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低溫拜耳法生產氧化鋁的節能措施

文檔作者：蔣濤楊光王利娟文檔來源：山東鋁業公司第二氧化鋁廠		點擊數：	更新時間： 2025年07月16日
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· 24· 有色冶金節能 口工藝節能
低溫拜耳法生產氧化鋁的節能措施
蔣 濤 楊 光 王利娟
(山東鋁業公司第二氧化鋁廠，山東淄博255052)
[摘 要] 分析了中國鋁業山東分公司第二氧化鋁廠的能源消耗情況，介紹了通過科技進步降低能源消耗的主要
措施及效果。
[關鍵詞] 拜耳法；氧化鋁；節能；技術創新
[中圖分類號]TF821 [文獻標識碼]B [文章編號]1008—5122(2011)05—0024—04
Energy Saving M easures of Low Temperature
Bayer Alumina Production
JIANG Tao，rANG Guang，WANG Li-juan
Abstract：The energy consumption situation in second alumina plant of Shandong branch，aluminum cor—
poration of China，was briefly analyzed． The main measures and effects of decreasing the energy con—
sumption by scientific improvement were presented．
Key words：bayer；alumina；energy saving；technological innovation
0 前言
中國鋁業山東分公司是國家“一五”期間建設
的第一個氧化鋁廠，由于鋁礦石品位低，該公司多年
來一直采用堿灰燒結法氧化鋁生產工藝。但是隨著
氧化鋁產業的發展，燒結法的弊端愈發明顯，為了實
現規模效益，實現氧化鋁生產工藝的變革，該公司于
1993年投資建設第二氧化鋁廠—— 采用進口三水
鋁土礦低溫拜耳法生產工藝，經過幾次投資擴建后，
形成了現在的92萬t／a生產能力。
第二氧化鋁廠建成投產以來，充分體現出了生
產工藝簡單、工藝能耗低等優點，經過不斷的技術改
造技改擴建，產量從1995年的2．0萬t提高到了
2010年的92萬t，工藝能耗從769．22 kgce／t—A1：O3
降低到了344．54 kgce／t—A1：O ，取得了較大的進步。
但是，相比較近幾年發展起來的民營進口鋁土礦低
溫拜耳法的生產企業，在工藝流程、能耗等方面還存
[收稿日期]2011—05—10
[作者簡介]蔣濤(1973一)，男，山東淄博人，碩士，高
級工程師，主要從事氧化鋁生產工藝研究與管理工作。
在一定的差距，通過總結和對比，找出下一步降低能
耗的措施從而實現“優質、高效、高產、低耗”的良性
循環，是本文的主要目的。
1 生產能耗情況現狀分析
拜耳法生產氧化鋁的工藝相對來說能耗較低，
但是其占成本的比例也在26％ 左右，所以降低氧化
鋁生產的能耗是生產技術創新的重點，由于第二氧
化鋁廠的流程中沒有焙燒流程，因而本文列舉的各
項消耗均不包括氫氧化鋁焙燒的能源消耗。
1．1 歷年來氧化鋁能源消耗
第二氧化鋁廠投產之初，其工藝能耗達到
769．22 kgce／t—A1 0，。經過幾年的努力，在加強技術
創新和能源管理的同時，不斷加大對生產的科技投
入，從而大幅度降低了工藝能耗，到2010年已經降
到了344．54 kgce／t—A1 0 ，建廠以來各年的能源消
耗見圖1。
從圖1可以看出，第二氧化鋁廠的工藝能耗除
2008年由于金融危機導致生產不正常之外呈逐年
下降趨勢。
2011年10月第5期 低溫拜耳法生產氧化鋁的節能措施—— 蔣 濤 楊 光 王利娟 ·25·
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年份
圖1 歷年來氧化鋁生產工藝能耗柱狀圖
