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8.3 溶出


8.3.1 溶出工艺流程和工艺技术条件,应根据铝土矿性质、铝土矿加工试验,经技术经济比较后确定。
8.3.2 溶出宜采用间接加热高温溶出技术或低温溶出技术;一水硬铝石型铝土矿的溶出设计温度不宜低于260℃,三水铝石型铝土矿的溶出设计温度不宜低于140℃,混合型铝土矿的溶出设计温度应根据铝土矿加工试验和技术经济比较结果确定。
8.3.3 溶出热媒可采用蒸汽或熔盐。采用蒸汽时,应采用热电厂蒸汽不减压方式直接提供,用汽压力与供汽压力存在差值时,宜采用背压发电方式提供。
8.3.4 溶出工艺主体设备的选择应符合下列规定:
    1 矿浆加热宜采用套管换热器;采用高温溶出技术时,高温段套管应设置备用;矿浆停留溶出设备可采用溶出器,也可采用管道;
    2 矿浆停留溶出所需的总有效容积,应根据工作温度下矿浆最大流量、铝土矿加工试验确定的溶出反应时间和连续流动反应器的特点确定;
    3 采用管道停留溶出时,管道流速宜根据磨矿粒度、碱液浓度、固体含量、经济指标等条件确定,管道规格和长度应根据工作温度下矿浆最大流量、铝土矿加工试验确定的溶出反应间和管道流速确定;
    4 采用间接加热时,换热面积宜根据一个清理周期末期的传热系数计算后确定。
8.3.5 溶出系统的热量利用应符合下列规定:
    1 溶出矿浆自蒸发降温的级数应根据溶出工艺技术条件确定;
    2 溶出矿浆自蒸发降温产生的二次蒸汽可作为原矿浆、碱液、蒸发原液的预热热源,但不得并入低压热力管网;
    3 预热段产生的二次蒸汽冷凝水热量应在溶出系统内利用,二次蒸汽冷凝水宜作为赤泥洗涤水,二次蒸汽冷凝水泵宜设置备用;
    4 新蒸汽冷凝水的热量利用应符合下列规定:
        1)可在溶出车间和母液蒸发车间利用;
        2)新蒸汽冷凝水的热量经利用后应进行检测,并应设置电导率变送器、硅酸盐分析仪和铁离子分析仪等自动检测装置,检测合格的新蒸汽冷凝水应返回热电厂,检测不合格的新蒸汽冷凝水宜输送至母液蒸发工序;
        3)新建的氧化铝厂,新蒸汽冷凝水应直接返回热电厂除氧器;
        4)新蒸汽冷凝水泵应采用变频调速调节方式,并应设置备用。
8.3.6 溶出稀释系统的工艺设计应符合下列规定:
    1 应设置矿浆稀释槽和稀释泵,稀释泵电源应为一级负荷,稀释泵发生故障或跳停时,应采取防止溶出系统工作压力超过额定压力的措施;
    2 稀释槽应设置排汽筒,并宜设置水封溢流管;
    3 稀释泵应采用变频调速调节方式,并应设置备用;
    4 稀释槽槽顶应设置洗水加热器。
8.3.7 溶出系统的预热段宜设置新蒸汽热源。
8.3.8 套管换热器、溶出器、料浆自蒸发器应设置不凝气排出装置。
条文说明
8.3.1 采用拜耳法生产时,溶出是氧化铝厂的核心工序,是影响生产能力的关键工序之一。要保证氧化铝生产达标达产,就要求选择合理的溶出工艺流程和确定先进的工艺技术条件,需要根据铝土矿性质和铝土矿加工试验结果,经技术经济比较后综合确定。
8.3.2 间接加热方式与直接加热方式相比,溶出可以大幅度减少蒸发水量,降低能耗,控制洗水用量,降低附液损失。本条规定的溶出温度,是根据实验室试验和生产实践经验并进行针对性的技术经济比较确定的。一水硬铝石型和混合型铝土矿推荐采用高温溶出技术,三水铝石型铝土矿推荐采用低温溶出技术。一水硬铝石型铝土矿的溶出设计温度一般不低于260℃,三水铝石型铝土矿的溶出设计温度一般不低于140℃,都是基于铝土矿的特点,并根据铝土矿加工试验和生产实践确定的。
8.3.3 目前,国内氧化铝厂间接加热溶出的热媒,大多使用饱和蒸汽,也有使用熔盐。采用何种热媒,需要根据场地条件经技术经济比较后确定。受场地条件限制只能采用蒸汽直接加热时,采用过热蒸汽可以减少对溶出矿浆的冲淡。
8.3.4 本条对溶出工艺主体设备的选择做出了规定。
    1 目前尚有部分列管式换热器、带搅拌的溶出器在使用,但已逐渐退出生产,不便作为新建氧化铝厂的优选设备。国内新建氧化铝厂溶出工艺所用的加热设备,均为套管换热器,根据生产能力可以采用单套管或多套管。当采用高温溶出技术时,由于高温段更易生成结疤,为了不影响生产,要求设置备用套管。矿浆停留溶出设备通常使用溶出器或管道。
    4 由于矿浆加热时换热器易生成结疤,故间接加热换热器的传热系数在一个清理周期的初期和末期差别较大,因此在计算热换面积时,需要综合考虑传热系数下降这一因素,确保溶出效果,达到稳定生产。
8.3.5 本条对溶出系统的热量利用做出了规定。
    2 由于铝土矿中含有机物等,在溶出时易转变成可燃性气体,如甲烷、氢气等,若将溶出产生的二次蒸汽并入低压热力管网,用户端不易察觉,极易发生安全事故;且单独进行热利用时,也需要采取必要的安全措施。
    4 对于新建的氧化铝厂,要求设计新蒸汽冷凝水直接返回热电厂除氧器的流程,但在氧化铝厂运行初期,新蒸汽冷凝水可能存在检测不合格的情况,故工艺设计时,需要考虑运行初期检测不合格的新蒸汽冷凝水的去向。
8.3.6 本条对溶出稀释系统的工艺设计做出了规定。
    1 稀释泵电源要求为一级负荷,以确保供电可靠。
    2 稀释槽设置水封溢流管可以防止稀释槽内的二次蒸汽从溢流口外溢。
    4 出料溶出矿浆温度较高,进稀释槽后会有大量蒸汽排出,因而需要设置洗水加热器,将蒸汽冷凝并回收其热量。
8.3.7 溶出预热段采用溶出矿浆自蒸发排出的二次蒸汽作为热源,但在启动时,这部分二次蒸汽尚未产生,因此推荐在预热段设置新蒸汽热源。
8.3.8 套管换热器、溶出器、料浆自蒸发器中的不凝气是一种有害气体,若积累过多,会造成传热效果下降并引起管道或设备振动,有极大的危害。因此,需要选择合理的装置,安全、可靠地排出不凝气。

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氧化铝厂工艺设计标准 GB/T50530-2022
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