[科普中国]-加矿增浓法

简介加矿增浓法是在水硬铝石型铝土矿溶出后加矿增浓生产氧化铝的方法，涉及一种采用拜耳法以一水硬铝石型铝土矿为原料生产氧化铝的方法。其特在于一水硬铝石型铝土矿溶出后加入三水铝石型铝土矿增浓生产氧化铝，其温度为130℃～230℃、重量固含为200～1200g/L；

加入增浓的三水铝石型铝土矿浆在蒸发器中的停留时间为5－10分钟。溶出液经稀释后溶液硅量指数大于200。本发明的方法，采用一水硬铝石型铝土矿和三水铝石型铝土矿相结合，可以实现后加矿增浓溶出工艺，实现了一水硬铝石型铝土矿溶出后加三水铝石型铝土矿增浓生产氧化铝的目的，利用原有设备，又可以获得低苛性比铝酸钠溶液，从而可以大幅度提高循环效率，有效增加了产量，降低了能耗。

加矿增浓法，分别于2006年9月30日和10月9日在中州分公司拜耳法溶出I组和Ⅱ组开始应用，经过进一步的调整和完善，至2006年底，整个系统已趋于稳定。2007年1季度，该系统共生产成品氧化铝33452t，超设计产能122%，预计年实现利润1．8亿元，不到四个月的时间就收回全部投资。实践证明：该技术是先进的，经济是可行的。特别是该技术的应用使选矿一拜耳法氧化铝生产的工艺能耗降低12%，社会效益明显1。

加矿增浓法应用基础所谓后加矿增浓溶出是先将常规生产的一水硬铝石矿浆配料分子比控制较高，溶液的未饱和度较大，使一水硬铝石矿在较为宽松的条件下溶出，制取较高的溶出浆液；而由容易溶出的后加矿磨制的矿浆在拜耳法溶出后期加入末几级溶出器或料浆自蒸发器中，利用高温溶出矿浆的余热快速升温使其溶出，进一步降低溶出液的 ，提高矿石的溶出率。

该技术于上世纪五十年代在美国首次应用，以后在日本和澳大利亚等国也得到使用，据科马尔克公司矿物和氧化铝部的氧化铝工艺经理A·J·Crisp先生估计，将我国河南铝土矿在260℃ 下，溶出40min(溶出液分子比1．50)，然后添加经过8h～12h预脱硅并加热到140℃ 的韦伯矿浆，在最后一个溶出器中溶出10min~15min，使溶出液的分子比降低至1．37，便可以提高溶出液的产出率19%。

Gramercy厂1990年采用溶出闪蒸二次加矿工艺，在溶出装置温度较低(130℃ ～150℃)的闪蒸槽内加入牙买加三水铝石和一水软铝石混矿(与一次进溶出铝矿相同)，要求二次加矿中的一水软铝石含量小于3%。溶出闪蒸二次加矿后，溶出液Rp由0．685升高到0．730。全厂拜耳法系统生产能力，在不增加投资的情况下提高20%～30%。

郑州轻金属研究院分别用印度矿、印尼普铝矿和印尼高铝高硅矿为后添加矿石进行了全流程试验。

溶出试验表明：三水铝石矿用循环碱液调配制取的原矿浆，加入到自蒸发器浆液中，在150℃ ～180℃的温度下保温5min，可以使矿石中的氧化铝全部溶出。采用印尼矿时，溶出液的硅量指数会有一定幅度的降低，需要提高硅量指数。同时，在相同的温度下随着溶出时间的延长，溶出液的硅量指数会逐渐的提高。

脱硅和提高溶出液硅量指数试验表明：三水铝石矿用循环碱液调配制取的原矿浆，添加2% 的石灰，在95℃下预脱硅5h，可以满足工业生产要求。赤泥的沉降试验表明：后加矿增浓溶出后的溶出液经稀释后，赤泥的沉降速度有所下降，但可以满足工业生产的要求2。

