加礦增濃法

加礦增濃法是在水硬鋁石型鋁土礦溶出後加礦增濃生產氧化鋁的方法，涉及一種採用拜耳法以一水硬鋁石型鋁土礦為原料生產氧化鋁的方法。

基本介紹

• 中文名：加礦增濃法
• 外文名：Mineral enrichment
• 定義：水硬鋁石型鋁土為原料產氧化鋁
• 重量固含：２００～１２００ｇ／Ｌ
• 溫度：１３０℃～２３０℃

簡介

加礦增濃法是在水硬鋁石型鋁土礦溶出後加礦增濃生產氧化鋁的方法，涉及一種採用拜耳法以一水硬鋁石型鋁土礦為原料生產氧化鋁的方法。其特在於一水硬鋁石型鋁土礦溶出後加入三水鋁石型鋁土礦增濃生產氧化鋁，其溫度為130℃～230℃、重量固含為200～1200g/L；

加入增濃的三水鋁石型鋁土礦漿在蒸發器中的停留時間為5－10分鐘。溶出液經稀釋後溶液矽量指數大於200。本發明的方法，採用一水硬鋁石型鋁土礦和三水鋁石型鋁土礦相結合，可以實現後加礦增濃溶出工藝，實現了一水硬鋁石型鋁土礦溶出後加三水鋁石型鋁土礦增濃生產氧化鋁的目的，利用原有設備，又可以獲得低苛性比鋁酸鈉溶液，從而可以大幅度提高循環效率，有效增加了產量，降低了能耗。

加礦增濃法，分別於2006年9月30日和10月9日在中州分公司拜耳法溶出I組和Ⅱ組開始套用，經過進一步的調整和完善，至2006年底，整個系統已趨於穩定。2007年1季度，該系統共生產成品氧化鋁33452t，超設計產能122%，預計年實現利潤1．8億元，不到四個月的時間就收回全部投資。實踐證明：該技術是先進的，經濟是可行的。特別是該技術的套用使選礦一拜耳法氧化鋁生產的工藝能耗降低12%，社會效益明顯。

加礦增濃法套用基礎

所謂後加礦增濃溶出是先將常規生產的一水硬鋁石礦漿配料分子比控制較高，溶液的未飽和度較大，使一水硬鋁石礦在較為寬鬆的條件下溶出，製取較高的溶出漿液；而由容易溶出的後加礦磨製的礦漿在拜耳法溶出後期加入末幾級溶出器或料漿自蒸發器中，利用高溫溶出礦漿的餘熱快速升溫使其溶出，進一步降低溶出液的 ，提高礦石的溶出率。

該技術於上世紀五十年代在美國首次套用，以後在日本和澳大利亞等國也得到使用，據科馬爾克公司礦物和氧化鋁部的氧化鋁工藝經理A·J·Crisp先生估計，將我國河南鋁土礦在260℃ 下，溶出40min(溶出液分子比1．50)，然後添加經過8h～12h預脫矽並加熱到140℃ 的韋伯礦漿，在最後一個溶出器中溶出10min~15min，使溶出液的分子比降低至1．37，便可以提高溶出液的產出率19%。

Gramercy廠1990年採用溶出閃蒸二次加礦工藝，在溶出裝置溫度較低(130℃ ～150℃)的閃蒸槽內加入牙買加三水鋁石和一水軟鋁石混礦(與一次進溶出鋁礦相同)，要求二次加礦中的一水軟鋁石含量小於3%。溶出閃蒸二次加礦後，溶出液Rp由0．685升高到0．730。全廠拜耳法系統生產能力，在不增加投資的情況下提高20%～30%。

鄭州輕金屬研究院分別用印度礦、印尼普鋁礦和印尼高鋁高矽礦為後添加礦石進行了全流程試驗。

溶出試驗表明：三水鋁石礦用循環鹼液調配製取的原礦漿，加入到自蒸發器漿液中，在150℃ ～180℃的溫度下保溫5min，可以使礦石中的氧化鋁全部溶出。採用印尼礦時，溶出液的矽量指數會有一定幅度的降低，需要提高矽量指數。同時，在相同的溫度下隨著溶出時間的延長，溶出液的矽量指數會逐漸的提高。

