一種一水硬鋁石型鋁土礦的大型管道加停留罐溶出工藝的製作方法

2023-04-30 19:22:56

專利名稱：一種一水硬鋁石型鋁土礦的大型管道加停留罐溶出工藝的製作方法
技術領域：
本發明屬於氧化鋁生產工藝的技術領域。具體涉及一種一水硬鋁石型 鋁土礦的大型管道加停留罐溶出工藝。
背景技術：
目前國內9 0 %以上的氧化鋁廠採用拜爾法生產工藝。拜爾法生產工 藝的核心是鋁土礦礦漿的溶出工序，溶出的目的是使鋁土礦和循環母液在 一定溫度下反應，生成鋁酸鈉溶液，反應式為
AI203.(1或3) H20+2Na OH+aq—2NaAI(OH)4+aq 溶出的主要技術指標為溶出溫度為26(TC，溶出液Rp: 1.18，高壓 蒸汽2. lt/t -A1203，赤泥鹼比(N/S):0.38，赤泥灼減8%， AI203相對溶 出率93%。
由於各地鋁土礦礦石化學成分不同，所需要的溶出溫度也差別很大。 國內的礦石主要為一水硬鋁石型，溶出溫度約為260。C;國外的主要為三 水鋁石，溶出溫度約為145°C;對於混合型的三水鋁石+—水軟鋁石，溶 出溫度約為24(TC 26(TC。從氧化鋁廠脫矽工序來的礦漿一般為95"C左右， 因此如果要達到溶出的反應溫度，就要進行加熱提溫，以保證達到溶出溫 度。
現階段國內規模較大的氧化鋁廠鋁土礦礦漿的溶出工藝多採用壓煮 溶出，最大處理礦漿量僅為550m7h，壓煮溶出主要的生產設備為套管預
熱器+預熱壓煮器+加熱壓煮器+保溫壓煮器+閃蒸器。壓煮溶出工藝存在以 下一些弊病
1) 理論和生產實踐證明，預熱壓煮器採用閃蒸汽的二次汽加熱，加 熱壓煮器採用新蒸汽加熱，傳熱係數僅為54(T650KCal/m2.h. °C。並且壓 煮器內的加熱管束被料漿完全淹沒時，加熱面積的利用率才是最大的，熱 效率最高。故運行時必須通過定期開啟不凝性氣體管道上的閥門將料漿不 凝性氣體予以排除，才能達到壓煮器內的加熱管束利用率最大。
2) 壓煮溶出工藝的壓力容器多，投資大。特別是預熱壓煮器和加熱壓煮器都是內部裝有加熱管束的，加熱管束數量多，至少佔用了14~16臺溶 出器。而14 16臺溶出器的投資遠遠大於容器內加熱管束的投資。且壓煮 器必須配備攪拌設施，增加了一系列的投資和運營成本。
3) 壓煮溶出工藝預熱壓煮器和加熱壓煮的加熱管結疤清理困難，不能 採用簡單的水力清洗。需配套酸洗站、鹼洗設施和火法清理設施，從而又 增加了工程投資。
4) 壓煮器設備尤其受到設備製造難度的限制，很難繼續增大設備處理 能力。且壓煮溶出工藝存在運營成本高，配管複雜，清洗的周期短，清洗 複雜等不利因素。

發明內容
本發明的目的在於提供一種新的鋁土礦礦漿的溶出工藝，本方法設
備處理礦漿能力大，傳熱係數高，投資和運營成本低，配管簡單，生產操 作及清理檢修方便。
本發明的一水硬鋁石型鋁土礦的大型管道加停留罐溶出工藝，包括套 管反應器預熱及加熱，停留罐保溫和閃蒸器閃蒸，分離，其特徵在於整套
工藝按下述步驟進行
1) 將經過預脫矽的脫矽礦漿在脫矽出料槽出口與循環母液混合,通過 隔膜泵將95°C的料漿送入脈衝緩衝器；
2) 經過脈衝緩衝器後，料漿先進入九級多內管預熱器，通過二次汽 預熱到21(TC左右；
3) 然後進入第十級新蒸汽多內管加熱器，採用6.3MPa， 28(TC新蒸汽 加熱，將礦漿加熱到26(TC達到溶出溫度；
4) 經過套管預熱及加熱到26(TC的料漿進入第二臺脈衝緩衝器，然後 進入保溫停留罐，保溫停留罐提供反應停留時間，以保證在反應溫度下使 氧化鋁儘可能溶出；
5) 溶出後礦漿進入十級閃蒸器，料漿逐級降溫降壓，離開最後一臺 閃蒸器的料漿進入稀釋槽，經過稀釋使其溫度和濃度降低，降低鋁酸鈉溶 液的穩定性，使沉降和分離變得容易進行；