1．2 拜耳法生產工藝能耗分布
在拜耳法生產過程中，能源消耗包括水、電、汽、
油等，但主要表現在電、汽的消耗上，近三年第二氧
化鋁廠各類工藝消耗(不含焙燒)所占比例如表1。
從表1可以看出，電、汽的消耗分別占到了總工
藝能耗的10．41％ 和89．58％ ，要想降低能耗就必須
從降低電和汽的消耗人手，要通過加強管理、加大科
技投入來節約能源。
1．3 拜耳法生產主要工序的能源消耗分布
拜耳法生產流程相對簡單，分為溶出、沉降、分
解、蒸發四個主要工序，其中破碎、礦漿磨制包括在
溶出工序中，葉濾、赤泥分離包含在沉降工序中，AH
分離及洗滌包含在分解工序中。2001年與2010年
各段工序的能源消耗見表2、圖2。
表1 近三年拜耳法工藝能源消耗 E例表
備注：上表中工藝能耗的計算采用拜耳法工藝能耗計算標準，電
折標煤系數o．122 9。
表2 拜耳法生產氧化鋁的主要工序能源消耗分布表
232
圜溶出●沉降口分解口蒸發一其他
(a)2001年能耗分布
圜溶出一沉降口分解口蒸發一其他
(b)2010年能耗分布
圖2 拜耳法生產氧化鋁的主要工序能源消耗分布圖
· 26· 有色冶金節能 口工藝節能
從各工序能源消耗看，礦石的溶出及蒸發工序
所消耗能源較多，其次是沉降和分解。怎樣降低這
四個工序尤其是溶出及蒸發工序的工藝能源消耗是
拜耳法氧化鋁生產降低能源消耗的關鍵。從2001
年和2010年的能耗分布對比來看，節能較好的工序
為分解與沉降，其次為溶出。
2 各種節能措施的實施及效果
第二氧化鋁廠建廠時間短，但是在科技進步及
技術創新方面卻不遺余力，針對能源消耗分布情況，
進行重點技術改造，隨著各種節能工藝及節能設備
在生產上的應用，氧化鋁的工藝能耗逐年降低，2010
年降到了268．46 kgce／t—A1 0，，創出了歷史最好水
平。采取的主要節能技術應用情況如下：
2．1 管道化溶出技術的應用及改進
礦石的溶出是拜耳法生產中的一個重要環節，
也是蒸汽消耗較多的工序，第二氧化鋁廠剛建廠時，
采用的是直接加熱、間接操作的壓煮罐溶出技術，該
技術操作復雜、汽耗較高、故障率高。1994年開始
采用管道化溶出器，管道化采用間接加熱，投用后，
節汽效果顯著，每噸氧化鋁可降低能源4．5 GJ(折生
產用蒸汽1．53 t)，年節約價值556萬元。
新蒸汽
? ? ? ? ：
1998年在第一組管道化的基礎上建成了第二
組管道化，改進了第一組管道化的不足，在保溫罐的
進料方式、乏汽的利用等方面進行了改造，產能有了
提高，指標進一步改善，此組管道化比第一組管道化
可節約蒸汽0．42 t／t—A1，0 ，年節約價值在201萬元
左右。
出于提高生產能力的需求，在2000年建成了第
三組管道化，同時進一步采用了一些新技術：采用了
兩級自蒸發，乏汽得到了進一步利用；管道由800 m
改為1 300 m，使加熱面積由377 m 增加到了640
m ；進料量由105 In ／h增加到150 Ill ／h，提高了近
30％ ；盤管改為9層，乏汽預熱段改為4層，從而進
一步降低了汽耗，通過一系列措施的實施，可節汽
0．395 t／t—A1 0 ，年節約價值在170萬元。
2004年新建三套管管道化溶出設備(即在一條
粗管道內增加3根細管道)，增加4級新蒸汽冷凝水
閃蒸罐，3級乏汽冷凝水閃蒸罐；采用了3級自蒸發
技術，管道化長度增加至1 500 m，傳熱面積740 m ；
進料量達到450 m ／h，提高了3倍；通過提產以及冷
凝水乏汽利用，能耗降低了10％ ，可節汽0．13 t／t—
A1 0 ，年節約價值574萬元。三套管管道化流程圖
見圖3
圖3 三套管管道化溶出器流程圖
2．2 高效沉降槽、高分子合成絮凝劑技術的應用 采用的是低邦錐底沉降槽，在沉降分離過程中添加
第二氧化鋁廠在建廠初期設計時赤泥沉降分離 面粉作為絮凝劑使用。150 m 分離沉降槽通過液
2011年l0月第5期 低溫拜耳法生產氧化鋁的節能措施—— 蔣 濤 楊光王利娟 ·27·
量約150～200 m ／h，沉降槽底流液固比(L／S)大，
洗滌效果差，附液損失高。2003年對美國氰特“HX