脫矽和提高溶出液矽量指數試驗表明：三水鋁石礦用循環鹼液調配製取的原礦漿，添加2% 的石灰，在95℃下預脫矽5h，可以滿足工業生產要求。赤泥的沉降試驗表明：後加礦增濃溶出後的溶出液經稀釋後，赤泥的沉降速度有所下降，但可以滿足工業生產的要求。

加礦增濃法套用實踐

1 流程描述

經混勻的進口三水鋁石礦與一定比例的循環鹼液送入由格子磨、分級機加旋流器組成的閉路磨礦流程中進行磨礦和分級，粗粒返砂(分級機返砂和旋流器底流)回磨機繼續研磨；旋流器含細粒的溢流入溢流槽，並配入一定比例的石灰乳，然後用泵送入預脫矽加熱槽，用新蒸汽(0．6MPa)加熱到95℃後，送入階梯配置的脫矽槽組中。脫矽5h後的礦漿經礦漿隔膜泵送至溶出的第8級自蒸發器中與原一水硬鋁石溶出礦漿混合，混合礦漿自壓到新增的保溫溶出器中。保溫溶出13min左右。溶出後的混合礦漿進入9級自蒸發器中，逐級降溫至125℃。自蒸發器出料的溶出礦漿進入稀釋槽，同時加入赤泥洗液、氫氧化鋁洗液，將溶出料漿稀釋至Nk=170g/1，用泵送去赤泥沉降分離及洗滌工序，併入原選礦一拜耳法系統。

2 主要設備

由於後加礦增濃溶出技術是在原選礦一拜耳法系統上進行部分工藝和設備的“搭接”，所以，投用的流程和設備是比較少的。主要設備如下：

抓鬥橋式起重機1台，規格Lk=25．5m；

中型板式給料機1台，規格B=1．2m；

橋式雙斗取料機1台，規格Q=600t/h；

礦漿格子磨1台，規格 3．6 m×5 m；

礦漿一級分級機1台，規格2FG一30；

礦漿二級分級水力旋流器1台，規格0．5m × 6；

預脫矽槽4台，規格 7．5 m×14 m(2台加熱槽、2台保溫槽)；

預脫矽隔膜泵3台，規格Q=80m3/h，H=2．2M Pa；

保溫溶出器2台，規格 ．8 m×16 m(每組各1台)；

相應的緩衝槽。倒料泵及輸送管道、架等。

加礦增濃法套用分析

從以上完成指標可以進行一定的分析，並與設計值進行對比。

1 後加礦增濃溶出部分赤泥A/S、N/S

由於後加礦增濃礦漿在閃蒸器中就與現有拜耳法主流程的物料進行了混合，無法單獨對後加礦的溶出物料進行取樣分析，只能依靠上述分析結果進行推算，通過物料平衡計算後得出後加礦增濃溶出部分的A/S、N/S及與設計值對比可以看出，通過對後加礦溶出條件的技術攻關，後加礦溶出指標得到了進一步的最佳化，溶出赤泥A/S及N/S較設計值分別低0．362、0．227。

2 後加礦增濃溶出部分礦石消耗

以一季度完成情況為依據：每噸成品氧化鋁中AI203含量990kg，入磨進口礦石AI2O3含量49．45%，A/S為4．36，溶出赤泥A/S 0．888，拜耳法系統在分離及洗滌過程中水解損失、赤泥附液帶走AI203損失及全流程損失，整個損失按6．0%進行計算。

氧化鋁回收率=(4．36—0．888)/4．36—6．0%= 73．63%

礦耗=990/(73．63% ×49．45%)/1000=2.72t/t

入磨礦Al，O 含量穩定在49．5O%，A/s 4．4O左右，在目前的工藝操作條件下，赤泥的A/S在1．00左右，此時氧化鋁回收率和礦耗分別維持在74%和2．73t/t的水平上是比較理想的。但由於該技術首次在國內拜耳法氧化鋁工業生產上套用，缺乏經驗，特別是前期工作不太充分，小實驗提供的基礎設計數據與實際目標值出入比較大。

3 後加礦增濃溶出部分鹼耗

以一季度完成情況為依據：入磨礦石SiO2含量11．35%，溶出赤泥N/S 0．223計，則由於赤泥外送帶去的鹼化學損失為(設礦石中的SiO2全部以赤泥排出)：

2．72×1000×11．35% ×0．223×106/62=117．70(kg/t)

