氧化铝生产系统中有效碱的经济回收与利用研究

氧化铝生产系统中有效碱的经济回收与利用研究

刘春艳

中国铝业广西分公司  广西 平果 531400

摘要：在氧化铝生产的过程中，有效碱的经济回收与利用是非常重要的内容。为了加强环境保护，促进相关行业的发展，文章首先对氧化铝的工业重要性分析，其次探讨氧化铝生产系统中有效碱的经济回收与利用，以供参考。

关键词：氧化铝；有效碱；生产技术

引言

氧化铝生产方法主要分为酸法、碱法、酸碱联合法和热法等四种工艺，目前主要以碱法为主。碱法主要包括烧结法、拜耳法和联合法等工艺流程。相比烧结法，拜耳法具有能耗低、流程短、产品质量高等优点，90％以上的氧化铝生产以拜耳法为主。国内氧化铝生产蒸发工序存在汽耗高、循环效率低、换热管结垢严重、蒸发能力低等诸多弊端，其能耗、汽耗和成本分别占全厂总指标的0％～25％、30％～40％和10％～12％，氧化铝生产多效蒸发工序节能降耗对氧化铝绿色低碳可持续发展具有重要意义。

1氧化铝的工业重要性分析

氧化铝是一种重要的工业原料，广泛应用于陶瓷、玻璃、电子、冶金等领域，它是现代工业中不可或缺的一部分，对经济发展和社会进步起着至关重要的作用。首先，氧化铝是许多行业的基本原料，如陶瓷和玻璃制造业，需要大量氧化铝来生产高品质的产品。在电子行业中，氧化铝用于制造电路板、电子元件和芯片等，是信息技术发展的关键因素之一。在冶金工业中，氧化铝作为一种高效、环保的熔剂和添加剂，能够提高金属的纯度和质量，降低能耗和污染。其次，随着社会对环保和可持续发展的日益重视，环境友好型的氧化铝生产技术成为行业研究的热点，通过改进生产工艺、采用新型技术和设备，可以降低氧化铝生产过程中的能耗和污染，提高资源利用率，实现可持续发展。因此，研究和发展环境友好型氧化铝生产技术对于推动工业发展、促进经济增长和保护环境都具有重要意义。

2氧化铝生产系统中有效碱的经济回收与利用

2.1赤泥脱碱

目前赤泥脱碱的方法有水洗法、酸浸法、石灰法、CO2法等。其中，水洗法用水量大、时间长，仅可去除赤泥中的自由碱，脱碱效果有限；酸浸法可以去除赤泥中的结合碱和赤泥附液中的自由碱，但也会引入大量其他物质，用酸量和废液量大、易造成二次污染；CO2法即将CO2气体通入赤泥浆液中，与碱性化合物反应生成碳酸钠和碳酸氢钠，可降低赤泥的碱性，但无法使碱性化合物转化为ＮａOＨ。有关石灰法的研究较多，石灰价格不高，脱碱效果好，可将化合碱脱除并转化为ＮａOＨ，回收后可降低生产碱耗。因此本文采用石灰法脱碱技术，利用ＣａO将赤泥钠硅渣中的结合态Ｎａ2O转变为游离态ＮａOＨ进入溶液，再通过多级水洗回收ＮａOＨ。该方法技术相对成熟，原材料价格较低，且能避免其他杂质进入氧化铝生产系统。将原有赤泥末洗底流和石灰乳引入脱碱槽，经蒸汽加热后进行脱碱反应，反应后的赤泥经过两次洗涤后排至赤泥压滤，洗水自脱碱后的二洗沉降槽加入，逆向至原有末洗沉降槽，脱除到溶液中的ＮａOＨ同时被回收至生产系统。