加矿增浓法应用实践1 流程描述

经混匀的进口三水铝石矿与一定比例的循环碱液送入由格子磨、分级机加旋流器组成的闭路磨矿流程中进行磨矿和分级，粗粒返砂(分级机返砂和旋流器底流)回磨机继续研磨；旋流器含细粒的溢流入溢流槽，并配入一定比例的石灰乳，然后用泵送入预脱硅加热槽，用新蒸汽(0．6MPa)加热到95℃后，送入阶梯配置的脱硅槽组中。脱硅5h后的矿浆经矿浆隔膜泵送至溶出的第8级自蒸发器中与原一水硬铝石溶出矿浆混合，混合矿浆自压到新增的保温溶出器中。保温溶出13min左右。溶出后的混合矿浆进入9级自蒸发器中，逐级降温至125℃。自蒸发器出料的溶出矿浆进入稀释槽，同时加入赤泥洗液、氢氧化铝洗液，将溶出料浆稀释至Nk=170g/1，用泵送去赤泥沉降分离及洗涤工序，并入原选矿一拜耳法系统。

2 主要设备

由于后加矿增浓溶出技术是在原选矿一拜耳法系统上进行部分工艺和设备的“搭接”，所以，投用的流程和设备是比较少的。主要设备如下：

抓斗桥式起重机1台，规格Lk=25．5m；

中型板式给料机1台，规格B=1．2m；

桥式双斗取料机1台，规格Q=600t/h；

矿浆格子磨1台，规格 3．6 m×5 m；

矿浆一级分级机1台，规格2FG一30；

矿浆二级分级水力旋流器1台，规格0．5m × 6；

预脱硅槽4台，规格 7．5 m×14 m(2台加热槽、2台保温槽)；

预脱硅隔膜泵3台，规格Q=80m3/h，H=2．2M Pa；

保温溶出器2台，规格 ．8 m×16 m(每组各1台)；

相应的缓冲槽。倒料泵及输送管道、架等。

加矿增浓法应用分析从以上完成指标可以进行一定的分析，并与设计值进行对比。

1 后加矿增浓溶出部分赤泥A/S、N/S

由于后加矿增浓矿浆在闪蒸器中就与现有拜耳法主流程的物料进行了混合，无法单独对后加矿的溶出物料进行取样分析，只能依靠上述分析结果进行推算，通过物料平衡计算后得出后加矿增浓溶出部分的A/S、N/S及与设计值对比可以看出，通过对后加矿溶出条件的技术攻关，后加矿溶出指标得到了进一步的优化，溶出赤泥A/S及N/S较设计值分别低0．362、0．227。

2 后加矿增浓溶出部分矿石消耗

以一季度完成情况为依据：每吨成品氧化铝中AI203含量990kg，入磨进口矿石AI2O3含量49．45%，A/S为4．36，溶出赤泥A/S 0．888，拜耳法系统在分离及洗涤过程中水解损失、赤泥附液带走AI203损失及全流程损失，整个损失按6．0%进行计算。

氧化铝回收率=(4．36—0．888)/4．36—6．0%= 73．63%

矿耗=990/(73．63% ×49．45%)/1000=2.72t/t

入磨矿Al，O 含量稳定在49．5O%，A/s 4．4O左右，在目前的工艺操作条件下，赤泥的A/S在1．00左右，此时氧化铝回收率和矿耗分别维持在74%和2．73t/t的水平上是比较理想的。但由于该技术首次在国内拜耳法氧化铝工业生产上应用，缺乏经验，特别是前期工作不太充分，小实验提供的基础设计数据与实际目标值出入比较大。

