臺(tái)226 m 的全自動(dòng)立式葉濾
機(jī)產(chǎn)量相當(dāng)于4臺(tái)凱立式，產(chǎn)量達(dá)到了2 m 精液／
m ．h。同時(shí)新技術(shù)的應(yīng)用降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，并
且提高了精液濃度(減少了流程進(jìn)水量—— 凱立式
需要用水沖洗濾布，立式葉濾機(jī)不需要)，提高了流
程效率。新技術(shù)的應(yīng)用使該工序電耗降低10％ 。
2．4 新型立盤(pán)過(guò)濾機(jī)的使用
1999年，第二氧化鋁廠引進(jìn)了兩臺(tái)洛陽(yáng)礦山機(jī)
械廠生產(chǎn)的80 im 立盤(pán)過(guò)濾機(jī)，該過(guò)濾機(jī)產(chǎn)能高、能
耗低，兩臺(tái)立盤(pán)過(guò)濾機(jī)產(chǎn)能相當(dāng)于4臺(tái)40 m 折帶
過(guò)濾機(jī)，僅節(jié)電一項(xiàng)就可節(jié)約價(jià)值77萬(wàn)元／a，考慮
浮游物的回收及各種耗材的節(jié)約，綜合效益年可節(jié)
約近300萬(wàn)元。
2．5 強(qiáng)制分解技術(shù)和精液中間降溫設(shè)備的應(yīng)用
拜耳法種分分解工序，需要通過(guò)降低分解溶液
(即精液)的溫度提供分解動(dòng)力，獲得氫氧化鋁產(chǎn)
品。第二氧化鋁廠通過(guò)多年的探索在降溫設(shè)備、降
溫工藝方面獲得了較好的節(jié)能方法。降溫設(shè)備有板
式熱交換器、螺旋板、全焊式寬通道換熱器；降溫工
藝分為兩個(gè)梯度，首先使用原液給精液降溫，同時(shí)提
高了原液溫度，降低了蒸發(fā)汽耗，其次使用循環(huán)水給
分解過(guò)程中的分解漿液降溫，循環(huán)水提高溫度后部
分作為赤泥洗滌用水，避免了赤泥洗滌用水必須由
上水加熱的過(guò)程，從而節(jié)約了蒸汽，中間降溫項(xiàng)目完
成后，單提產(chǎn)就可創(chuàng)造價(jià)值300萬(wàn)元／a，另節(jié)約蒸汽
31 000 t，價(jià)值150萬(wàn)元。
2．6 平盤(pán)過(guò)濾機(jī)技術(shù)以及脫水劑的應(yīng)用
氫氧化鋁的過(guò)濾洗滌傳統(tǒng)設(shè)備為轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)，
在引進(jìn)國(guó)外平盤(pán)過(guò)濾技術(shù)后，加以消化吸收。第二
氧化鋁廠在2003年，建設(shè)了一臺(tái)52 m 的平盤(pán)過(guò)濾
機(jī)。平盤(pán)過(guò)濾機(jī)具有產(chǎn)能高、運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，積洗滌分離
于一體的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)測(cè)定，一臺(tái)52 m 的平盤(pán)過(guò)濾
機(jī)的產(chǎn)能相當(dāng)于3～4臺(tái)40 m 的轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)。隨
著技術(shù)的發(fā)展至2005年將脫水劑加入到平盤(pán)洗滌
工序，使氫氧化鋁的水分由8％ 降低至4％ ，水分的
降低同時(shí)也降低了焙燒油耗。據(jù)統(tǒng)計(jì)，與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)鼓
過(guò)濾機(jī)相比，該工序能耗降低10％ 。
2．7 降膜蒸發(fā)器的應(yīng)用
山東鋁業(yè)公司自建廠以來(lái)，一直使用列管式蒸
發(fā)器，第二氧化鋁廠建廠后也沿用了此種設(shè)備，該設(shè)
備蒸發(fā)1 t水需約0．5 t汽，汽耗高，操作復(fù)雜，同時(shí)
隨著生產(chǎn)能力的提高，蒸發(fā)能力也不能滿足生產(chǎn)的
需要。1999年，通過(guò)考察，引進(jìn)了張家港市生產(chǎn)的
板式降膜蒸發(fā)器，板式降膜蒸發(fā)器具有自動(dòng)化程度
高、汽耗低的優(yōu)點(diǎn)，投入使用后效果顯著，蒸發(fā)1 t水
僅需0．28 t蒸汽，大大降低了汽耗，經(jīng)過(guò)計(jì)算，如全
部使用板式降膜蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)操作年可節(jié)約蒸汽
價(jià)值約400萬(wàn)元。
2．8 其他節(jié)能措施的應(yīng)用
在多年的生產(chǎn)過(guò)程，通過(guò)對(duì)設(shè)備的改進(jìn)，新的節(jié)
能設(shè)備以及輔助添加劑的使用，對(duì)降低氧化鋁工藝
能起到了很大的作用。主要節(jié)能技術(shù)有：變頻器應(yīng)
用技術(shù)、防結(jié)垢器應(yīng)用技術(shù)、結(jié)晶助劑以及消泡劑的
使用、蒸發(fā)防結(jié)垢藥劑的應(yīng)用等等。
3 結(jié)束語(yǔ)
第二氧化鋁廠建廠自建廠以來(lái)，經(jīng)過(guò)不斷的努
力，特別是經(jīng)過(guò)加大科技投入和技術(shù)創(chuàng)新，產(chǎn)量及經(jīng)
濟(jì)效益不斷提高，但是隨著中國(guó)加入“WTO”，2008
年經(jīng)濟(jì)危機(jī)，國(guó)內(nèi)氧化鋁市場(chǎng)過(guò)飽和，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨
嚴(yán)峻，給我們提出了更高的要求，今后的工作就是要
在不斷抓好降低工藝能耗的工作，從節(jié)能減排來(lái)降
低成本，從而以?xún)?yōu)質(zhì)的產(chǎn)品低廉的價(jià)格迎接市場(chǎng)的
挑戰(zhàn)。

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