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氧化铝生产之母液的蒸发浓缩新技术工艺

  无论是拜耳法的母液还是烧结法的碳分母液都要经过蒸发浓缩排出多余的水分,保持循环母液体系的水分量的平衡,使蒸发母液达到符合拜耳法溶出或烧结法配料的浓度要求。这些水的来源为:(1)赤泥洗水[每吨赤泥需要3~6t(水)];(2)氢氧化铝洗水[每吨氧化铝需要0.5~1.5t(水)];(3)原料带入或泵的轴密封水[每吨氧化铝需要1t(水)]。

  蒸发过程在蒸发器中进行。蒸发器是分上、下两部分的换热器,下部为列管,由新蒸汽加热,上部为促使气液分离的蒸发室,如图1所示。由于母液中含碳酸钠、硫酸钠、溶解的硅等,蒸发时加热管壁上的硅渣结垢现象经常发生。母液的蒸发浓缩的能耗占整个过程的一半以上,采用新技术对氧化铝生产具有重要的意义。

  一、采用新的溶液浓缩工艺代替传统的蒸发过程

  现代氧化铝厂母液的蒸发浓缩采用两段蒸发的新技术,第一段用五效降模式蒸发器组,第二段用五效闪速蒸发器组。一水碳酸钠在闪速蒸发器中析出。我国广西平果铝业公司从法国引进一套这种蒸发器,蒸发1t水的汽耗为0.37t。

  烧结法和联合的分解母液中有大量的碳酸钠和硫酸钠,还含有SiO2,我国采用错流三段蒸发,每段三效。有3-1-2错流流程和2-3-1错流流程。图2为2-3-1错流加料蒸发流程。错流蒸发对减轻盐结垢有较好的作用,但对硅渣结垢也没有明显的作用。采用低温运行可降低能耗。

  可逆过程的能量消耗量少,反渗透法是有希望接受可逆过程的一种降低能耗的溶液浓缩新方法。随着科学技术的发展,新的渗秀膜的研制,反渗透技术将会用于铝工业生产。

  二、热泵蒸发工艺

  据报道,1984年澳大利亚的KWINANA铝厂和WACERUP铝厂采用“压缩低压蒸汽再利用”的节能措施,是热泵首次在铝工业中应用。从此开始了热泵蒸发流程和技术的研究。热泵原理是逆向卡诺循环,在逆向循环中把低温热源T2的热量Q2送到高温热源T1,需要消耗机械功W,放出热量Q1。热泵运行的经济性用“获热系数”表示。该系数表示工作介质送至高温热源T1的热量Q1与消耗的机械功的比值:

  E=T1/(T1-T2)

  从“获热系数”计算式可见,可逆卡诺的获热系数正好是卡诺循环效率的倒数。高温热源的温度T1与低温热源的温度T2相差越小,获热系数越大,获热率越高,热泵的经济性越好。热泵生产流程由于采用的设备及工作介质不同分为空气压缩式、机械压缩式、喷射式、吸收式及半导体热泵。

  当热泵效率为60%时,热泵蒸发工艺的能耗比三效真空蒸发的能耗降低58%~62%。由中压供热机组的三效真空蒸发改为热泵蒸发,节能效果见表1。随着热泵制造技术的提高,热效率将大大提高,采用热泵蒸发技术是最好的节能方法。

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