4.1 氧化铝生产

    对于拜耳法生产氧化铝的铝土矿铝硅比，没有统一界定。根据有关资料，国外拜耳法氧化铝厂实际生产使用的铝土矿铝硅比的下限为7，结合我国铝矿石高铝、高硅的特点进行技术经济分析，结果表明当铝矿石铝硅比大于8时，宜采用拜耳法生产最经济。

    对于采用烧结法生产氧化铝的矿石铝硅比的界限，我国铝厂有多年采用铝硅比为3.5的矿石进行生产的实践经验，并取得了较好的技术经济指标，为此采用烧结法生产氧化铝的矿石铝硅比以大于3.5为宜。

    对于采用联合法生产氧化铝的矿石铝硅比的界限，多年来曾经做过多次方案比较和论证，如对郑州铝厂、山西铝厂、贵州铝厂、中州铝厂等的论证认为，生产规模大于400kt，经全面技术经济比较，联合法优于烧结法，矿石铝硅比大于4.5宜采用联合法。铝硅比大于4.5是针对联合法制订的，当采用串联法时铝硅比可适当降低。

    选矿拜耳法和石灰拜耳法近年来已在我国氧化铝生产中被采用，但这两种生产方法的氧化铝总回收率都较低，矿耗较高，因此采用这两种方法适宜的矿石铝硅比应通过经技术经济比较后确定。

    综上所述，对于不同品级的矿石，规定采用不同的生产方法是必要的。氧化铝的工业生产应尽量采用能耗低的拜耳法或联合法。

4.1.2  产品能耗与生产规模有直接的关系，节能降耗是体现规模效应的一个方面。根据国家发改委规定，新建氧化铝项目必须经过国务院投资主管部门批准，利用国内铝土矿资源的氧化铝项目起步规模必须是年生产能力800kt及以上，自建铝土矿山比例应达到85％以上，配套矿山的总体服务年限必须在30年以上。利用进口铝土矿的氧化铝项目起步规模必须是年生产能力600kt及以上，必须有长期可靠的境外铝土矿资源作为原料保障，通过合资方式取得5年以上铝土矿长期合同的原料达到总需求的60％以上。

4.1.3  本条对氧化铝单位产品综合能耗作出规定。

    1  氧化铝生产目前国内有拜耳法、烧结法和联合法三种方法，根据不同的原料选择合理的生产方法和工艺流程。近年来氧化铝生产方法又增加了“选矿拜耳法”和“石灰拜耳法”。

    所谓“选矿拜耳法”，其实质是将不宜直接用拜耳法处理的品位较低的矿石经选矿处理，得到铝硅比较高的适用拜耳法的精矿，再用传统的拜耳法工艺处理。

    所谓“石灰拜耳法”是针对品位较低的矿石而在溶出过程中添加过量石灰，使其能较经济地采用拜耳法生产。

    此外，工艺流程的选择还应根据可靠的半工业化试验、矿石加工试验资料以及可以采信的其他资料，并进行优化，特别是涉及全流程的技术条件和指标，要做全局的技术经济分析。在选取试验数据时还要考虑到试验条件和工艺条件的差异所带来的影响。

    综合能耗指标的确定主要是根据对国内外氧化铝行业产品能耗情况的调查，并参照国家发展和改革委员会2007年第64号公告《铝行业准入条件》规定的新建拜耳法生产氧化铝生产系统综合能耗必须低于500kgce/t氧化铝，其他工艺氧化铝生产系统综合能耗必须低于800kgce/t氧化铝；现有拜耳法氧化铝生产系统综合能耗必须低于520kgce/t氧化铝，其他工艺氧化铝生产系统综合能耗必须低于900kgce/t氧化铝。本条规定的综合能耗指标为三级，其中一级为目标值，是世界先进水平，以“新建准入”作为三级能耗指标的参考值。现分述如下：

    在通常情况下，氧化铝厂设计文件中一般只包括全厂的水、电、蒸汽、煤气(重油)、焦炭、煤等项消耗和总能耗。20世纪80年代末和90年代初，我国氧化铝行业从国外引进拜耳法生产的部分先进技术和设备，如间接加热压煮溶出、机械搅拌分解、降膜蒸发及大型平底沉降槽、深锥高效沉降槽、种子过滤机及氢氧化铝流态化焙烧炉等，这些先进技术和设备经设计、施工、生产单位消化、吸收，生产中不断改进和完善，已普遍应用于氧化铝生产中，生产技术和水平都有较大提高，生产的各项技术指标都有较大的改善，能耗大幅度下降。所以本条以工厂实际生产平均先进指标作为拜耳法生产能耗设计的综合指标。

