摘要：拜耳法具有流程简单，产品质量好以及能耗低的优点是目前最主要的氧化铝工业生产方法，随着当前能源价格的不断升高，企业的节能降耗也就更为迫切，拜耳法生产中能耗大约占产品总成本的20%～30%，本文结合拜耳法生产流程介绍了各个生产工序如何进行调整控制以进一步降低能耗。
关键词：能耗；蒸汽；烟气
近几年来氧化铝生产成本随着原材料和能源价格的上涨而逐渐上升，因此，各氧化铝生产企业要改变这种状况，就必须采用先进的节能技术和大型高效的技术装备，提高管控水平，减少过程能耗，从而降低生产成本［1－2］。针对这一系列的问题，近年来许多氧化铝厂主要在优化工艺流程、生产线及设备的大型化、新技术的开发、能量的利用等方面进行了开发研究，取得了一系列的技术成果，这些成果产生了很好的经济效益，具有广泛的适应性。该文根据近年来在氧化铝行业的研究开发成果，主要针对强化溶出、高效赤泥快速分离洗涤、大型分解槽节能搅拌和焙烧炉烟气余热深度回收等方面的研究，并分析将其综合应用在国内某氧化铝厂的节能效果和经济性。
1 溶出工序能耗的分析与控制
溶出工序是利用蒸汽加热矿浆使其中的氧化铝充分溶出的过程，并在加热的矿浆中闪蒸二次蒸汽预热换热器中的低温矿浆，因此溶出工序的节能措施主要体现在提高机组运转率和换热的效率
1.1提高溶出机组的运转率
氧化铝生产溶出机组一般运转率是96％左右，以200万吨产量的规模进行计算机组运转率每提高0．1％，将增产氧化铝1000吨，可见提高溶出机组的运转率是增加产能、降低氧化铝消耗的一项行之有效的措施，实际生产中机组的运转率与检修的质量、压力容器和管道的结疤有很大的关系，因此提高溶出机组的检修质量减少故障停机次数是氧化铝的产量，降低单位生产成本的一项基础性措施。
1.2提高换热效率对热量进行综合利用
在溶出工序中影响换热效率的主要因素是结疤因此要利用清洗技术和停车检修的时间进行定期的清理将结疤的影响降至最低，增大溶出工序中矿浆与蒸汽的换热面积提高传热速度，并且要对矿浆中闪蒸的二次蒸汽进行充分利用把握好闪蒸过程中的料位，控制好闪蒸过程的压力，从而提高闪蒸操作水平；在实行溶出工序节能的措施前，必须先保证溶出效果，因为这样能有效地预防沉降跑浑的现象。影响溶出效果的因素包括：反应时间、溶出温度、循环母液浓度、搅拌强度、矿石的粒度等。
2 节能降耗措施探讨
2.1提高系统循环利用效率
通常情况下，我国铝土矿资源需在高温高浓度的碱性条件下溶出，因此，氧化铝工业生产过程中碱浓度的大小和温度的高低是影响其溶出作用的重要因素。故在氧化铝生产企业现有机械设备等条件不发生变化的前提下，通过控制氧化铝工业生产过程中碱浓度以提高系统的循环利用效率，从而降低氧化铝生产的能源消耗。众所周知，在溶出矿液苛性比固定的情况下，溶出矿液中苛性钠的含量越高，其分解率差值也就越低；而在溶出浆液中苛性钠含量固定的前提下，随着溶出液苛性比的不断增加，循环效率差值却在逐渐升高。因此，若氧化铝工业生产企业采用后加矿增浓溶出技术，能在一定程度上提高其分解率，从而增加循环效率，降低氧化铝工业生产的能源损耗。
2.2提高冷凝水利用效率
通常情况下，氧化铝工业生产过程中溶出、蒸发两阶段所产生的冷凝水主要有新蒸汽冷凝水和二次蒸汽冷凝水两大类，而新蒸汽冷凝水所携带的能量占氧化铝工业生产系统蒸汽总能量的10%~25%左右，主要用于氧化铝工艺系统的内部消化和返回电厂作为锅炉水的二次循环利用。在氧化铝工艺系统的内部消化时，氧化铝溶出阶段新蒸汽冷凝水的能量回收约为0.75，氧化铝蒸发阶段新蒸汽冷凝水的能量回收则约为0.16；而在返回电厂作为锅炉水的二次循环利用时，溶出阶段锅炉补水的能量回收约为0.84，蒸发阶段锅炉补水的能量回收则约为0.21。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此，氧化铝工艺系统中冷凝水的利用还存在极大的潜力，工作人员应增强对其的合理利用以有效降低系统对能源的消耗。
