浅析混联法生产中的综合平衡
摘要: 在混联法氧化铝生产中,存在着一定技术指标条件下的物料流量与设备能力之间的综合平衡问题,并以氧化铝厂的生产实际为依据,分析了以碱的循环平衡为主的综合平衡与生产的关系,指出它对生产稳定发展进行良性循环、达产降耗和提高企业经济效益,都具有非常重要的现实意义。
关键词: 混联法 氧化铝生产 综合平衡
混联法在我国诞生以来,经过几代人30 多年的努力已日渐成熟,是我国氧化铝生产中经济效益比较好的一种生产方法,也因此成为我国氧化铝生产的主要方法,为我国铝工业的发展起着十分重要的作用。不管是拜耳法还是烧结法部分,其产出单位产品氧化铝所伴随的主要物料的流量是相当大的,为产品量的数倍之多,加上混联法工艺流程长、进程复杂、设备又多、各个生产环节联系紧密、生产规模又大,因此往往某一工序的工况不正常会迅速波及到其它相关工序甚至整个生产。因此,从生产的全局来看,就很自然地形成了在一定技术指标要求下的各种物料流量和设备能力之间的综合平衡,它是生产顺利发展、进行良性循环的根本保证,氧化铝厂的实践充分说明了这一点。
1、混联法主要物料流动概况在混联法生产中,天天都要念的一本经就
是碱、水、泥的综合平衡,这是由混联法的特点所决定的,拜耳法部分高品位的铝矿石在循环碱液的作用下,经压煮溶出后所产生的赤泥送烧结法的熟料窑去处理,借以回收其中的氧化铝和氧化钠,故常有以窑定产之说。同时,拜耳法所发生的碱耗又需要烧结法来补充,而烧结法本身还拥有自己独立的生产系统。此外,由于矿石带入和工艺上的需要,流程中还要进入大量的水分,并根据碱的循环需要及时地予以脱除,这就是说碱、水、泥的平衡问题,涉及到生产中的大型设备原料磨、压煮溶出器、熟料窑、蒸发器等。这些设备的状况如何,又非常敏感的与生产紧密地联系在一起,在碱、水、泥的综合平衡中,由于碱是氧化铝的载体而贯穿流程的始终,同时它又和水、泥发生有机的联系,复杂,故我们从碱的循环入手进行如下分析。在混联法生产,不仅有拜耳法系统内部碱的循环平衡体系,还有烧结法内部碱的循环平衡体系,同时还有拜耳法系统和烧结法系统之间所存在的碱的循环平衡体系,它们既是相互独立的系统,又是相互制约的有机整体。在拜耳法系统中,原矿浆中的碱压煮溶出形成铝酸钠溶液,到达分解槽,并将分解出氢氧化铝后的碱液经蒸发浓缩得到的大母液再送去配料,又回到原矿浆,从而完成一个基本的拜耳循环,生产出一定数量的氧化铝,与其同时,一部分碱在赤泥洗涤系统和稀释矿浆之间循环。还有一些碱经白泥洗液、赤泥洗液、精液、种分槽,再回到白泥洗液这样一个闭路循环系统,对于拜耳法存在的这三个碱的循环系统,通常重点注意和研究的是第一个基本的拜
耳循环体系。与其同时,在拜耳法和烧结法两大系统之间所存在的碱的循环流动也一刻不停,随着拜耳法系统碱的基本循环的进行,所产生的赤泥结合、赤泥的附液、结晶碱及其附液也不断地进入烧结法系统,经生料、熟料、二精液再回到拜耳法的种分槽。同时,拜耳法系统所发生的碱的跑冒滴漏损失和产品带走的碱的损失也由一定量的二精液进入种分槽予以补偿,从而保证拜耳循环周而复始的不断进行。此外,烧结法粗液脱硅所需种分母液也从拜耳法系统获得,经二粗液脱硅、二精液又回到种分槽进行闭路循环,同样地,在烧结法系统,碱也要发生化学损失和机械损失,加之补充拜耳法碱耗,因此,需要由外界将纯碱加入到烧结法的生料浆中去,予以补充,从而维持碱的循环需要,保证烧结法乃至整个生产的正常运行。
2 碱的循环与生产的关系