    2  烧结法生产氧化铝在我国已有50多年的历史，生产技术和生产水平有很大的提高，熟料烧成的烧成煤和生料加煤消耗不断降低，粗液脱硅采用间接加热技术，蒸汽消耗也有很大降低。近年来各厂又分别从国外引进部分先进技术和装备，如氢氧化铝流态化焙烧技术和装备，母液蒸发也分别采用板(管)式多效蒸发等，这些技术的采用都取得了较好的技术经济效果。目前工厂的实际消耗平均达到较为先进的水平，把这些指标作为烧结法综合能耗设计指标是可行的。

    3  联合法涵盖拜耳法和烧结法的有关工序，因此联合法有关工序的能耗指标同样按拜耳法和烧结法的相关工序的能耗指标选取。其能耗计算公式引自现行行业标准《铝土矿生产能源消耗》YS/T 103。其中，当矿石铝硅比大于或小于10时，减少或增加附加值A1；当熟料中氧化铝含量大于或小于35％时，应减少或增加附加值A2。

4.1.4  按照氧化铝工厂设计的文件，一般全厂都包括几个主要能耗大的单元(或称为工序)，石灰烧制、压煮溶出、熟料烧成、粗液脱硅、母液蒸发、氢氧化铝焙烧等，这些单元的操作过程都进行了热平衡和单位物料量的热耗计算。按工厂的实际平均先进水平和采用新工艺、新技术后能达到的水平，作为设计规定单元操作过程的能耗指标。这些指标不仅适用于碱石灰烧结法，而且也适合联合法和拜耳法工厂中相应的部分，对目前暂时还没有更先进的改进措施的单元操作过程，其能耗指标按有色金属行业标准中的有关规定作为能耗设计指标。

4.1.5  立窑烧制石灰具有投资省、热耗低和二氧化碳气体浓度高的优点，立窑更适用于既需要供应石灰，又需供应高浓度二氧化碳气体的生产单位，目前被国内广泛采用。

    在仅需要供应石灰，特别是对石灰石分解率要求高而石灰中二氧化碳残留要求低的拜耳法，或生产中需添加石灰量大的“石灰拜耳法”采用回转窑煅烧石灰更为适宜。

4.1.6  采用闭路破碎流程，降低入磨矿石的粒度是降低能耗的重要措施。多碎少磨可以有效地节省碎、磨的总能耗。有关资料表明，将破碎产品粒度从25mm降至12mm，则破碎工序仅增加能耗1％，而磨矿工序可降低8％的能耗，两者综合能耗有较大降低。

    实践证明，长筒型磨机安装功率低于短筒型磨机，因此在选择磨机时，除应注意矿石性质及对磨矿产品的要求外，应优先选用长筒型磨矿机。

    拜耳法矿浆磨制可选用格子磨或溢流型球磨机配水力旋流器闭路一段磨矿流程，或一段棒磨机开路、二段球磨机配水力旋流器闭路的两段磨矿流程。

4.1.7  间接加热压煮溶出可大幅度地减少蒸发水量，降低能耗，提高溶出温度，可提高碱的循环效率，对改善技术经济指标有明显效果。目前新建、改建和扩建的氧化铝厂均采用间接加热溶出技术，溶出温度不低于260℃。采用多级自蒸发工艺可充分利用余热降低生产能耗，新蒸汽冷凝水的热量和二次蒸汽冷凝水的热量经合理利用后均可达到节能降耗的目的。

4.1.8  熟料烧成窑是集燃料燃烧、传热介质、化学反应、物料输送于一体的反应设备，是烧结法和联合法烧成部分的主机，影响烧成窑的产能因素较多，设计通常采用相似条件下的实际生产数据，按单位传热面积产能或单位容积产能推算，并进行必要的修正来确定窑的设计产能。

