Get格雅管道化溶出终极版Word文件下载.docx

1、225.2管道化溶出在其他地方的应用23第一章本世纪30 年代奥地利Hiller 和Muller 最先提出了利用管道溶出器高温溶出铝土矿的设想, 但直至50 年代才由匈牙利的Lanyi 首次进行管道化溶出试验,并在1965 年建立了世界上第1 套管道化溶出装置。德国联合铝业公司在1967 年也建立了一套管道化溶出装置, 且随后其所有氧化铝厂均采用了管道化溶出技术。前苏联、捷克、南斯拉夫、美国等国家都曾研究过或拥有管道化技术。法国采用的强化溶出技术与德国和匈牙利有所区别, 其矿浆预热采用管道反响器, 但溶出是在带机械搅拌压煮器内进行的, 我国山西铝厂和平果铝厂引进了该项技术。长城铝业公司研究设计

2、院根据一水硬铝石难溶这一特点, 独创性地开发出了管道停留罐溶出技术, 并于1987 年建成一套4 6 m3/h 半工业试验装置, 至今运转一直十分良好, 该技术用于长城铝业公司从德国引进的管道化溶出装置的改造, 已取得明显的应用效果 。溶出工序的主要任务是利用三水铝石型铝土矿和铝酸钠,通过矿浆磨磨制，调配出合格矿浆,矿浆经管道化溶出器溶出。溶出之前进行脱硅预处理作业。然后将铝土矿中氧化铝的水合物在未饱和的循环母液铝酸钠中浸出，理论到达饱和点溶出结束，但实际由于受溶出时间限制，一般在饱和点之前结束。此时苛性比值比平衡液高0.15-0.2左右。-1.s-1,通过4段加热,使物料温度到达138一14

3、3,送入保温罐保温75分钟以上,完成脱硅过程;经稀释后进入沉降别离洗涤系统。 1.2.2稀释工序该工序的主要任务是先稀释溶出矿浆并降低温度，使矿浆到达过饱和，然后溶出稀释后的矿浆再经过沉降别离，赤泥洗涤和粗液过滤制备合格精液,通过过滤将赤泥别离出来,该工序的主要设备是沉降槽,压滤机和叶滤机。工艺流程见图2：该工序的主要设备是沉降槽,压滤机和叶滤机。图2 1.2.3分解工序分解工序主要任务是在通过在过饱和的矿浆中参加氢氧化铝精种,分解出粒度合格的氢氧化铝,并将氢氧化铝浆液进行别离，洗涤。主要设备为9台种分槽,5台100扩立盘过滤机作为种子过滤机,2台51m2平盘过滤机作为氢氧化铝别离洗涤过滤机。

4、分解工序流程见图3:图3 1.蒸发工序主要任务是将种分母液蒸发制备循环母液,去除流程中多余的水分,保持流程的液量平衡,降低蒸发汽耗,同时还要进行循环水及软水的供给主要指标是:蒸发母液Nk:185一1959/1,蒸发汽水比:3t-水/t-汽。蒸发工序流程见图4：图4管道化溶出技术的特点 管道溶出器可实现比压煮器更高的溶出温度或更高的溶出压力。它是铝土矿强化溶出技术的主要开展方向, 矿浆在管道内呈高速湍流状态, 传热、传质效果更佳, 且无返混现象, 因而可显著缩短溶出时间, 大大提高设备利用率, 且所需设备容积较小, 投资也少。由于间接加热, 不存在溶出矿浆被加热蒸汽冷凝稀释问题, 所以可实现低碱

5、浓度溶出, 从而大大降低了母液的蒸发负荷, 使整个氧化铝生产过程能耗可降至最低。另外, 管道溶出器的机械转动局部仅有隔膜泵, 其维修比拟方便 。热耗低管道化溶出过程在管道中进行,热量通过管道传递到矿浆,进而提高矿浆温度。其他溶出方式如压煮器组溶出，蒸汽直接加热搅拌和间接加热机械搅拌溶出,矿浆的流动状态均不如管道化溶出过程强烈管道化溶出矿浆成高度湍流状态,雷诺系数数高达105,所以溶出过程中氧化铝的溶解速度呈级数级提高,吨氧化铝溶出所需容积可从压煮器组溶出的2m3.t-1-AL2O33.t-1-AL2O3。同时,压煮器组中的矿浆溶出为全混流溶出,进入压煮器组的矿浆马上与己反响的料浆混合,使周围游

6、离碱浓度降低,MR降低,不但不利于溶出,而且不可防止地发生料浆短路现象。而管道化溶出器中矿浆呈活塞流,矿浆浓度仅沿流动方向变化,沿径向是均匀的,不存在返混现象因此,作为以物质浓度差为推动力的铝土矿高温强化溶出来说,活塞流的管道化溶出比全混流的高压釜串联溶出要优越,有利于强化溶出过程。除此之外,管道化溶出中,矿浆在加热溶出管内流速快,高度湍流,大大强化了矿浆与热载体之间的传热,在溶出温度相同的情况下,所需传热面积大大减少,减少换热设备数量,在相同换热面积情况下,可使温度快速提高,使溶出用碱浓度大幅度降低。溶出后浆液的自蒸发量大,可降低蒸发过程负荷,降低蒸发热耗乏汽得到再利用,热耗和压煮器相比大大

