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低温拜耳法生产氧化铝的节能措施

文档作者：蒋涛杨光王利娟文档来源：山东铝业公司第二氧化铝厂		点击数：	更新时间： 2025年07月16日
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上一篇：减少板坯氧化烧损的措施

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· 24· 有色冶金节能 口工艺节能
低温拜耳法生产氧化铝的节能措施
蒋 涛 杨 光 王利娟
(山东铝业公司第二氧化铝厂，山东淄博255052)
[摘 要] 分析了中国铝业山东分公司第二氧化铝厂的能源消耗情况，介绍了通过科技进步降低能源消耗的主要
措施及效果。
[关键词] 拜耳法；氧化铝；节能；技术创新
[中图分类号]TF821 [文献标识码]B [文章编号]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
中国铝业山东分公司是国家“一五”期间建设
的第一个氧化铝厂，由于铝矿石品位低，该公司多年
来一直采用碱灰烧结法氧化铝生产工艺。但是随着
氧化铝产业的发展，烧结法的弊端愈发明显，为了实
现规模效益，实现氧化铝生产工艺的变革，该公司于
1993年投资建设第二氧化铝厂—— 采用进口三水
铝土矿低温拜耳法生产工艺，经过几次投资扩建后，
形成了现在的92万t／a生产能力。
第二氧化铝厂建成投产以来，充分体现出了生
产工艺简单、工艺能耗低等优点，经过不断的技术改
造技改扩建，产量从1995年的2．0万t提高到了
2010年的92万t，工艺能耗从769．22 kgce／t—A1：O3
降低到了344．54 kgce／t—A1：O ，取得了较大的进步。
但是，相比较近几年发展起来的民营进口铝土矿低
温拜耳法的生产企业，在工艺流程、能耗等方面还存
[收稿日期]2011—05—10
[作者简介]蒋涛(1973一)，男，山东淄博人，硕士，高
级工程师，主要从事氧化铝生产工艺研究与管理工作。
在一定的差距，通过总结和对比，找出下一步降低能
耗的措施从而实现“优质、高效、高产、低耗”的良性
循环，是本文的主要目的。
1 生产能耗情况现状分析
拜耳法生产氧化铝的工艺相对来说能耗较低，
但是其占成本的比例也在26％ 左右，所以降低氧化
铝生产的能耗是生产技术创新的重点，由于第二氧
化铝厂的流程中没有焙烧流程，因而本文列举的各
项消耗均不包括氢氧化铝焙烧的能源消耗。
1．1 历年来氧化铝能源消耗
第二氧化铝厂投产之初，其工艺能耗达到
769．22 kgce／t—A1 0，。经过几年的努力，在加强技术
创新和能源管理的同时，不断加大对生产的科技投
入，从而大幅度降低了工艺能耗，到2010年已经降
到了344．54 kgce／t—A1 0 ，建厂以来各年的能源消
耗见图1。
从图1可以看出，第二氧化铝厂的工艺能耗除
2008年由于金融危机导致生产不正常之外呈逐年
下降趋势。
2011年10月第5期 低温拜耳法生产氧化铝的节能措施—— 蒋 涛 杨 光 王利娟 ·25·
1 ooo
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年份
图1 历年来氧化铝生产工艺能耗柱状图
1．2 拜耳法生产工艺能耗分布
在拜耳法生产过程中，能源消耗包括水、电、汽、
油等，但主要表现在电、汽的消耗上，近三年第二氧
化铝厂各类工艺消耗(不含焙烧)所占比例如表1。
从表1可以看出，电、汽的消耗分别占到了总工
艺能耗的10．41％ 和89．58％ ，要想降低能耗就必须
从降低电和汽的消耗人手，要通过加强管理、加大科
技投入来节约能源。
1．3 拜耳法生产主要工序的能源消耗分布
拜耳法生产流程相对简单，分为溶出、沉降、分