从上述混联法碱的主要循环途径的分析可见,碱法生产氧化铝的过程,实际上就是氧化铝的载体氧化钠沿着主要流程线路周而复始的处理一批又一批的铝土矿、并进而产出氧化铝所进行的循环流动的过程。其产出的氧化铝量直接与碱的循环量相关,而碱的循环量又与有关技术指标及所设置的主体设备的能力有关。实际生产就是据其将拜耳法和烧结法科学地联系在一起,形成一个有机的整体,既要使拜耳法起到核心的主体作用,充分发挥其优势和潜力,又要使烧结法的效能得到应有的体现。在拜耳法单位产品输出的碱量一定的条件下,烧结法应尽可能多地处理来自拜耳法输出的碱量。同时,在保证加碱能力的条件下,尽可能地发挥烧结法的潜力,合理地调整和处理来自碳分母液的碱量。
对于拜耳法系统来说,是以循环效率的高低来衡量拜耳作业效果的。循环效率越高,说明单位碱量每完成一次拜耳循环所产出的氧化铝量就越多,也就是说单位产品所需的碱量就越少。这样压煮溶出所需要的原矿浆、蒸发母液等各种物料流量就相对减少,设备的负荷就可减轻,有利于搞好生产的综合平衡。反之,循环效率越低,则单位产品所需碱量就越多,相应物料的流量也随之增加,设备的负荷加大,使生产的综合平衡的难度提高。此外,在拜耳法系统,随着氧化铝的产出,有一定碱量的输出和损耗,因此需要烧结法进行加工和补充,单位拜耳法产品输出的碱量越少,有仅有利于减轻拜耳法有关设备的负担,而且还有利于降低拜耳法的补碱负荷,减轻熟料窑的压力,无疑对生产的综合平衡产生积极的影响。
对烧结法来说,当然也存在一个碱的循环效率问题,同样,随着单位碱量产出的氧化铝量的增加,相关物料流量降低,有利于搞好既定设备能力条件下的生产平衡,从碱的组成这一角度来看,烧结法的任务是加工来自拜耳法输出的碱、碳分母液经赤泥浆循环的碱以及为补充碱的损失而必须适时加入的新碱苏打。不言而喻,来自拜耳法输出的碱量越少,则所需烧结法熟料量就越少。来自碳分母液的碱量是由烧结法精液的碳分数量决定的,系统新碱加入量的多少,完全是由生产中所发生的碱耗来决定的,它是维持一定生产规模的循环碱量的需要。事实上,这三部分的碱量不仅涉及到拜耳法的碱平衡,同时还涉及到烧结法乃至整个混联法生产的液量平衡,如果说混联法的产量核心在拜耳法,则搞好以碱为中心的各种物料的综合平衡的核心在烧结法、混联法的特点告诉我们;其一,拜耳法所发生的碱耗队伍烧结法获得补充。因此,烧结法须加工来自拜耳法合理输出的碱量,但是对于拜耳法赤泥和结晶碱的滤饼所带走的附液碱是拜耳法输出碱量的组成部分,应严格控制,这是降低拜耳法碱的输出的重要环节,也是减轻拜耳法设备负荷和降低烧结法压力的需要。其二,生产中所发生的碱耗必须及时合理的补充,将新碱加入生料浆进入烧结法进行加工,以确保系统中所拥有的循环碱量与生产的规模相适应,多年来的实践表明,新碱的加入量低于或高于实际碱耗,如不及时地加以调整,将会直接影响到系统的碱平衡,加入的新碱量高于实际碱耗的后果是出现赤泥浆槽满、熟料仓满和种分槽满这样的三满局面,从而使生产受到影响,加入的新碱量低于实际碱耗,流程液量将会空出,也会给生产带来危害,因此,加入的新碱数量一定要与相应的碱耗对应。此外,一定的碱耗还需相应的补碱设施,并且混联法的补碱还要受到有关指标如拜赤泥量等的制约,增加了综合平衡的难度,其三,碳分母液返回需要加工的碱量,由烧结法碳分产量的多烽来决定。应根据拜耳法需要加工的碱量、生产的碱耗和总的加工碱量及其能力进行定量选择,用以科学地指导生产,进行积极的综合平衡,促进生产稳定高产,实现良性循环。
3 实际生产的对比分析