7、降低。提高溶出温度是强化拜耳法溶出的重要措施,提高溶出温度不仅提高氧化铝溶出率，缩短溶出时间，降低循环母液浓度和溶出液的MR,还可改善赤泥的沉降性能,提高沉降别离洗涤效率。但是随着溶出温度的提高,溶出器的压力急剧升高,压煮罐的承压要求也随之提高,设备投资费用升高,建设投资费用升高。实践证明管道化预热溶出器可以满足和适应不同温度需求的各类型矿石溶出要求。管道化溶出器在设备总投资上占压煮器溶出罐的70%一80%,管道化溶出的土建投资费用也较低。管道化溶出器在生产维护和操作上具有较多优点：（1）操作容易，经过大量的设备更新改造,设备的自动化程度不断提高,可实现微机自动控制和现场手动控制切换,使操作变

8、的更加简单容易；（2）是开停车时间短，实践证明,通过对预热器进行预热,在预热温度超过正常生产所需温度40预热压力超过正常工作压力25%时即可进料开车；（3）是无搅拌等传动装置,维修简单方便。管道化预热器不同于压煮器,矿浆在加热。溶出管内高度湍流,流速快,其保温罐仅作为保温容器使用,不需要专门的机械搅拌装置强化其溶出过程,减少了检修工作量；（4）清理方法简单化学清理代替人工清理,清理工作量大幅降低；（5）是可以采用传热效率更高的有机溶剂或熔盐加热提温；第二章国内外管道化溶出器德国联合铝业公司使用多管单流法溶出器，主要技术特点是:可根据原矿浆不同温度下的传热情况，采用矿浆加热、二次蒸汽加热和熔盐加

9、热;多管单流法;根据溶出结疤程度，可更改石灰添加点;熔盐炉热效率较高;溶出温度较高。匈牙利多管多流溶出装置主要技术特点是:管道直径较小，有利于传热;多管多流法;很高的传热系数和运转率。法国单管预热一高压釜溶出装置。比拟国外三种管道溶出器的特点，见表1：工程名称德国联合铝业公司法国彼施涅铝业公司匈牙利铝业公司装置形式预热段单流法一间接加热8-10级自蒸发4根内管4单流法-间接加热 7级自蒸发单根内管8多流法-间接加热3根内管（4）2根输送加热段3根内管（4）1根输送单位长度的加热中间值较小值较大值加热介质和参数熔盐400 Pa高压蒸汽70.9X 装置处理能力290原矿浆150110铝土矿类型一水

10、软铝一水软铝石溶出温度278 80 % 3.3 主要特点 溶出温度高 ,矿浆湍流程度大 ,强化了溶出过程 ,溶出时间短、效果好 ,可以节约停留段投资。 能耗低 。实现了低碱浓度 、多级闪蒸二次蒸汽和融盐间接和高温强化溶出, 系统热耗大幅度降低 ,溶出和蒸发热耗可降低 8.0GJ/tAl 2 O 3 以上。 石灰后加, 能有效地防止高温段生成结疤 ,可以延长清洗周期, 提高设备的运转率 。 管道化加热装置和压煮器相比占地面积大。 存在加热管道的结疤和磨损问题。 系统的工作压力和温度高 , 对喂料泵及管道化加热装置的材质有特殊要求第四章采用10级自蒸发（最后一级自蒸发不参与预热）,9级预热,5级熔

11、盐加热。其中预热各级管长192.2 m,溶出各级管长77 m,内管数目4,各管内径100 mm,管壁厚度5 mm,矿浆总流量270 m3/h,矿浆Na2O总浓度280 g/L,Al2O3浓度241 g/L。由于整个系统比拟复杂，因此模拟时将上述各加热段模块化分别计算，然后用接口数据（矿浆及蒸汽物性）连接各模块，最后用矿浆的入口、出口数据来控制原矿袋溶出矿浆交换热大小。而对于一些相对独立的局部，大致提出算法如下。I 预计第i级交换热QExi。QExi=CslGsl（Tsl（i）-Tsli-1式中Csl为矿浆热容;Gsl为矿浆流重;Tsl（i）为第i级矿浆出口温度;Tsli-1为第i级矿浆进口温度

12、。同时计算各级热损失QLoi QLoi=QExi（i）式中（i）为第i级热效率。.计算第i级矿浆及熔盐（蒸汽和冷凝水）Tsl（i）,Tme（i）（Tst（i）,Tco（i）。.计算第i级设备产能QWa（i）。QWa（i）=F（i）K（i）tep（i）式中F（i）为第i级热交换面积;F（i）=rtu2ltu,rtu为管道内半径;ltu为单级管长;K（i）为第i级综合传热系数,K（i）=1/【1/1+1/1+2/2+1/】,1为管壁厚度,2为结疤厚度,1为熔盐（冷凝蒸汽）到管壁的传热系数,为管子到矿浆传热系数,=4500,为矿浆流速,1为管道钢导热率,2为结疤导热率;tep（i）为第i级平均对数温

13、差.如果|QEx（i）+QLo（i）-QWa（i）|,那么计算第i+1级,否那么重新调整QEx（i）,重复、步骤。.得到结果。.自蒸发段第i级温度分布Tsl（i）,预计该级自蒸发量Vst（i）及蒸汽重Gst（i）。.计算第i级矿浆的碱浓度Ntsl（i）。式中Vsl（i）为第i级矿浆流量,Vsl（i）=Vsl（i-1）-Vst（i）。.第i级铝酸钠溶液的饱和蒸汽压力P（i）只与总碱浓度相关,而受氧化铝浓度影响很小:式中PW为水的饱和蒸汽压力11,P（i）PW75=1-K1-P（i）PW75,而1-P（i）PW75可查表,K与矿浆苛性比MR有关:K= 1. 04 + 0. 246 （1/MR）;P（i）PW Tsl和均与Ntsl（i）有关,可查表得出。.计算无碱时的矿浆沸点Tsl12。Tsl=178.74P（i）/10-0.6P（i）/10.计算第i级蒸汽单位热焓Hst（i）11。式中x=（Tsl-100）/210。计算第i级蒸发后矿