氧化铝

一、氧化铝沉降工序节能减排综合解决方案
        北京华索科技股份有限公司针对氧化铝沉降工序,考察各种能够适用于氧化铝生产的液固分离装置,提出应用翻盘过滤机取代洗涤沉降槽,在节能降耗的同时,进一步提高氧化铝产能。
        沉降工序综合节能减排解决方案以建设沉降能源管理评价系统平台,实现能耗数据集中统一的在线监控和管理;;建立能够指导实际生产的沉降能耗评价模型;并在此基础上,用翻盘过滤机取代洗涤沉降槽,减少氧化铝水解损失,打幅度减少赤泥洗水用量;最终实现精液浓度提高10g/l,减少絮凝剂50%的用量,减少赤泥中附碱和氧化铝,可达到吨氧化铝降低成本40元以上。
 
二、氧化铝种分工序节能减排解决方案
        种子分解作为氧化铝工艺的一个耗能工序,如何在满足工艺要求的前提下实现节能目标,是氧化铝工艺人员一直以来的困扰。北京华索科技股份有限公司联合业界氧化铝工艺专家,提出了种子分解综合节能方案,在节能减排的同时,提高分解率,实现砂状氧化铝生产目标。种子分解综合节能减排解决方案以建设种分能源管理评价系统为平台,实现能耗数据集中统一的在线监控和管理;建立能够指导实际生产的种分能耗评价模型;并在此基础上,针对重点耗能工艺与设备,开展工艺和控制优化改造;最终实现工艺能耗降低3%-5%左右,分辨率提升到52%以上,砂状氧化铝实现90%以上,吨氧化铝成本降低30-50元以上,同时可提高电解槽电解电流效率1.5%(对于电解铝厂而言)左右。
 
三、烧结法氧化铝节能减排综合解决方案
       烧结法氧化铝生产,是通过把矿石(或拜耳法赤泥)、纯碱、石灰石、生料煤按一定的比例控制,磨制成生料浆,并输送进入旋窑烧结。烧成熟料后,再把烧结熟料与调整液按一定的比例,在溶出磨中制成溶出料浆,溶出料浆进行液固分离得到烧结粗液和烧结法赤泥,赤泥经过洗涤后外排,烧结法粗液与拜耳法溶出矿浆合流脱硅或者独立脱硅后,精制得到精液,再进行种分或者炭分分解得到氢氧化铝氧化铝,氢氧化铝经过煅烧得到氧化铝。
       现在全国大部分的氧化铝烧结法,原料为矿石,或者是只添加一部分拜耳法赤泥,以矿石为原料的烧结法,由于成本高,基本是处于亏损状态。
      我公司提出的烧结法氧化铝节能降耗解决方案以拜耳法的弃赤泥为烧结法原料,采用全赤泥烧结配合快速分离技术,不但降低了拜耳法固体废弃物的排放,而且从拜耳赤泥中回收了大部分氧化铝,大大降低了烧结法的成本,已实现全赤泥烧结的成本低于拜耳法生产成本。
      全赤泥烧结的技术很早提出来,一直没有得到实施的原因就是沉降槽通不过,全赤泥烧结法烧出的熟料比重较轻,在沉降槽无法沉降。使用我公司的快速分离技术后,可以不考虑熟料比重的问题,实现了全赤泥烧结。在实现资源综合利用,降低成本的同事,大大减少氧化铝生产废弃物的排放。