2.2拜耳法改进技术

拜耳法改进技术是当前环境友好型氧化铝生产领域的一项重要技术，该技术基于拜耳法原理，但在工艺流程、设备及操作参数等方面进行了优化改进，旨在提高氧化铝的提取率和减少环境污染。拜耳法改进技术通过对传统拜耳法的各个步骤进行深入研究和优化，实现了更高效、更环保的生产方式。在溶出过程中，该技术采用新型高效溶剂，这些溶剂不仅对铝土矿有更好的溶解效果，还具有环保性能，降低了对环境的负面影响。同时，通过调整溶出温度、压力和溶出时间等工艺参数，提高了氧化铝的溶出率，减少了未完全利用的资源。在沉降分离过程中，拜耳法改进技术采用了先进的物理和化学沉降方法，使得铝酸钠溶液中的杂质能够更快速、更彻底地分离，这不仅提高了氧化铝的纯度，还降低了后续处理中化学药剂的使用量。此外该技术还注重提高设备的运行效率，通过改进设备结构和操作方式，减少了设备的能耗和物耗。当然拜耳法改进技术更加注重资源的循环利用。在生产过程中产生的赤泥等废弃物，经过适当的处理后可以再次利用于生产过程，这种循环利用模式不仅降低了生产成本，还有助于减少固体废物的排放，减轻了环境压力。

2.3高分子脱硝剂脱硝法

该方法是SNCR的衍生。高分子烟气脱硝工艺是一项新型的烟气脱硝技术，分为干法和湿法两种。即在锅炉的合适温度区间喷射液体或颗粒状的高分子脱硝剂，这种脱硝剂的有效反应温度区间为850～1050℃，超出这个区间脱硝效率会大大下降，温度区间需要利用锅炉流场模拟技术和热力计算确定（30%～110%）的各种运行状态，在锅炉的前墙和侧墙上制作喷射口。要求喷射的脱硝剂全部覆盖炉膛横切面，使脱硝剂和NOx均匀地完全反应，提高脱硝效率。由于喷射的形状、烟气流速和锅炉型号等变化的影响，脱硝剂很难遍布整个炉膛的横切面，造成脱硝效率低，因此该脱硝方法比较适应小型碱炉的脱硝。碱炉和煤炭锅炉生产运行的不同点：碱炉炉床存在大量的熔融物，遇水释放大量的热，容易爆炸，从而影响碱炉的安全和生产效率，因此直接在碱炉炉膛使用溶液性的脱硝物质是很危险的，如氨水、尿素溶液和其他水溶液性质的脱硝剂。即使使用，也要首先考虑用量和碱炉的安全性能。

3未来发展趋势与展望

随着全球对环境保护的日益重视，环境友好型氧化铝生产技术的研究与发展成为了行业的关键。在资源紧张和环境污染严重的背景下，未来氧化铝生产将朝着两个主要方向发展：一是实现生产过程的低碳化和能源效率最大化；二是推动氧化铝产品的循环利用和生态化设计。首先，低碳化与能源效率最大化的追求将促使行业进一步探索和采用先进的生产工艺，这不仅包括改进现有工艺以降低能耗和排放，而且包括研发全新的低碳化技术，如低碳烧结技术和低碳溶出技术等。通过这些技术的推广应用，可以显著降低氧化铝生产过程中的碳排放，并提高能源利用效率，从而为全球气候变化作出贡献。其次，推动氧化铝产品的循环利用和生态化设计也是未来发展的重要趋势。一方面，通过研究循环利用技术，将氧化铝生产过程中的废弃物转化为有价值的资源，实现废弃物的减量化、资源化和无害化处理。这不仅能够减少环境污染，而且能够降低生产成本，提高经济效益。另一方面，加强氧化铝产品的生态化设计，使其在使用过程中更加环保、可持续。例如，通过优化产品结构、采用环保材料和生产工艺，降低产品的环境影响，并提高其使用寿命和可回收性。

结语

在处理高碳含量的一水硬铝石矿时，蒸发排盐苛化、赤泥脱碱和一洗液苛化三种碱回收工艺，均可回收氧化铝系统中损失的有效碱。三种工艺适用的工况不同，需根据生产系统中有效碱的损失分布情况来综合考虑。当生产系统碳全碱比不高，蒸发排盐苛化正常时，仅需运行赤泥脱碱即可减少最多碱耗，降低生产成本，达到最佳的经济效益；而当母液碳全碱比大于10％，且碳碱受到母液中其他钠盐影响而较难通过蒸发结晶排出时，一洗液苛化可将碳碱转化为有效碱并加以回收，使生产系统的碳碱含量正常化，虽然会增加一定生产成本，但如同时运行赤泥脱碱，仍具有较好经济性。

参考文献

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作者简介：刘春艳（1997.2),女,汉族,云南昆明人，本科，助理工程师，主要从事氧化铝生产质量管控工作。