氧化铝企业生产工艺水平及节能减排对策研究

氧化铝企业生产工艺水平及节能减排对策研究

韩晓祥

开曼铝业（三门峡）有限公司 河南三门峡 472000

摘要：氧化铝工业属于高耗能、高污染工业类型。受铝土矿资源先天不足的影响，我国氧化铝厂与国际先进国家相比，在工艺技术、能耗指标尚有一定差距，部分环保治理设施不能稳定高效运行，不可避免存在着污染物异常排放的情况，环境污染不乐观。为实现氧化铝工业可持续发展，提高铝土矿利用率、清洁生产工艺技术和污染防治措施治理水平，实现节能、降耗、减污均具有积极意义。

关键词：节能减排；环境污染；焙烧系统

我国氧化铝生产工艺和技术应用情况，分析存在问题和国际先进水平的差距。提出合理开采国内铝土矿资源，开发利用国外优质铝土矿资源，采用先进的工艺技术设备，提高生产设备节能降耗途径，从而提高清洁生产工艺水平。从 20 世纪开始，我国大部分生产氧化铝企业就已经应用气态悬浮焙烧炉，这种煅烧装置在当时可谓是世界一流。通过应用气态悬浮焙烧炉，能够使生产更加具有效率，这比以往回转炉对能量的耗用要少很多。通过调查发现，虽然气态悬浮焙烧炉非常先进，但是还可以更少的耗用能量。

一、氧化铝生产工艺及节能减排

1、氧化铝生产工艺。碱法生产氧化铝主要有三种方法，即拜耳法、烧结法和联合法。 拜耳法生产氧化铝是利用较高品位的铝矿石，与碱液、石灰乳及母液按比例 混合后磨制成料浆，经预脱硅后在相应温度、压力条件下直接溶出铝酸钠，再经 赤泥分离、种子分解、氢氧化铝焙烧等工序制得成品氧化铝。拜耳法生产工艺能耗低、产品质量好、投资省，污染物产生量少，属于氧化铝工业清洁生产工艺。烧结法是将铝土矿破碎后与石灰、纯碱、无烟煤及返回母液按比例混合，磨成生料浆，喷入烧成窑制成熟料，再经熟料溶出、赤泥分离、铝酸钠分解、氢氧化铝焙烧等工序，制得成品氧化铝。该工艺流程长、能耗高、污染物产生量大。但利用低品位铝土矿是该工艺最大优点，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，处理铝硅比3～7的矿石，充分发挥各自的长处。

2、污染治理

（1）废气治理。熟料烧成窑烟气：采用四电场板卧式电收除尘效率达99.5%以上，粉尘排放 浓度可控制在200mg/Nm3内。氢氧化铝焙烧炉：用流态化焙烧炉，其主要污染物为粉尘，烟气采用静电除尘器收尘净化，排尘浓度可控制在50mg/Nm3内。生产性粉尘：各尘点均采取集尘罩并辅以布袋除尘系统，除尘效率在99%以上，粉尘浓度一般可控制50mg/Nm3。目前氧化铝厂主要环境问题是原燃料堆场的无组织排放，铝土矿堆场多数为露天堆堆存，在风吹雨淋时，不仅容易造成原料物料的损失，而且容易造成环境的污染。

（2）废水治理。目前我国氧化铝厂已基本实现了生产废水的零排放或负排放。废水零排放已作为氧化铝厂生产、环保的重要考核指标。氧化铝工业废水治理：采用先进的清洁生产工艺，对赤泥、氧化铝的洗涤采用逆流洗涤，严格控制进入工艺系统的水量。赤泥附液作为生料配制用水，工艺过程的含碱溶液在工艺中循环利用，不仅减少废水排放，而且降低碱耗。

3、污染控制

（1）提高熟料烧成窑烟气的净化效率。熟料烧成窑烟气采用四电场除尘器，通过提高自动控制系统能力，提高电流强度和电除尘器震打的有效性，以提高除尘效率。

（2）加强无组织排放控制。各氧化铝厂加强对原矿槽、均化堆场、煤堆场无组织排放管理，实施封闭或半封闭措施或设置防风抑尘网，解决原料堆场无组织排放问题。

（3）保证生产废水处理站处理能力，确保废水零排放。氧化铝厂生产废水处理站设计除了考虑日常生产废水的处理，还应考虑回收初期雨水处理量，突发性事故消防用水处理量，以及生产系统不正常时盈水处理问题。一旦发生以上情况，废水可进入废水处理站沉淀池暂时储存，储存池内的事故废水分期分批进入污水处理站进行处理后，工程废水都能实现零排放。