2.3蒸发阶段循环回水的合理利用
众所周知，氧化铝工业生产系统中，为增加末效二次汽的循环利用效率，系统在蒸发工艺阶段设置了单独的循环水利用系统，通过水冷器等将低温循环水和末效二次汽回收降温，从而完成整个蒸发水循环利用的过程。而在此过程中，系统中循环回水所携带的热能并不能得到有效利用，且还增加了消耗的额外热能。因此，为有效降低氧化铝工业生产系统的能源消耗，工作人员可改变循环回水的利用方式，将其作为氢氧化铝洗水、种子洗水等工艺洗涤用水，以此有效利用循环回水中所携带的能量并降低额外电能消耗。
2.4降低溶出浆液蒸汽加热耗能量
通常情况下，氧化铝工业生产过程中溶出浆的加热可大致分为二次汽预热和新蒸汽加热两大类。而在目前生产过程中，二次汽预热常采用矿浆自身蒸发所产生的热气，因此，二次汽预热设备的出口处矿浆温度越高，加热新蒸汽所需的能耗量越低。因此，工作人员可根据企业生产情况和设备的配套情况选择合适的套管，尽可能地延长套管换热器的使用时间，增加二次汽预热设备的出口温度，从而降低新蒸汽加热系统所需要的耗能量。
3 其他工序的节能措施和能量综合利用
3.1赤泥洗涤用水的控制
赤泥洗涤效率与洗涤次数、洗水量以及外排赤泥的含水量均有较大关系，赤泥洗涤的用水量越多则蒸发需要更多蒸汽蒸发流程中多余水份所需能耗就越大，因此控制赤泥的洗水量也是降低生产能耗的一项重要措施，在分离与洗涤赤泥的工序中，控制赤泥的洗水量，就能提高溶出矿浆的碱液浓度，这既能降低沉降过程中氧化铝的水解损失，也能够使母液的浓缩度减小，从而降低蒸发负荷，降低能耗。
3.2焙烧烟气的综合利用
氢氧化铝经过高温焙烧过程脱除其中的附着水和结晶水才能生成氧化铝，目前氧化铝生产多采用已天然气为燃料的气体悬浮焙烧炉，悬浮焙烧炉能够高效地使用热量，由于经过高温燃烧其中含有的热量非常高根据相关资料显示这些烟气的热量占焙烧所消耗的总烟量的30%以上，合理利用这些烟气将产生巨大的经济价值和环保价值，目前主要的利用方式是在烟气外排过程中利用换热器对水或其他介质进行热交换，再通过加热后的水对其他工序的介质进行加热从而合理利用烟气热量，以减少其他工序单独加热介质所需要的能耗。
4 氧化铝生产节能降耗的主要方向展望
（1）减少非生产水进入流程，控制入磨矿石以及各洗涤工序的用水量尽量减少进生产流程中的无用水；（2）要降低蒸汽的消耗量就要控制管道内的结疤数量和生成速度，这就需要对矿浆进行充分的脱硅或采取其他工艺控制措施，并对闪蒸二次蒸汽进行充分的利用；（3）清洗管道换热器夹套增加管道化的传热面积和传热效率，可以充分的降低管道化换热过程中的能耗；（4）增加自动化设备提高设备的运转率、淘汰高能耗的落后设备，加强设备管理以减少因设备故障导致的非计划停车。
5结语
总之，在可持续性经济发展理念的指导下，节能环保不仅成为各行各业发展的重要原则，还是企业增强社会影响力的重要方式。因此，我国氧化铝工业生产企业应加强对节能降耗的重视程度，根据企业自身的实际情况制定出环保节能方案，并在企业内部形成节能降耗的良好氛围，尽可能地引进先进的生产技术以降低氧化铝工业生产过程中的耗能量，为我国氧化铝工业的进一步发展打下坚实的基础。
参考文献：
[1]林齐，李桂兰，范文波.拜耳法生产氧化铝节能降耗的探讨[J].冶金与材料，2017，37（5）：1-2.
[2]郭恩喜，张强，季建稳.拜耳法生产氧化铝工艺节能降耗的探讨[J].工艺节能，2009（2）：23-26.
[3]金刚，杨小平.氧化氧化铝生产节能降本技术研究与应用[J].有色金属设计，2018，45（2）：76-81.
论文作者:张涛
论文发表刊物:《基层建设》2019年第30期
论文发表时间:2020/3/11
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