一400”高分子合成絮凝劑進行試驗，試驗效果較好，
應用于生產后，相同的分離沉降槽液量通過能力提
高至400 m。／h，至2004年新建高邦高效沉降槽后，
配合高分子合成絮凝的使用，相同沉降面積的沉降
槽通過液量達到了600 m ／h。與以前相比，該工序
節約電耗30％ 以上，年節約價值約240萬元。
2．3 全自動立式葉濾機技術的應用
第二氧化鋁廠葉濾工序(精液制備工序)建廠
初期使用的葉濾設備為小凱立式葉濾機，該型號葉濾
機過濾面積小，產能低(產量約1 m 精液／m ·h)，人工
勞動強度大，能耗高。至2004年，第二氧化鋁廠配
合設備公司對引進進口全自動立式葉濾機技術進行
了消化吸收，由設備公司制造出設備，第二氧化鋁廠
試驗，試驗效果較好，1臺226 m 的全自動立式葉濾
機產量相當于4臺凱立式，產量達到了2 m 精液／
m ．h。同時新技術的應用降低了人工勞動強度，并
且提高了精液濃度(減少了流程進水量—— 凱立式
需要用水沖洗濾布，立式葉濾機不需要)，提高了流
程效率。新技術的應用使該工序電耗降低10％ 。
2．4 新型立盤過濾機的使用
1999年，第二氧化鋁廠引進了兩臺洛陽礦山機
械廠生產的80 im 立盤過濾機，該過濾機產能高、能
耗低，兩臺立盤過濾機產能相當于4臺40 m 折帶
過濾機，僅節電一項就可節約價值77萬元／a，考慮
浮游物的回收及各種耗材的節約，綜合效益年可節
約近300萬元。
2．5 強制分解技術和精液中間降溫設備的應用
拜耳法種分分解工序，需要通過降低分解溶液
(即精液)的溫度提供分解動力，獲得氫氧化鋁產
品。第二氧化鋁廠通過多年的探索在降溫設備、降
溫工藝方面獲得了較好的節能方法。降溫設備有板
式熱交換器、螺旋板、全焊式寬通道換熱器；降溫工
藝分為兩個梯度，首先使用原液給精液降溫，同時提
高了原液溫度，降低了蒸發汽耗，其次使用循環水給
分解過程中的分解漿液降溫，循環水提高溫度后部
分作為赤泥洗滌用水，避免了赤泥洗滌用水必須由
上水加熱的過程，從而節約了蒸汽，中間降溫項目完
成后，單提產就可創造價值300萬元／a，另節約蒸汽
31 000 t，價值150萬元。
2．6 平盤過濾機技術以及脫水劑的應用
氫氧化鋁的過濾洗滌傳統設備為轉鼓過濾機，
在引進國外平盤過濾技術后，加以消化吸收。第二
氧化鋁廠在2003年，建設了一臺52 m 的平盤過濾
機。平盤過濾機具有產能高、運轉穩定，積洗滌分離
于一體的優點。通過測定，一臺52 m 的平盤過濾
機的產能相當于3～4臺40 m 的轉鼓過濾機。隨
著技術的發展至2005年將脫水劑加入到平盤洗滌
工序，使氫氧化鋁的水分由8％ 降低至4％ ，水分的
降低同時也降低了焙燒油耗。據統計，與傳統轉鼓
過濾機相比，該工序能耗降低10％ 。
2．7 降膜蒸發器的應用
山東鋁業公司自建廠以來，一直使用列管式蒸
發器，第二氧化鋁廠建廠后也沿用了此種設備，該設
備蒸發1 t水需約0．5 t汽，汽耗高，操作復雜，同時
隨著生產能力的提高，蒸發能力也不能滿足生產的
需要。1999年，通過考察，引進了張家港市生產的
板式降膜蒸發器，板式降膜蒸發器具有自動化程度
高、汽耗低的優點，投入使用后效果顯著，蒸發1 t水
僅需0．28 t蒸汽，大大降低了汽耗，經過計算，如全
部使用板式降膜蒸發器進行蒸發操作年可節約蒸汽
價值約400萬元。
2．8 其他節能措施的應用
在多年的生產過程，通過對設備的改進，新的節
能設備以及輔助添加劑的使用，對降低氧化鋁工藝
能起到了很大的作用。主要節能技術有：變頻器應
用技術、防結垢器應用技術、結晶助劑以及消泡劑的
使用、蒸發防結垢藥劑的應用等等。
3 結束語
第二氧化鋁廠建廠自建廠以來，經過不斷的努
力，特別是經過加大科技投入和技術創新，產量及經
濟效益不斷提高，但是隨著中國加入“WTO”，2008
年經濟危機，國內氧化鋁市場過飽和，市場競爭日趨
嚴峻，給我們提出了更高的要求，今后的工作就是要
在不斷抓好降低工藝能耗的工作，從節能減排來降
低成本，從而以優質的產品低廉的價格迎接市場的
挑戰。

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