CN101445256A

CN101445256A - 一种一水硬铝石型铝土矿的大型管道加停留罐溶出工艺

Info

Publication number: CN101445256A
Application number: CNA2008101898083A
Authority: CN
Inventors: 徐文强
Original assignee: Northeast University Design and Research Institute Co Ltd
Current assignee: Northeastern University Engineering and Research Institute Co Ltd; Northeast University Design and Research Institute Co Ltd
Priority date: 2008-12-31
Filing date: 2008-12-31
Publication date: 2009-06-03

Abstract

一种一水硬铝石型铝土矿的大型管道加停留罐溶出工艺，包括套管反应器预热及加热，停留罐保温和蒸发器闪蒸，分离，其特征在于整套工艺如下进行：1)将预脱硅矿浆与循环母液混合，通过隔膜泵送入脉冲缓冲器；2)经过脉冲缓冲器后，进入九级多内管预热器用二次蒸汽预热；3)然后进入第十级新蒸汽多内管加热器采用新蒸汽加热；4)经过套管预热及加热的料浆进入第二台脉冲缓冲器，然后进入保温停留罐保温；5)溶出后矿浆进入十级闪蒸槽，逐级降温降压最后进入稀释槽；6)稀释料浆由稀释泵送往稀释后槽，通过稀释后泵抽料送往沉降。本发明还提供了一水硬铝石型铝土矿的大型管道加停留罐溶出工艺的生产设备，不但实现了设备大型化；还降低了工程投资和运营成本。

Description

一种一水硬铝石型铝土矿的大型管道加停留罐溶出工艺

技术领域

本发明属于氧化铝生产工艺的技术领域。具体涉及一种一水硬铝石型铝土矿的大型管道加停留罐溶出工艺。

背景技术

目前国内90％以上的氧化铝厂采用拜尔法生产工艺。拜尔法生产工艺的核心是铝土矿矿浆的溶出工序，溶出的目的是使铝土矿和循环母液在一定温度下反应，生成铝酸钠溶液，反应式为：

AI₂O₃.(1或3)H₂O+2Na OH+aq→2NaAI(OH)₄+aq

溶出的主要技术指标为：溶出温度为260℃，溶出液Rp：1.18，高压蒸汽2.1t/t-Al₂O₃，赤泥碱比(N/S):0.38，赤泥灼减：8％，AI₂O₃相对溶出率：93％。

由于各地铝土矿矿石化学成分不同，所需要的溶出温度也差别很大。国内的矿石主要为一水硬铝石型，溶出温度约为260℃；国外的主要为三水铝石，溶出温度约为145℃；对于混合型的三水铝石+一水软铝石，溶出温度约为240℃～260℃。从氧化铝厂脱硅工序来的矿浆一般为95℃左右，因此如果要达到溶出的反应温度，就要进行加热提温，以保证达到溶出温度。

现阶段国内规模较大的氧化铝厂铝土矿矿浆的溶出工艺多采用压煮溶出，最大处理矿浆量仅为550m³/h，压煮溶出主要的生产设备为套管预热器+预热压煮器+加热压煮器+保温压煮器+闪蒸器。压煮溶出工艺存在以下一些弊病：

1)理论和生产实践证明，预热压煮器采用闪蒸汽的二次汽加热，加热压煮器采用新蒸汽加热，传热系数仅为540~650Kcal/m².h.℃。并且压煮器内的加热管束被料浆完全淹没时，加热面积的利用率才是最大的，热效率最高。故运行时必须通过定期开启不凝性气体管道上的阀门将料浆不凝性气体予以排除，才能达到压煮器内的加热管束利用率最大。

2)压煮溶出工艺的压力容器多，投资大。特别是预热压煮器和加热压煮器都是内部装有加热管束的，加热管束数量多，至少占用了14~16台溶出器。而14~16台溶出器的投资远远大于容器内加热管束的投资。且压煮器必须配备搅拌设施，增加了一系列的投资和运营成本。