（4）设置连续监测装置。烟气净化系统排放口设置连续监测装置，对污染物排放实行在线监控，对烟粉尘、NO2、SO2等污染物浓度实行在线监控，可为氧化铝厂烟气净化设施能高效稳定运行提供管理保障。

二、氧化铝焙烧节能技术

氧化铝气态悬浮焙烧炉系统主要包括文丘里干燥器、旋风分离器、焙烧炉、冷却器、返灰系统以及除尘系统等，焙烧工艺主要分为以下方面：氢氧化铝干燥和预热、焙烧、冷却以及一次风、二次风的预加热等。通过对这些工序进行节能技术分析后可知，能够进行节能减排技术改造的工序和设备切实可以提升生产效率以及降低能耗。

1、氧化铝焙烧节能工序节能方向。现阶段，对于焙烧炉的使用时间越来越久，将对节能减排技术的应用根据以下方面的问题展开。作为企业污染来源之一，氧化铝在焙烧时使用的是重油，这是一种传统燃料，排放出来的二氧化硫对人体有危害。根据于此，用天然气代替重油能够解决此类难题。但是，使用天然气也存在一系列安全问题，这需要我们着重考虑的。焙烧炉一旦使用时间过长，将会在出口堆积灰尘，对于环境的影响非常大。与此同时，对于企业来说也是很麻烦的环保工作。所以，只有研发出完善的粉尘低排放系统，才能够很好的解决以上问题措施。第一，增加一个一级旋风除尘器在机械收尘前。第二，焙烧炉尾部温度一般都很高，所以要增加一级流化床冷却器。通过烟道排空尾部余热，以此来增加余热回收，将这部分余热用于市区供暖、加热冷凝水、冷凝好水给平盘作洗水使用，降低蒸发器负荷，这样真正实现资源最大化利用。若能够真正实施整套流程的使用以及运行，对于降低氧化铝生产耗能以及减少成本等等都有巨大的意义。

2、节能技术实施

（1）天然气在氧化铝负压焙烧炉的使用。根据在使用重油最为燃料时，不仅燃烧补充分能耗大，而且硫化物的排放也很大，对环境造成极大的影响，这时天然气作为一种高效清洁的焙烧燃料，将会更加安全。如果在焙烧氧化铝时，选择二者混合燃料，将会实现二者任意流量的配合使用，并且对系统安全稳定的运行也具有很大的作用。使用重油时，要将其一直加热到 160 摄氏度，然后经过雾化后才可以完全燃烧，如果使用天然气焙烧炉，就可以节省掉加热产生的费用，并且还能减少操作岗位，实现企业最大化效益。

（2）布袋除尘系统应用。根据调查可知，现阶段我国各大生产氧化铝企业对于布袋除尘的焙烧炉系统很稀少，但是在焙烧炉增加第一级旋风分离器非常广泛。假设焙烧炉排放的粉尘很细，那么增加旋风分离器的处理效果并不是很明显，除此之外还有可能会增加系统的排放阻力以及耗电量等。但是，在增加布袋除尘器后，将其与电除尘和机械除尘结合起来使用将会很好的解决此类问题。

（3）余热回收系统使用。余热回收系统主要采用引风机把焙烧炉的烟气引出，送入冷凝器，通过直接冷凝器的循环喷淋进行降温，同时实现热量的回收。升温后的热水通过热循环泵输送到板式换热器，同时降温后的喷淋水进入系统，再次实现烟气余热的循环收集。同时，由于烟气中含有较多的水蒸气，这些水蒸气会凝结水，这部分水进入循环喷淋水内，通过溢流管排入污水槽，最终通过压滤机进行固液分离。

根据研究可知，作为高耗能生产行业之一，氧化铝的生产逐渐被国家重视起来，所以选择一个优良的氧化铝气态悬浮焙烧炉节能减排技术非常关键。本文阐述了氧化铝生产的工艺，还探讨了节能减排的方案以及具体的实施措施，通过对结果进行分析可知，技能方案取得很好的效果，能够真正实现高耗能生产企业节能减排的目的。

参考文献：

[1]李小斌．强化烧结法生产氧化铝新工艺的研究与实践[J]．中国有色金属学报，2018，(6)：15．

[2]顾松青．我国的铝土矿资源和高效低耗的氧化铝生产技术[J]．中国有色金属学报，2019，(5)07．

[3]王旗，李喆，吴建东.铝土矿资源和高效低耗的水合氧化铝负载的研究[J].电工技术学报，2019(06)