本发明涉及烧结法氧化铝生产中铝酸钠粗液连续脱硅的工艺方法。 目前,国内外烧结法氧化铝生产中铝酸钠粗液脱硅大多数采用蒸汽直接加热脱硅原液一次完成脱硅的工艺方法,这种工艺方法,由于加热过程中蒸汽冷凝水进入粗液当中,使脱硅精液氧化铝和碱的浓度下降,从而增加了返回碱液浓缩时蒸汽的消耗量,如郑州铝厂一直采用此种工艺方法,所以不仅能量消耗较大,而且脱硅机结疤严重,也有少数采用间接加热加压预脱硅和压煮器深度连续脱硅的工艺方法,如山东铝厂1987年9月2日申请了一项专利,题目为“铝酸钠粗液间接加热连续脱硅工艺”,申请号871013819,公开号CN1031688A,这项专利申请公开的技术是,采用蒸汽间接加热,向铝酸钠粗液中添加种分母液和表面活性剂,在带机械搅拌装置的压煮器中进行加压预脱硅,温度110-120℃,再将预脱硅的料浆经过深度脱硅,这种工艺方法,比直接加热一次完成脱硅的工艺方法在技术上有一定的发展,它可避免蒸汽冷凝水进入铝酸钠粗液中所造成氧化铝、碱浓度下降问题,但是这种工艺方法也存在一定的缺点和不足:
1、在脱硅前将铝酸钠粗液,种分母液和表面活性剂制成的脱硅原液采用列管换热器经过两次预热到110-120℃,由于上述三种物料同步混合,在加热过程中会在加热管上有较多硅渣析出,从而影响传热效果。
2、加压预脱硅采用有机械搅拌装置的压煮器,需要采取密封措施,因此维修频繁,设备强度要求比较高,
3、脱硅过程中全部采用列管换热器,虽然列管换热器具有结构简单、单位体积设备有比较多的传热面积等优点,但是由于传热管多和细,矿浆过流面积大,流速较小,对于易于结晶的烧结法铝酸钠粗液来说,加热管结疤严重,传热效果较差。
本发明的目的是在克服上述已有技术的缺点与不足基础上,提供一种在技术上先进、经济上合理、设备运行可靠、能耗低的烧结法铝酸钠粗液的脱硅工艺方法。
本发明的目的是通过下列技术方案实现的,一种烧结法氧化铝生产中铝酸钠粗液连续脱硅工艺方法,包括铝酸钠粗液、种分母液和表面活性剂混合制成脱硅原液进行预热,经预脱硅、连续脱硅、多级减压自蒸发和硅渣固液分离得到铝酸钠精液和硅渣,其特征在于脱硅前将用蒸汽直接加热的铝酸钠粗液和用蒸汽间接加热的表面活性剂与种分母液的混合料浆分别加热后按比例混合制成脱硅原液,先在搅拌槽内进行常压预脱硅,再经过管道化预加热器用蒸汽间接加热到深度脱硅温度,最后在压煮器内进行深度连续脱硅,具体工序及参数如下:
(1)物料组分:
铝酸钠粗液主要组份:Na2OT96-106克/升,Al2O3100-126克/升,SiO22-5克/升,Na2OK75-826克/升,αK1.07-1.15,A/S 17.9-50
表面活性剂主要组份:Na2OT148-163克/升,Al2O3128-156克/升,L/S 4.6-5.0,Na2OK138-143克/升,SiO20.15-0.38克/升,
种分母液主要组份:Na2OT147-153克/升,
Al2O365-67克/升,SiO20.31-0.362,
Na2OK112.5-134克/升,αK2.95-3.3,
(2)将铝酸钠粗液用蒸汽直接加热到95-100℃,将表面活性剂与种分母液按体积比1~1.6∶1.3~1.8混合制成种子料浆用蒸汽间接加热到95-100℃,
(3)将上述加热的铝酸钠粗液和种子料浆再按体积比1∶0.35~0.5混合制成脱硅原液,脱硅原液主要组份:
Na2OT105-120克/升,SiO21.5-3.5,
Al2O395-100克/升,固含量15-30克/升,
Na2OK85-100克/升,αK1.45-1.56,
(4)将加热95-100℃的脱硅原液在搅拌槽内进行常压预脱硅,脱硅时间60-120分钟,