3)压煮溶出工艺预热压煮器和加热压煮的加热管结疤清理困难，不能采用简单的水力清洗。需配套酸洗站、碱洗设施和火法清理设施，从而又增加了工程投资。

4)压煮器设备尤其受到设备制造难度的限制，很难继续增大设备处理能力。且压煮溶出工艺存在运营成本高，配管复杂，清洗的周期短，清洗复杂等不利因素。

发明内容：

本发明的目的在于：提供一种新的铝土矿矿浆的溶出工艺，本方法设备处理矿浆能力大，传热系数高，投资和运营成本低，配管简单，生产操作及清理检修方便。

本发明的一水硬铝石型铝土矿的大型管道加停留罐溶出工艺，包括套管反应器预热及加热，停留罐保温和闪蒸器闪蒸，分离，其特征在于整套工艺按下述步骤进行：

1)将经过预脱硅的脱硅矿浆在脱硅出料槽出口与循环母液混合，通过隔膜泵将95℃的料浆送入脉冲缓冲器；

2)经过脉冲缓冲器后，料浆先进入九级多内管预热器，通过二次汽预热到210℃左右；

3)然后进入第十级新蒸汽多内管加热器，采用6.3MPa，280℃新蒸汽加热，将矿浆加热到260℃达到溶出温度；

4)经过套管预热及加热到260℃的料浆进入第二台脉冲缓冲器，然后进入保温停留罐，保温停留罐提供反应停留时间，以保证在反应温度下使氧化铝尽可能溶出；

5)溶出后矿浆进入十级闪蒸器，料浆逐级降温降压，离开最后一台闪蒸器的料浆进入稀释槽，经过稀释使其温度和浓度降低，降低铝酸钠溶液的稳定性，使沉降和分离变得容易进行；

6)稀释槽的料浆乏汽进入顶部的高效汽水加热器，此种汽水加热器对于溶出末级闪蒸蒸汽的回收作用明显，可大大降低向大气排放的废气量，热量被进入的低温循环水吸收，剩余的废汽从顶部排向大气，稀释料浆由稀释泵送往稀释后槽，通过稀释后泵抽料送往沉降。

为了实现本发明的工艺，采取的主要生产设备包括多内管预热器、多内管加热器、停留罐、闪蒸器、稀释槽和高效汽水加热器。其特征在于：

1)主要设备的连接顺序为：一级脉冲缓冲器—预热器—加热器—二级脉冲缓冲器—停留罐—闪蒸器—稀释槽—高效汽水加热器；

2)预热器和加热器均采用星形结构的多内管套管。

上述工艺与现有的压煮溶出工艺相比，将矿浆的预热和加热全部采用多内管预热器和多内管加热器，使矿浆达到溶出温度。即将压煮溶出工艺的压煮器内设置列管改变为溶出器外设置多内管的套管。取消了带加热管束的预热溶出器和加热溶出器。

本生产工艺优势如下：

1)实现设备大型化。本工艺设备处理矿浆能力大，突破了压煮溶出工艺处理矿浆能力的限制，本工艺处理矿浆量可达到750m³/h，并且有进一步提升的空间。

2)传热系数高。采用多套管预热器和加热器进行铝土矿矿浆的预热及加热，在本工序的操作温度范围内，传热系数可达到900~1100Kcal/m².h.℃。相比压煮溶出工艺提高了至少30％以上。

3)大大降低了工程投资和运营成本。多内管预热器和加热器比压煮器投资大大降低，至少降低造价30％以上。压煮器需要设置机械搅拌以及润滑油系统，需要耗电，而采用多内管预热器和加热器不存在这方面的投资和运营成本。

4)套管预热器和加热器清洗简便，周期长。压煮溶出工艺预热压煮器和加热压煮器的加热管结疤清理困难，不能采用简单的水力清洗。需配套酸洗站、碱洗设施和火法清理设施。从而又增加了工程投资。而采用本工艺套管预热器和加热器一般只需要定期的进行水力清洗即可，简单方便，且无酸碱对设备的腐蚀，以及酸碱对环境的影响。

5)本工艺配管简单，生产操作及清理检修方便。降低了生产操作难度和检修难度。

6)采用高效汽水加热器回收传统工艺需要外排的二次蒸汽.减少了能量损失。

7)采用高效汽液分离器分离闪蒸矿浆，防止闪蒸料浆带料。

8)采用可调节的疏水装置保证生产运行平稳。

9)采用全程管道保温代替传统压煮溶出工艺的保温厂房保温，投资可降低40％，且生产操作简便。

10)相比同规模传统压煮溶出可节省占地面积1800m²

附图说明：

图1为本发明的工艺流程框图。图2为本发明的生产设备配置图。在上述两图中，1 多内管套管；2 脉冲缓冲器；3 保温停留罐；4 闪蒸器；5二次汽冷凝水罐；6 二次汽冷凝水泵；7 新蒸汽冷凝水罐；8 新蒸汽冷凝水自蒸发器；9 新蒸汽冷凝水泵；10 稀释槽；11 稀释泵；12 高效汽水加热器；13 热水槽；14 热水泵；15 污水槽；16 液下泵；17 脱硅槽；18 隔膜泵。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的内容作进一步的说明和补充