在过去的实际生产中,生产的发展有过顺利和困难这两个侧面,现将这两种情况各选一年,对其涉及的综合平衡进行分析。首先让我们回顾一下比较困难年份的生产情况,那时,拜耳法部分是种分槽空、蒸发器卡脖子、赤泥浆槽满、沉降槽跑浑等。而在烧结法部分,熟料仓空、熟料窑不能计划检修到“大车不倒只管转”的局面,生产十分困难,举步维艰,这些现象的出现和薄弱环节的存在,其实质就是生产中以碱平衡为,主辅之水平衡和泥平衡所存在的问题在生产上的反映。但是到顺利年份的生产情况则大不相同,生产形势一月比一月好,种分槽液量稳定适中、蒸发器不在困扰生产,赤泥浆和熟料存量符合组织生产的要求,熟料窑等大型设备都能计划检修,整个生产进入良性循环,原
因何在呢? 撇开其它原因不谈,从生产技术管理角度分析来看,搞好综合平衡是极其重要的原因之一。可以看出：
3.1拜耳法每吨氧化铝所需要的原矿浆的碱量,由于碱的循环效率的提高而明显下降。
3.2由于附液减少而降低碱量的连同循环效率影响,使拜耳法每吨氧化铝需要的大母液碱量比困难年份降低 ,这对于缓解蒸发这一生产薄弱环节,搞好碱、水的综合平衡无疑是雪中送炭。
3.3拜耳法每吨氧化铝进入烧结法需要加工的碱量也有所减少,极大的减轻了烧结法向拜耳法的补碱负担,对平衡拜耳法赤泥和减轻熟料窑负担,搞好拜、烧两大系统间的综合平衡非常有利。
3.4拜耳法在注意解决碱的循环平衡的同时,注意到生产薄弱环节之一的蒸发器的水平衡问题,一方面提高碱的循环效率来减少蒸水量,并提高苏打过滤机的操作水平和改善设备状况,以减少结晶碱的附液量,达到降低蒸发水量的目的。另一方面不再绕过矛盾,正视、研究和解决赤泥洗涤问题,从而将影响水平衡的重要指标———两个精液浓度分别提高。这样,两个方面的综合效果使得单位循环碱量所携带的水量大大减少 ,使得拜耳循环碱液浓缩需要蒸发的水量处在设备能力的范围之内。水平衡问题的解决,使拜耳循环碱液的“质”和“量”不再尖锐对立,满足了生产上对循环碱液的数量要求,同时还使压煮溶出的Na2Ok 浓度达到规程的要求,有利于提高拜耳法循环效率,水平衡问题的解决又促进了碱平衡的顺利实施,种分槽液量也不再大起大落。
3.5烧结法碱的循环效率也有所提高,对减轻熟料窑的负担和搞好综合平衡极为有利。
3.6从熟料碱的构成来看,烧结法每吨氧化铝对应加工来自拜耳法的碱量明显降低。
3.7烧结法每吨氧化铝加入的新碱量降低,这就是说系统所发生的碱耗的降低,相当于减少对应熟料量,对于平衡赤泥浆十分有利。而困难年份正是由于碱耗高、新碱加入量太大,加之其它指标的影响,导致了赤泥浆不平衡而涨满,熟料窑无法计划检修,是正常的综合平衡受到严重干扰而危及生产的重要因素。
3.8由于拜耳法输出碱量的减少和混联法生产碱耗的降低,极大地减轻了熟料窑加工碱的负担,有利于调整、提高加工来自碳母的碱量,再和其它相应的有关措施如降低熟料A/ S、提高小母液浓度等相配合既避免了加碱过量,又平衡了赤泥浆、消除了赤泥浆涨满和熟料窑紧张的被动局面,也使生产系统中,各个主要碱的循环体系保持平衡稳定,种分槽、赤泥浆和熟料存量都在与生产规模相适应的水平上,有力地推动生产向前发展。
4 结论
4.1 在混联法生产中,搞好在既定指标条件下的综合平衡对生产关系极大,特别是碱、水和泥这三种物料,是生产稳定发展和进行良性循环的基础,是氧化铝达产达标的重要影响因素之一。
4.2 在碱、水和泥这三种物料的综合平衡中,应首先搞好以烧结法加工碱为中心的碱的循环平衡,并和水、泥的平衡有机的结合起来,以利互相促进。
4.3对影响综合平衡的相关指标和设备出现的问题,应从综合平衡的全局出发,认真地加以研究和解决,一方面促进综合平衡向着高层次的方向发展,另一方面也可收到增产降耗提高企业经济效益的目的。
