有关氧化铝行业节能降耗的几点思考

随着低碳生活理念的提出,节能降耗已成为铝加工行业中迫切需要解决的问题。就氧化铝行业而言,如何通过氧化铝生产工艺的改进,取得节能降耗的成效,是我们值得深入探讨的问题。

1、氧化铝行业节能降耗的现状分析

进入二十一世纪以来,受国内铝型材加工工业迅猛发展的拉动,我国的氧化铝工业发展非常迅速。2005年氧化铝年产仅为850多万吨,截至2011年3月底,已建成产能4338万吨,预计2011年年底将超过5000万吨大关。

氧化铝工业属于高耗能产业。最近几年,国内氧化铝综合能耗逐年下降,2010年国内氧化铝综合能耗为632.44千克标煤/吨,尽管如此仍远远低于国际先进水平。因此做好氧化铝工业的节能降耗,对缓解能源供应紧张具有重要的意义。

我国氧化铝综合能耗较高,主要原因分析如下:

1.1 国内铝土矿资源的矿石特性和品位限制

我国是铝土矿资源相对短缺的国家,保有储量占世界总量的2.4%,但具有经济意义可开采利用的储量只占查明资源储量的21.5%。大部分地区矿床类型以沉积型为主,适于露天开采的矿量占总量的38%,坑采储量约占总储量的60%以上,年开采量占世界开采总量的8%。我国的铝土矿资源大部分是高铝、高硅、低铁、难溶（铝硅比较低）的中低品位的一水硬铝石,其提取氧化铝的难度大,磨矿及溶出条件苛刻,工艺能耗及生产成本较高。三水型铝土矿占全国总量的不足1%,且由于品位低、规模小、生产工艺不成熟。这是造成我国氧化铝综合能耗较高的主要原因。

1.2 国内各氧化铝厂生产工艺流程混乱,生产管理及技术装备水平参差不齐

我国氧化铝厂众多,且布局较分散,各厂采用的工艺流程复杂多样。以中国铝业公司河南分公司和山西分公司为例,就分别建有拜耳法流程、烧结法流程及串联法流程,生产管理难度较大。

1.3 国内生产技术装备与国际先进水平相比仍有一定差距

近年来,氧化铝厂全部设备基本已实现国产化,包括隔膜泵、沉降槽、过滤机、蒸发器、焙烧炉等等大型成套装备。从目前各厂使用情况来看,虽然能够实现正常生产,但在其先进性和节能性上落后于国外设备。

2、氧化铝生产工艺简介

氧化铝的生产方法主要包括拜耳法、烧结法和联合法。

拜耳法生产工艺流程简单、能耗低、产品质量好、成本低,并且污染物产生量少,属于氧化铝工业清洁生产工艺,但只限于处理A/S大于7的高品位铝土矿。目前我国90%以上的氧化铝厂均采用拜耳法工艺流程。

烧结法工艺能耗高、流程复杂、污染物产生量大。但是,烧结法最大优点是可利用低品位铝土矿,这个优势符合我国铝土矿资源的特点。

联合法是将拜耳法和烧结法联合起来,充分发挥各自的长处,较单一的拜耳法或者烧结法能够获得较好的经济效果。联合法有并联、串联以及混联三种基本流程。

另外,国内学者及氧化铝行业的专家们,通过多年实践,结合中国的氧化铝工业特点,摸索出了石灰拜耳法、选矿拜耳法、强化烧结法等一系列行之有效的生产工艺流程,起到了非常好的节能降耗的效果。

3、生产工艺节能降耗技术探讨

蒸发和氢氧化铝焙烧;烧结法主要能耗工序较拜耳法少了高压溶出,但多了熟料烧结工序。下面就从这几个主要能耗工序,探讨一下氧化铝生产工艺的节能措施。

3.1 原料制备工序采用“多破少磨”的工艺流程

国内外选矿生产实践表明,磨矿比碎矿的电耗要高得多。从矿山采出的矿石,最大块度为1000～1200毫米,经三段破碎至15～25毫米,一般破碎功耗为2.0千瓦・时/吨原矿;再将其磨细至--65目,磨矿能耗高达12～15千瓦・时/吨原矿。两者相比,破碎作业单位粉碎比的能耗仅为磨矿作业的1/5。因此选择合适的破碎、磨矿流程及破磨比,可大大降低能耗。

3.2 高压溶出采用间接加热高温溶出技术

间接加热高压溶出与直接加热相比,可大幅度的减少蒸发水量,降低能耗,提高溶出温度,每吨氧化铝溶出工序蒸汽消耗仅为2.05吨,节约了汽耗。

3.3 母液蒸发采用管式降膜蒸发技术。

母液蒸发是氧化铝生产的能耗大户。降低母液蒸发汽耗最有效的措施是增加蒸汽的利用次数,提高传热效率。采用六效逆流管式降膜蒸发技术,蒸发汽水比较自然循环蒸发技术降低50％,每吨氧化铝蒸汽消耗仅为1.15吨。

3.4 氢氧化铝焙烧采用气态悬浮焙烧炉技术

过去我国氢氧化铝焙烧采用回转窑进行焙烧。九十年代气态悬浮焙烧逐步取代了落后的回转窑焙烧。气态悬浮焙烧与回转窑比较,具有能耗低,产品质量好,占地少,投资省,设备简单,使用寿命长,维修费用省以及对环境污染轻等明显的优点。

3.5 熟料烧成工艺流程的改进

设计时可将熟料窑适当加长,增加烘干段长度,使尾气充分与生料浆进行热交换,以达到节能降耗的目的。

3.6 氧化铝厂设备众多,尽量将设备大型化,可大大降低成本,减少消耗,符合节能减排的大趋势

另外,一些新技术的发明和应用,也大大降低了氧化铝的单位能耗。比如后增浓溶出技术、强化烧结技术、雾化烘干循环烧成(SDCC)新技术等。

以上所阐释的氧化铝生产技术的节能降耗方法,可以一定程度上达到提高经济效益、降低能源消耗及污染物排放的功能。但是,在氧化铝生产工艺方面还需进一步对拜尔法氧化铝生产工艺进行研究探讨,以达到更好的节能降耗效果。另一方面,还需在氧化铝生产系统的新设备上下功夫,并进一步提升企业的管理水平,以为技术的推进提供平台和支持。

4、结语

为了积极贯彻科学发展观,使得企业能更好的生存和发展,需要对氧化铝行业的节能降耗工作深入研究。从以最小的能耗获得最大的经济效益和社会效益出发,不仅需要从开发和推广应用节能新工艺、新技术、新设备出发,而且需要加强企业节能管理,实现全方位节能,使得氧化铝生产在节能降耗、提高质量等方面进步的更快更好更稳。

参考文献

[1]杨重愚.氧化铝生产工艺学[M].北京:冶金工业出版社,1993．

[2]中国氧化铝生产节能技术的进展与展望.山西分公司科技参考,2007.12．

[3]司建楠.工业节能降耗稳步推进[J].《装备制造》,2009年第12期.