如图1、2所示，本发明是将经过预脱硅的脱硅矿浆在脱硅槽17出料口与循环母液混合，一方面可以使料浆的R_P值调配到生产要求，另一方面可使100℃的脱硅矿浆降温至95℃，达到隔膜泵18工作的要求。

隔膜泵18将料浆送入脉冲缓冲器2，它位于多内管套管1前面，可以保护溶出生产线免遭可能发生的超压的损害。经过脉冲缓冲器后，料浆先进入九级多内管套管预热器1。通过二次汽预热到210℃左右。然后进入第十级多内管套管加热器，采用6.3MPa，280℃新蒸汽加热，将矿浆加热到260℃。其中预热器内管输送料浆，外管走蒸汽。多内管套管采用管道外保温。

多内管套管预热器的内外管之间接受来自对应闪蒸器4的二次蒸汽，而加热产生的冷凝水进入对应的二次汽冷凝水罐5。所有的二次汽冷凝水罐随压力的降低串联起来，并且每台二次汽冷凝水罐顶部都有通往下一级预热器进汽管的乏汽管以便于回收当级冷凝水二次汽。这也使二次汽冷凝水罐、闪蒸器的压力得到平衡，冷凝水和料浆在各自的流程中能自动流动。从最后一台二次汽冷凝水罐出来的冷凝水用二次汽冷凝水泵6送往沉降热水槽。

多内管套管加热器由来自热电的6.3Mpa、280℃的新蒸汽加热。加热后的冷凝水汇集于新蒸汽冷凝水罐7中。各新蒸汽冷凝水罐的冷凝水同时进入新蒸汽冷凝水自蒸发器8，在此高温冷凝水被闪蒸产生0.6Mpa的二次蒸汽和冷凝水，0.6Mpa的蒸汽去预脱硅加热原矿浆或去沉降洗涤槽加热；冷凝水视其是否清洁用新蒸汽冷凝水泵9送往热电或沉降热水槽。

经过套管预热及加热到260℃的料浆进入第二台脉冲缓冲器。然后再进入保温停留罐3，以保证在反应温度下料浆的停留时间，使氧化铝尽可能溶出。保温停留罐设有搅拌装置，可防止颗粒沉淀。

溶出后矿浆进入十级闪蒸器4，每台的进料管上装有减压孔板，由于孔板造成的压力降低使逐级闪蒸器蒸发掉一部分蒸汽，料浆逐级降温降压。

离开最后一台闪蒸器的料浆进入稀释槽10，经过稀释使其温度和浓度降低，降低铝酸钠溶液的稳定性，使沉降和分离变得容易进行。

稀释槽的料浆乏汽进入顶部的高效汽水加热器12，汽水加热器采用FS型高效汽水加热器。热量被进入高效汽水加热器12的低温循环水吸收，产生的热水进入热水槽13，通过热水泵14输送到赤泥洗涤工序，剩余的废汽从顶部排向大气。稀释料浆由稀释泵11送往赤泥洗涤工序。

系统的污水汇集于污水槽15中，通过液下泵16输送到常压脱硅工序。

Claims

1.一种一水硬铝石型铝土矿的大型管道加停留罐溶出工艺，包括套管反应器预热及加热，停留罐保温和蒸发器闪蒸，分离，其特征在于整套工艺按下述步骤进行：

1)预脱硅的脱硅矿浆在将经过脱硅出料槽出口与循环母液混合，通过隔膜泵将95℃的料浆送入脉冲缓冲器；

5)溶出后矿浆进入十级闪蒸槽，料浆逐级降温降压，离开最后一台闪蒸槽的料浆进入稀释槽，经过稀释使其温度和浓度降低，降低铝酸钠溶液的稳定性，使沉降和分离变得容易进行；

2.一种为实施按权利要求1所述的一水硬铝石型铝土矿的大型管道加停留罐溶出工艺所采用的主要生产设备，包括预热器，加热器，停留罐和闪蒸器。其特征在于：

1)采用九级预热器、一级加热器和十级闪蒸器；

2)设备的连接顺序为：一级脉冲缓冲器—九级二次汽预热器—一级新蒸汽加热器—二级脉冲缓冲器—停留罐—十级闪蒸器—稀释槽；

3)预热器和加热器均采用星形结构的多内管套管。