四、硫酸氢铵溶液法处理粉煤灰生产冶金级氧化铝
        2000年以后,随着煤电行业的迅猛发展,粉煤灰造成的环境压力越来越大,开展从高铝粉煤灰中提取氧化铝等高附加值综合利用研究成为煤电行业和氧化铝行业研究的热点课题,国内煤电企业、高校和科研院所进行了大量研究,开发出了许多新工艺新技术。目前,从粉煤灰中 提取氧化铝的方法主要分为碱法、酸法和氨法三类。已经工业化和正在进行工业化试验验证的工艺技术有碱法的石灰烧结法和预脱硅碱石灰烧结法,酸法中的盐酸法和硫酸铵法。
硫酸铵法处理粉煤灰工艺为减量过程,提取氧化铝后的尾渣量大大低于石灰石烧结法和预脱硅碱石灰烧结法,反应体系为弱酸性体系对设备管道的防腐要求又远低于盐酸法,而且既适合处理循环流化床锅炉粉煤灰也适合处理煤粉炉粉煤灰。目前,我公司与沈阳铝镁设计研究院有限公司和沈阳工业大学联合进行了实验研究,率先提出采用硫酸氢铵溶液处理粉煤灰提取氧化铝新工艺,完成了整体工艺实验室研究,打通硫酸铵法处理粉煤灰生产冶金级氧化铝的整体流程,得到最佳工艺条件,并进行初步技术经济评价判断工艺技术可行性及市场趋势和应用前景。
硫酸氢铵溶液法处理粉煤灰生产氧化铝的工艺流程如图所示。


        粉煤灰与硫酸氢铵溶液混合后进行低温浸出, 浸出后尾渣为高硅渣,可用于生产水泥、微硅粉、白 炭黑或活性硅酸钙等产品。浸出液采用硫酸铵分解烟气制备的氨水进行沉铝制备粗氢氧化铝,粗氢氧 化铝含有大量杂质,主要是氢氧化铁、氢氧化镁、氢氧化钙等。粗氢氧化铝经简易拜耳法工艺过程制备 冶金级氧化铝,尾渣为高铁渣,可以作为炼铁或化工 原料。沉铝得到的溶液为硫酸铵溶液,经结晶蒸发后低温分解,产生的烟气用水吸收制成氨水,分解得到的硫酸氢铵循环使用。
        目前,我国氧化铝企业采用铝土矿生产氧化铝的不含税完全成本为 1700 ~ 2400 元,平均 2100 元左右。根据成本测算结果硫酸铵低温焙烧法生产氧化铝总成本费用在 1588. 5 元,政策退税后成本在 1536. 9 元,大大低于目前国内氧化铝行业的平均成本及氧化铝售价,具有很强的竞争优势,与国内氧化铝企业相比具有很大优势。 近年来,通过国家政策导向支持,我国电解铝工业已经向西部能源优势地区转移,集中在内蒙、新疆、甘肃等地,而我国氧化铝企业主要集中在山西、河南、山东、贵州和广西等地,这将导致氧化铝运输成本升高。依托煤炭资源可实现“煤 - 电 - 氧化铝 - 铝”产业链生产,煤发电用于电解铝生产,发电产生的粉煤灰用于生产氧化铝,则实现了煤的高效利用,达到循环经济示范作用。粉煤灰生产氧化铝相对运距较近,这将增强粉煤灰生产氧化铝的竞争优势。
       通过实验,我们得出以下结论:
      1)以电厂废弃物粉煤灰和硫酸铵为原料采用硫酸氢铵溶液法制备出冶金级氧化铝,通过实验室实验打通整体工艺流程,硫酸铵可循环利用。
      2)进行了全面的实验室研究,在浸出温度 130 ~ 180℃,浸 出时间3h条件下,氧化铝提取率83. 5% 。
      3)在实验室实验数据的基础上,进行了物料平衡计算和技术经济分析,该工艺不含税综合成本在 1536.9 元/t - Al2O3,大大低于目前氧化铝的平均成本和氧化铝售价。
      4)在能源富集区实现“煤 - 电 - 氧化铝 - 铝” 产业链生产具有一定竞争优势,应用前景广阔。
      5)硫酸氢铵低温浸出工序和浸出沉铝工序在工业生产线设计前只需要进行材料的防腐蚀试验, 硫酸铵分解需要进行装备的工业试验验证,其它工序均成熟可靠有工业生产先例。

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