3 后加矿增浓溶出部分碱耗

以一季度完成情况为依据：入磨矿石SiO2含量11．35%，溶出赤泥N/S 0．223计，则由于赤泥外送带去的碱化学损失为(设矿石中的SiO2全部以赤泥排出)：

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

依此计算方法分别计算其余月份的指标及与设计值对比。

4 种子分解率

由于选矿一拜耳法生产过程中选精矿携带一部分有机物浮选药剂进入流程，造成拜耳法溶液稳定性较好，分解难度加大，2006年我厂分解率完成了47．44%。后加矿增浓流程投用后，由于新增赤泥带走一部分有机物或有助于有机物脱除，溶液稳定性变差；同时精液Rp也由2006年1．068提高到2007年一季度的1．123。两方面因素影响，使得后加矿增浓投入运行后，种子分解率有所提高，一季度分解率平均达到52．23%。分解率提高3%以上。

5 工艺能耗

通过对后加矿增浓消耗指标计算得出实物单耗，考虑到后加矿增浓添加了一小部分石灰乳，增加[C/s]为0．14左右，折石灰消耗为0．005t/t，按折标系数计算出工艺能耗为254．017kg—bm/t。该技术应用后，选矿一拜耳法整体工艺能耗由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 对系统经济技术指标的影响

后加矿增浓系统的应用，充分利用现有拜耳法部分游离的Na2Ok，在增加产量约2O% 的情况下，拜耳法系统流量仅增加约10%。一季度循环效率完成161．96kg/m0比2006年138．43 kg/m0高23．53 kg/m3。循环效率的提高使得依据电耗和汽耗为代表的技术经济指标得到进一步的优化，生产的运行成本下降。

7 对系统操作条件的影响

后加矿增浓溶出物料进料溶出装置的低温闪蒸系统，使得难以利用的低压二次汽作为三水铝石的溶出热源得到利用，二次汽利用率得到提高，末级闪蒸的温度降低2"C左右；同时由于赤泥带走部分有机物，溶液脱硅情况转好，精液硅量指数由2006年的162提高至一季度的168，提高3．7%，精液硅量指数并没有因为进口矿石脱硅性能差而降低，有利于拜耳法运转率的提高，同时换热表面传热系数的提高，有利于各项消耗的降低3。

加矿增浓法进一步应用建议后加矿增浓溶出技术在中州分公司的应用基本上是成功的，表现出优良的投入和产出关系；同时对原有的选矿一拜耳法氧化铝生产系统的指标进一步的优化。对减少消耗，降低成本有一定的作用；对拓展用于拜耳法生产或建设的氧化铝工业的生存空间具有战略意义。同时有几点讨论建议：

1 建立进口一水（三水）铝石矿供应的保障机制

矿石的稳定供给是实现持续稳定氧化铝生产的基础。这需要从矿权拥有、矿山开采、矿石加工和运输、关口手续等等方面，建立稳定的长效运作保障机制，以适应氧化铝工业连续、稳定生产的需要。

2 确定我国自有的后加矿增浓溶出技术路线

后加矿增浓溶出技术在中州分公司的应用是第一家，在国内氧化铝行业也是第一家，该项目的实施并不是随选矿一拜耳法氧化铝系统项目同步实施，而是以技术改造的方式在现有拜耳法生产系统上后续建设，所以在工艺和设备的能力平衡上存在着许多前后不相匹配的地方。中州分公司的后加矿增浓溶出生产线就存在着在溶出之前建设部分生产工艺设备流程，在溶出之后全部与拜耳法公用流程的问题。

3 建立我国自有的后加矿增浓溶出技术指标体系

后加矿增浓溶出技术在中州分公司的应用有一年的时间，已转入正常生产期，系统设备运行、生产过程条件控制基本稳定，反映生产内在运行质量的经济技术指标应该是比较真实的、可靠的。

4 提倡在我国拜耳法氧化铝生产工艺上深度开发后加矿增浓溶出技术

后加矿增浓溶出技术主要是以国外软铝矿石资源为基础，充分利用拜耳法氧化铝生产溶出过程的二次汽，实现产量的增长，符合氧化铝行业准入条件，同时可加快企业国际化的进程，我国在生产和建设的拜耳法氧化铝生产线上应进行深度开发利用1。