6) 稀釋槽的料漿乏汽進入頂部的高效汽水加熱器，此種汽水加熱器 對於溶出末級閃蒸蒸汽的回收作用明顯，可大大降低向大氣排放的廢氣 量，熱量被進入的低溫循環水吸收，剩餘的廢汽從頂部排向大氣，稀釋料 漿由稀釋泵送往稀釋後槽，通過稀釋後泵抽料送往沉降。為了實現本發明的工藝，採取的主要生產設備包括多內管預熱器、多 內管加熱器、停留罐、閃蒸器、稀釋槽和高效汽水加熱器。其特徵在於 1 )主要設備的連接順序為 一級脈衝緩衝器一預熱器一加熱器一二
級脈衝緩衝器一停留罐一閃蒸器一稀釋槽一高效汽水加熱器； 2)預熱器和加熱器均採用星形結構的多內管套管。
上述工藝與現有的壓煮溶出工藝相比，將礦漿的預熱和加熱全部採用 多內管預熱器和多內管加熱器，使礦漿達到溶出溫度。即將壓煮溶出工藝 的壓煮器內設置列管改變為溶出器外設置多內管的套管。取消了帶加熱管 束的預熱溶出器和加熱溶出器。
本生產工藝優勢如下
1) 實現設備大型化。本工藝設備處理礦漿能力大，突破了壓煮溶出 工藝處理礦漿能力的限制，本工藝處理礦漿量可達到750m7h，並且有進 一步提升的空間。
2) 傳熱係數高。採用多套管預熱器和加熱器進行鋁土礦礦槳的預熱 及加熱，在本工序的操作溫度範圍內，傳熱係數可達到900 1100Kcal/m2. h. °C。相比壓煮溶出工藝提高了至少30%以上。
3) 大大降低了工程投資和運營成本。多內管預熱器和加熱器比壓煮 器投資大大降低，至少降低造價30%以上。壓煮器需要設置機械攪拌以及 潤滑油系統，需要耗電，而採用多內管預熱器和加熱器不存在這方面的投 資和運營成本。
4) 套管預熱器和加熱器清洗簡便，周期長。壓煮溶出工藝預熱壓煮 器和加熱壓煮器的加熱管結疤清理困難，不能採用簡單的水力清洗。需配 套酸洗站、鹼洗設施和火法清理設施。從而又增加了工程投資。而採用本 工藝套管預熱器和加熱器一般只需要定期的進行水力清洗即可，簡單方 便，且無酸鹼對設備的腐蝕，以及酸鹼對環境的影響。
5) 本工藝配管簡單，生產操作及清理檢修方便。降低了生產操作難 度和檢修難度。
6) 採用高效汽水加熱器回收傳統工藝需要外排的二次蒸汽.減少了能 量損失。
7) 採用高效汽液分離器分離閃蒸礦漿，防止閃蒸料漿帶料。
8) 採用可調節的疏水裝置保證生產運行平穩。
9) 採用全程管道保溫代替傳統壓煮溶出工藝的保溫廠房保溫，投資可降低40%，且生產操作簡便。
10)相比同規模傳統壓煮溶出可節省佔地面積1800m2


圖1為本發明的工藝流程框圖。圖2為本發明的生產設備配置圖。在
上述兩圖中，l多內管套管；2脈衝緩衝器；3保溫停留罐；4閃蒸器；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 自蒸發器；9新蒸汽冷凝水泵；IO稀釋槽；ll稀釋泵；12高效汽水加熱 器；13熱水槽；14熱水泵；15汙水槽；16液下泵；17脫矽槽；18隔膜泵。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的內容作進一步的說明和補充
如圖1、 2所示，本發明是將經過預脫矽的脫矽礦漿在脫矽槽17出料 口與循環母液混合， 一方面可以使料漿的Rp值調配到生產要求，另一方 面可使10(TC的脫矽礦漿降溫至95。C，達到隔膜泵18工作的要求。
隔膜泵18將料漿送入脈衝緩衝器2，它位於多內管套管1前面，可以 保護溶出生產線免遭可能發生的超壓的損害。經過脈衝緩衝器後，料漿先 進入九級多內管套管預熱器l 。通過二次汽預熱到21(TC左右。然後進入 第十級多內管套管加熱器，採用6.3MPa， 28(TC新蒸汽加熱，將礦漿加熱 到26(TC。其中預熱器內管輸送料漿，外管走蒸汽。多內管套管採用管道 外保溫。
多內管套管預熱器的內外管之間接受來自對應閃蒸器4的二次蒸汽， 而加熱產生的冷凝水進入對應的二次汽冷凝水罐5 。所有的二次汽冷凝水 罐隨壓力的降低串聯起來，並且每臺二次汽冷凝水罐頂部都有通往下一級 預熱器進汽管的乏汽管以便於回收當級冷凝水二次汽。這也使二次汽冷凝 水罐、閃蒸器的壓力得到平衡，冷凝水和料漿在各自的流程中能自動流動。 從最後一臺二次汽冷凝水罐出來的冷凝水用二次汽冷凝水泵6送往沉降 熱水槽。