    在联合法生产中，熟料烧成是处理拜耳法生产系统排出赤泥的后续工序，因而在确定熟料烧成的设计能力时，应与拜耳法压煮溶出的生产能力相适应，以保证两个系统的平衡。

    直筒窑加工制造简单，备品备件统一，筑炉和检修方便，多年实践表明，直筒窑使用情况良好。

    单筒冷却机热回收效率高，加工制造简单，操作维修方便，对不同块度的熟料有较强的适应性。

4.1.9  近年来，国内业界就烧结法粗液间接加热脱硅作了大量试验和研究工作，取得了较好的效果，并已产业化。实践表明，间接加热脱硅与蒸汽直接加热脱硅相比，可减少蒸发水量，降低氧化铝生产的能耗。由于压煮脱硅采用套管加热，脱硅器保温间接加热，连续脱硅不仅使二次蒸汽得到利用，新蒸汽冷凝水及二次蒸汽冷凝水的热量均可回收利用，因此能耗大幅度降低。间接加热连续脱硅技术已在国内大部分氧化铝厂改(扩)建工程中采用。

4.1.10  增加蒸发器的效数是降低蒸发汽耗的有效方法，为了降低汽耗，目前国内氧化铝厂已普遍采用五效或六效作业。由于采用了高效降膜蒸发器及多效逆流蒸发流程，母液自蒸发排出二次蒸汽热量，各效新蒸汽冷凝水的热量和二次蒸汽冷凝水的热量得到合理利用，因此母液蒸发的汽耗比原有三、四效蒸发大幅度降低，节能效果很明显。

    蒸发器的热媒采用饱和蒸汽，蒸发器的形式宜选用降膜蒸发器，析盐效宜选用强制循环蒸发器。

4.1.11  流态化焙烧炉与回转窑相比，具有热耗低、产品质量好、投资省、占地面积小、设备简单、运行寿命长、维修费用低等诸多优点，因而在国内外氧化铝厂被广泛采用。国内新建氧化铝厂均选用流态化焙烧炉，老厂原有的回转窑已被淘汰，因此新建和改(扩)建的氢氧化铝焙烧系统能耗设计应按流态化焙烧技术的指标选取。

4.1.12  氧化铝输送通常有气流输送和机械输送两种。高压空气输送是气流输送的一种，输送动力消耗较大，不应在新建和改(扩)建的工程中采用。机械输送和浓相输送，能耗相对较低、收尘设施较小、简单、维修工作量小，在今后氧化铝输送设计中应优先采用。

4.1.13  氧化铝生产除拜耳法系统主机为压煮溶出器、烧结法生产系统主机为熟料烧成窑外，近年来引进和开发了氧化铝厂使用的其他大型设备，如平底沉降槽、深锥沉降槽、机械搅拌分解槽、种子过滤机、成品过滤机等。

    平底沉降槽设备简单、运行费用低、操作维护方便。

    深锥沉降槽单位沉降面积产能高、占地少。

    机械搅拌分解槽与老式空气搅拌分解槽相比，能耗低、易于设备大型化。

    另外，其种子过滤机、成品过滤机等均可采用大型号过滤机，具有产能高、消耗低等优点。上述设备新建和改(扩)建的氧化铝厂已广泛采用。

    这些设备共同特点是：容(面)积大、产能高、操作维修简单，与过去采用的老式沉降槽、分解槽、过滤机等设备相比，能耗都明显降低。

4.1.14  生产中采用串联法烧结低铝硅比和烧结纯赤泥熟料技术，可降低联合法中熟料和氧化铝折合比，即降低单位氧化铝成品熟料量。因为在联合法中熟料烧成占总能耗的1/3左右，因此降低联合法中熟料量即降低烧结法在联合法中的比例，对降低氧化铝能耗大为有利。

4.1.15  余热、废热属于二次能源。回收、利用余热、废热，提高二次能源的利用率，降低一次能源的损失，有利于节省能耗。

4.1.17  近年来，国内氧化铝厂生产控制和管理水平有较大提高，新建氧化铝厂和老厂不断提高氧化铝生产控制和管理自动化装备水平，采用管/控一体化网络系统，使生产过程控制自动化和管理信息化。

    由于氧化铝厂生产工艺过程复杂，区域分布广，因此可以按氧化铝生产工艺流程和车间区域位置分区设置集中控制室，采用计算机系统根据生产要求对生产过程进行自动检测、控制和管理，以达到稳定安全生产，实现最佳化运行，达到最优化指标。