解、蒸发四个主要工序，其中破碎、矿浆磨制包括在
溶出工序中，叶滤、赤泥分离包含在沉降工序中，AH
分离及洗涤包含在分解工序中。2001年与2010年
各段工序的能源消耗见表2、图2。
表1 近三年拜耳法工艺能源消耗 E例表
备注：上表中工艺能耗的计算采用拜耳法工艺能耗计算标准，电
折标煤系数o．122 9。
表2 拜耳法生产氧化铝的主要工序能源消耗分布表
232
圜溶出●沉降口分解口蒸发一其他
(a)2001年能耗分布
圜溶出一沉降口分解口蒸发一其他
(b)2010年能耗分布
图2 拜耳法生产氧化铝的主要工序能源消耗分布图
· 26· 有色冶金节能 口工艺节能
从各工序能源消耗看，矿石的溶出及蒸发工序
所消耗能源较多，其次是沉降和分解。怎样降低这
四个工序尤其是溶出及蒸发工序的工艺能源消耗是
拜耳法氧化铝生产降低能源消耗的关键。从2001
年和2010年的能耗分布对比来看，节能较好的工序
为分解与沉降，其次为溶出。
2 各种节能措施的实施及效果
第二氧化铝厂建厂时间短，但是在科技进步及
技术创新方面却不遗余力，针对能源消耗分布情况，
进行重点技术改造，随着各种节能工艺及节能设备
在生产上的应用，氧化铝的工艺能耗逐年降低，2010
年降到了268．46 kgce／t—A1 0，，创出了历史最好水
平。采取的主要节能技术应用情况如下：
2．1 管道化溶出技术的应用及改进
矿石的溶出是拜耳法生产中的一个重要环节，
也是蒸汽消耗较多的工序，第二氧化铝厂刚建厂时，
采用的是直接加热、间接操作的压煮罐溶出技术，该
技术操作复杂、汽耗较高、故障率高。1994年开始
采用管道化溶出器，管道化采用间接加热，投用后，
节汽效果显著，每吨氧化铝可降低能源4．5 GJ(折生
产用蒸汽1．53 t)，年节约价值556万元。
新蒸汽
⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ：
1998年在第一组管道化的基础上建成了第二
组管道化，改进了第一组管道化的不足，在保温罐的
进料方式、乏汽的利用等方面进行了改造，产能有了
提高，指标进一步改善，此组管道化比第一组管道化
可节约蒸汽0．42 t／t—A1，0 ，年节约价值在201万元
左右。
出于提高生产能力的需求，在2000年建成了第
三组管道化，同时进一步采用了一些新技术：采用了
两级自蒸发，乏汽得到了进一步利用；管道由800 m
改为1 300 m，使加热面积由377 m 增加到了640
m ；进料量由105 In ／h增加到150 Ill ／h，提高了近
30％ ；盘管改为9层，乏汽预热段改为4层，从而进
一步降低了汽耗，通过一系列措施的实施，可节汽
0．395 t／t—A1 0 ，年节约价值在170万元。
2004年新建三套管管道化溶出设备(即在一条
粗管道内增加3根细管道)，增加4级新蒸汽冷凝水
闪蒸罐，3级乏汽冷凝水闪蒸罐；采用了3级自蒸发
技术，管道化长度增加至1 500 m，传热面积740 m ；
进料量达到450 m ／h，提高了3倍；通过提产以及冷
凝水乏汽利用，能耗降低了10％ ，可节汽0．13 t／t—
A1 0 ，年节约价值574万元。三套管管道化流程图
见图3
图3 三套管管道化溶出器流程图
2．2 高效沉降槽、高分子合成絮凝剂技术的应用 采用的是低邦锥底沉降槽，在沉降分离过程中添加
第二氧化铝厂在建厂初期设计时赤泥沉降分离 面粉作为絮凝剂使用。150 m 分离沉降槽通过液
2011年l0月第5期 低温拜耳法生产氧化铝的节能措施—— 蒋 涛 杨光王利娟 ·27·
量约150～200 m ／h，沉降槽底流液固比(L／S)大，
洗涤效果差，附液损失高。2003年对美国氰特“HX
一400”高分子合成絮凝剂进行试验，试验效果较好，
应用于生产后，相同的分离沉降槽液量通过能力提
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，相同沉降面积的沉降