多內管套管加熱器由來自熱電的6.3Mpa、 28(TC的新蒸汽加熱。加熱 後的冷凝水匯集於新蒸汽冷凝水罐7中。各新蒸汽冷凝水罐的冷凝水同時 進入新蒸汽冷凝水自蒸發器8，在此高溫冷凝水被閃蒸產生0.6Mpa的二 次蒸汽和冷凝水，0.6Mpa的蒸汽去預脫矽加熱原礦漿或去沉降洗滌槽加 熱；冷凝水視其是否清潔用新蒸汽冷凝水泵9送往熱電或沉降熱水槽。經過套管預熱及加熱到26(TC的料漿進入第二臺脈衝緩衝器。然後再 進入保溫停留罐3，以保證在反應溫度下料漿的停留時間，使氧化鋁盡可 能溶出。保溫停留罐設有攪拌裝置，可防止顆粒沉澱。
溶出後礦漿進入十級閃蒸器4，每臺的進料管上裝有減壓孔板，由於 孔板造成的壓力降低使逐級閃蒸器蒸發掉一部分蒸汽，料漿逐級降溫降 壓。
離開最後一臺閃蒸器的料漿進入稀釋槽10，經過稀釋使其溫度和濃度 降低，降低鋁酸鈉溶液的穩定性，使沉降和分離變得容易進行。
稀釋槽的料漿乏汽進入頂部的高效汽水加熱器12，汽水加熱器釆用 FS型高效汽水加熱器。熱量被進入高效汽水加熱器12的低溫循環水吸收， 產生的熱水進入熱水槽13，通過熱水泵14輸送到赤泥洗滌工序，剩餘的 廢汽從頂部排向大氣。稀釋料漿由稀釋泵11送往赤泥洗滌工序。
系統的汙水匯集於汙水槽15中，通過液下泵16輸送到常壓脫矽工序。
權利要求
1. 一種一水硬鋁石型鋁土礦的大型管道加停留罐溶出工藝，包括套管反應器預熱及加熱，停留罐保溫和蒸發器閃蒸，分離，其特徵在於整套工藝按下述步驟進行1)預脫矽的脫矽礦漿在將經過脫矽出料槽出口與循環母液混合，通過隔膜泵將95℃的料漿送入脈衝緩衝器；2)經過脈衝緩衝器後，料漿先進入九級多內管預熱器，通過二次汽預熱到210℃左右；3)然後進入第十級新蒸汽多內管加熱器，採用6.3MPa，280℃新蒸汽加熱，將礦漿加熱到260℃達到溶出溫度；4)經過套管預熱及加熱到260℃的料漿進入第二臺脈衝緩衝器，然後進入保溫停留罐，保溫停留罐提供反應停留時間，以保證在反應溫度下使氧化鋁儘可能溶出；5)溶出後礦漿進入十級閃蒸槽，料漿逐級降溫降壓，離開最後一臺閃蒸槽的料漿進入稀釋槽，經過稀釋使其溫度和濃度降低，降低鋁酸鈉溶液的穩定性，使沉降和分離變得容易進行；6)稀釋槽的料漿乏汽進入頂部的高效汽水加熱器，此種汽水加熱器對於溶出末級閃蒸蒸汽的回收作用明顯，可大大降低向大氣排放的廢氣量，熱量被進入的低溫循環水吸收，剩餘的廢汽從頂部排向大氣，稀釋料漿由稀釋泵送往稀釋後槽，通過稀釋後泵抽料送往沉降。
2.—種為實施按權利要求1所述的一水硬鋁石型鋁土礦的大型管道加停留罐溶出工藝所採用的主要生產設備，包括預熱器，加熱器， 停留罐和閃蒸器。其特徵在於1)採用九級預熱器、 一級加熱器和十級閃蒸器；2) 設備的連接順序為 一級脈衝緩衝器一九級二次汽預熱器一一 級新蒸汽加熱器一二級脈衝緩衝器一停留罐一十級閃蒸器一稀釋槽；3) 預熱器和加熱器均採用星形結構的多內管套管。
全文摘要
一種一水硬鋁石型鋁土礦的大型管道加停留罐溶出工藝，包括套管反應器預熱及加熱，停留罐保溫和蒸發器閃蒸，分離，其特徵在於整套工藝如下進行1)將預脫矽礦漿與循環母液混合，通過隔膜泵送入脈衝緩衝器；2)經過脈衝緩衝器後，進入九級多內管預熱器用二次蒸汽預熱；3)然後進入第十級新蒸汽多內管加熱器採用新蒸汽加熱；4)經過套管預熱及加熱的料漿進入第二臺脈衝緩衝器，然後進入保溫停留罐保溫；5)溶出後礦漿進入十級閃蒸槽，逐級降溫降壓最後進入稀釋槽；6)稀釋料漿由稀釋泵送往稀釋後槽，通過稀釋後泵抽料送往沉降。本發明還提供了一水硬鋁石型鋁土礦的大型管道加停留罐溶出工藝的生產設備，不但實現了設備大型化；還降低了工程投資和運營成本。
文檔編號C01F7/00GK101445256SQ200810189808
公開日2009年6月3日 申請日期2008年12月31日 優先權日2008年12月31日
發明者徐文強 申請人:東北大學設計研究院(有限公司)