(5)预脱硅后的料浆再经过管道化预加热器加热到115-130℃,然后再经过管道化预加热器用蒸汽间接加热到深脱硅温度150-170℃,其流速为2.1-2.8米每秒,
(6)经管道化预加热器加热的料浆,再通过串联的压煮器进行深度连续脱硅,反应时间50-70分钟,
(7)脱硅后的料浆进入多级自蒸发减压再进行固液分离分别得到铝酸钠精液和硅渣。
表面活性剂为拜尔法分离赤泥、烧结法分离赤泥、硅渣、石灰等其中任意一种,其添加量为15-30克/升。
常压预脱硅搅拌槽采用高效MIG搅拌槽。
本发明所述地工艺方法,根据烧结法粗液中含硅量呈过饱和状况易于结晶析出硅渣的特点,铝酸钠粗液采用单独用蒸汽直接加热方式,种分母液和表面活性剂混合后的种子料浆在加热过程中加热管壁结疤甚微的特点,采用管道化预加热器用蒸汽间接加热方式,然后在混合成脱硅原液,效果较好。
常压搅拌预脱硅是为了管道化间接加热而采取的工艺过程,对于烧结法铝酸钠粗液中含有硅量呈过饱和状态,当采用管道化加热器间接加热时,硅渣会大量析出在加热管壁上,降低设备传热效率,为了防止和减少管道预加热器内壁结疤,而采用常压预脱硅,粗液中呈过饱和状态的SiO2,在有表面活性剂存在的条件下,温度在95-100℃搅拌60-120分钟,可迅速脱去粗液中50-80%硅,从而保证管道化间接加热的顺利进行,机械搅拌的作用是使表面活性剂始终保持悬浮状态,并使溶液浓度均匀,从而有利于脱硅过程的顺利进行,提高了脱硅率。本发明常压搅拌设备采用MIG高效搅拌机,取得较好效果。
加入种分母液是为了提高铝酸钠溶液的稳定性,保证在脱硅完成后,αK1.46-1.56,防止氢氧化铝水解。
加入表面活性剂可加速脱硅反应进行,其加入量保证配好的脱硅原液的固含量在15-30克/升,表面活性剂有烧结法分离赤泥、拜尔法分离赤泥、硅渣和石灰,采用其中任何一种都可达到同等效果,但是拜尔法分离赤泥由于颗粒细、活性大、脱硅效果更好。
经过预脱硅后,料浆中还有少量的硅,为了提高脱硅效果,必须保证深度脱硅料浆温度在150-170℃,以达到脱硅指数铝硅比大于400以上。
管道化加预热器,不仅结构简单、紧凑,而且还可以根据需要增加或减少传热面积,所以灵活性大。由于在预脱硅过程已将大部分的硅脱出,采用管道化间接加热过程中,硅的析出量很少,即使有少量的硅析出,也会由于料浆流速较高的冲刷,在管壁上积存很少,因此保证管道化间接加热的顺利进行。在设备运行2个月后,管壁上结疤厚度仅1.5mm,而且可随时进行清洗,清洗剂采用8-10%硫酸溶液,再加入2%缓蚀剂,在温度60℃时,用泵打入管道循环清洗4小时,即可全部清去结疤。
管道化预加热器间接加热,夹层过热蒸汽0.8-0.95mpa,温度250-340℃,内管道为90-160℃低温料浆;由于内外管温度的差异,将引起内外管的热膨胀差异,即外管膨胀大,内管膨胀量小,管壁内因此产生巨大的应力差,为此采用了无应力膨胀技术,可消除100-300℃温度差引起的热膨胀,内外管均可自由的相对伸缩,不会产生任何应力。每个加热单元,由带法兰的180°弯管连接,形成整个加热系统,传热系数大于1000大卡/m2、h、℃。
为了避免饱和蒸气在输送过程中,因凝结成水,造成能量损失,采用了蒸汽降温器,将过热蒸汽温度降到稍高于或接近于饱和蒸汽的温度,然后送进管道化加热预热器加热料浆。
由于采用了上述方案,本发明与已有技术相比,具有如下优点及效果:
1、工艺技术指标先进,脱硅指数大于450,经济合理,节约能源,
2、设备运行可靠,操作维修方便,劳动条件得到了改善,
3、由于设有管道清洗系统,对管道结疤能定期清除,使整个管道化预加热系统能较长期运行,并有较高的传热系数,
4、压煮器不需搅拌只需定期通蒸汽刷洗,消除机械振动,改善了工作环境。
实施例