槽通过液量达到了600 m ／h。与以前相比，该工序
节约电耗30％ 以上，年节约价值约240万元。
2．3 全自动立式叶滤机技术的应用
第二氧化铝厂叶滤工序(精液制备工序)建厂
初期使用的叶滤设备为小凯立式叶滤机，该型号叶滤
机过滤面积小，产能低(产量约1 m 精液／m ·h)，人工
劳动强度大，能耗高。至2004年，第二氧化铝厂配
合设备公司对引进进口全自动立式叶滤机技术进行
了消化吸收，由设备公司制造出设备，第二氧化铝厂
试验，试验效果较好，1台226 m 的全自动立式叶滤
机产量相当于4台凯立式，产量达到了2 m 精液／
m ．h。同时新技术的应用降低了人工劳动强度，并
且提高了精液浓度(减少了流程进水量—— 凯立式
需要用水冲洗滤布，立式叶滤机不需要)，提高了流
程效率。新技术的应用使该工序电耗降低10％ 。
2．4 新型立盘过滤机的使用
1999年，第二氧化铝厂引进了两台洛阳矿山机
械厂生产的80 im 立盘过滤机，该过滤机产能高、能
耗低，两台立盘过滤机产能相当于4台40 m 折带
过滤机，仅节电一项就可节约价值77万元／a，考虑
浮游物的回收及各种耗材的节约，综合效益年可节
约近300万元。
2．5 强制分解技术和精液中间降温设备的应用
拜耳法种分分解工序，需要通过降低分解溶液
(即精液)的温度提供分解动力，获得氢氧化铝产
品。第二氧化铝厂通过多年的探索在降温设备、降
温工艺方面获得了较好的节能方法。降温设备有板
式热交换器、螺旋板、全焊式宽通道换热器；降温工
艺分为两个梯度，首先使用原液给精液降温，同时提
高了原液温度，降低了蒸发汽耗，其次使用循环水给
分解过程中的分解浆液降温，循环水提高温度后部
分作为赤泥洗涤用水，避免了赤泥洗涤用水必须由
上水加热的过程，从而节约了蒸汽，中间降温项目完
成后，单提产就可创造价值300万元／a，另节约蒸汽
31 000 t，价值150万元。
2．6 平盘过滤机技术以及脱水剂的应用
氢氧化铝的过滤洗涤传统设备为转鼓过滤机，
在引进国外平盘过滤技术后，加以消化吸收。第二
氧化铝厂在2003年，建设了一台52 m 的平盘过滤
机。平盘过滤机具有产能高、运转稳定，积洗涤分离
于一体的优点。通过测定，一台52 m 的平盘过滤
机的产能相当于3～4台40 m 的转鼓过滤机。随
着技术的发展至2005年将脱水剂加入到平盘洗涤
工序，使氢氧化铝的水分由8％ 降低至4％ ，水分的
降低同时也降低了焙烧油耗。据统计，与传统转鼓
过滤机相比，该工序能耗降低10％ 。
2．7 降膜蒸发器的应用
山东铝业公司自建厂以来，一直使用列管式蒸
发器，第二氧化铝厂建厂后也沿用了此种设备，该设
备蒸发1 t水需约0．5 t汽，汽耗高，操作复杂，同时
随着生产能力的提高，蒸发能力也不能满足生产的
需要。1999年，通过考察，引进了张家港市生产的
板式降膜蒸发器，板式降膜蒸发器具有自动化程度
高、汽耗低的优点，投入使用后效果显著，蒸发1 t水
仅需0．28 t蒸汽，大大降低了汽耗，经过计算，如全
部使用板式降膜蒸发器进行蒸发操作年可节约蒸汽
价值约400万元。
2．8 其他节能措施的应用
在多年的生产过程，通过对设备的改进，新的节
能设备以及辅助添加剂的使用，对降低氧化铝工艺
能起到了很大的作用。主要节能技术有：变频器应
用技术、防结垢器应用技术、结晶助剂以及消泡剂的
使用、蒸发防结垢药剂的应用等等。
3 结束语
第二氧化铝厂建厂自建厂以来，经过不断的努
力，特别是经过加大科技投入和技术创新，产量及经
济效益不断提高，但是随着中国加入“WTO”，2008
年经济危机，国内氧化铝市场过饱和，市场竞争日趋
严峻，给我们提出了更高的要求，今后的工作就是要
在不断抓好降低工艺能耗的工作，从节能减排来降
低成本，从而以优质的产品低廉的价格迎接市场的
挑战。

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