依此計算方法分別計算其餘月份的指標及與設計值對比。

4 種子分解率

由於選礦一拜耳法生產過程中選精礦攜帶一部分有機物浮選藥劑進入流程，造成拜耳法溶液穩定性較好，分解難度加大，2006年我廠分解率完成了47．44%。後加礦增濃流程投用後，由於新增赤泥帶走一部分有機物或有助於有機物脫除，溶液穩定性變差；同時精液Rp也由2006年1．068提高到2007年一季度的1．123。兩方面因素影響，使得後加礦增濃投入運行後，種子分解率有所提高，一季度分解率平均達到52．23%。分解率提高3%以上。

5 工藝能耗

通過對後加礦增濃消耗指標計算得出實物單耗，考慮到後加礦增濃添加了一小部分石灰乳，增加[C/s]為0．14左右，折石灰消耗為0．005t/t，按折標係數計算出工藝能耗為254．017kg—bm/t。該技術套用後，選礦一拜耳法整體工藝能耗由2006年的522．01kg—bm/t降低到2007年一季度的459．00kg—bm/t，降幅12．O7%。

6 對系統經濟技術指標的影響

後加礦增濃系統的套用，充分利用現有拜耳法部分游離的Na2Ok，在增加產量約2O% 的情況下，拜耳法系統流量僅增加約10%。一季度循環效率完成161．96kg/m0比2006年138．43 kg/m0高23．53 kg/m3。循環效率的提高使得依據電耗和汽耗為代表的技術經濟指標得到進一步的最佳化，生產的運行成本下降。

7 對系統操作條件的影響

後加礦增濃溶出物料進料溶出裝置的低溫閃蒸系統，使得難以利用的低壓二次汽作為三水鋁石的溶出熱源得到利用，二次汽利用率得到提高，末級閃蒸的溫度降低2"C左右；同時由於赤泥帶走部分有機物，溶液脫矽情況轉好，精液矽量指數由2006年的162提高至一季度的168，提高3．7%，精液矽量指數並沒有因為進口礦石脫矽性能差而降低，有利於拜耳法運轉率的提高，同時換熱表面傳熱係數的提高，有利於各項消耗的降低。

加礦增濃法進一步套用建議

後加礦增濃溶出技術在中州分公司的套用基本上是成功的，表現出優良的投入和產出關係；同時對原有的選礦一拜耳法氧化鋁生產系統的指標進一步的最佳化。對減少消耗，降低成本有一定的作用；對拓展用於拜耳法生產或建設的氧化鋁工業的生存空間具有戰略意義。同時有幾點討論建議：

1 建立進口一水（三水）鋁石礦供應的保障機制

礦石的穩定供給是實現持續穩定氧化鋁生產的基礎。這需要從礦權擁有、礦山開採、礦石加工和運輸、關口手續等等方面，建立穩定的長效運作保障機制，以適應氧化鋁工業連續、穩定生產的需要。

2 確定我國自有的後加礦增濃溶出技術路線

後加礦增濃溶出技術在中州分公司的套用是第一家，在國內氧化鋁行業也是第一家，該項目的實施並不是隨選礦一拜耳法氧化鋁系統項目同步實施，而是以技術改造的方式在現有拜耳法生產系統上後續建設，所以在工藝和設備的能力平衡上存在著許多前後不相匹配的地方。中州分公司的後加礦增濃溶出生產線就存在著在溶出之前建設部分生產工藝設備流程，在溶出之後全部與拜耳法公用流程的問題。

3 建立我國自有的後加礦增濃溶出技術指標體系

後加礦增濃溶出技術在中州分公司的套用有一年的時間，已轉入正常生產期，系統設備運行、生產過程條件控制基本穩定，反映生產內在運行質量的經濟技術指標應該是比較真實的、可靠的。

4 提倡在我國拜耳法氧化鋁生產工藝上深度開發後加礦增濃溶出技術

後加礦增濃溶出技術主要是以國外軟鋁礦石資源為基礎，充分利用拜耳法氧化鋁生產溶出過程的二次汽，實現產量的增長，符合氧化鋁行業準入條件，同時可加快企業國際化的進程，我國在生產和建設的拜耳法氧化鋁生產線上應進行深度開發利用。