浅析稳定溶出赤泥铝硅比的方法

陈忠法

（东海氧化铝有限公司，山东 龙口265713）

1 前 言

铝土矿溶出过程就是铝土矿与循环母液进行反应的过程，评价溶出的效果有多个指标，溶出率无疑是判断溶出效果的最佳指标。操作中需要定时对溶出效果进行评估、调整，保证生产的高效性。在生产过程中，指标波动在所难免，如何能够及时发现问题、确定波动的原因，进行有效干预，减少波动，需要对多个指标进行综合分析。经过对生产经验的总结，结合氧化铝生产理论，在矿石品位稳定的情况下，可设定溶出A/S指标上限，作为操作人员对溶出效果的判断依据，其控制的合格率可以直观地说明溶出效率。再通过对溶出液固含、溶出αk、溶出A/S、溶出液氧化铝浓度等指标的综合评价，即可查找溶出操作过程中影响溶出率的具体原因，便于及时的纠偏，降低波动幅度，提高产量，控制生产成本。

研究具体说明生产中针对A/S比波动的现象，如何分析确定原因，以及采取哪些具体手段提高A/S比指标合格率。影响溶出A/S指标的因素较多，溶出温度、搅拌强度、循环母液浓度、矿石细度、溶出时间和母液添加量均对溶出赤泥A/S有重要影响。正因为影响因素多，这一指标在生产控制中难度较大，是各氧化铝厂生产调整的重点、难点。通过分析某氧化铝厂2017年和2018年相关的指标数据和生产实际，找出影响溶出A/S的主要原因，并制定出具体的应对措施，有效地提高A/S合格率。

2 关于循环母液浓度的影响

2.1 数据分析

图1、图2可以清晰地看出溶出指标控制波动情况，2018年2月、8月A/S比合格率仅为63%和68%，从散点图可以看出波动幅度为0.9～1.82，造成一部分氧化铝损失，减少了产量，增加了赤泥量，从而增加了成本。

图1 2018年2月溶出A/S

图2 2018年8月溶出A/S

根据氧化铝溶出理论，对各个影响因素进行了逐项的分析排除。首先，检查了溶出温度，由于溶出套管结疤问题，表面型温度计很难保证测温的准确度，不宜作为整个运行周期的对比参考。根据饱和蒸汽压力与温度的对应关系，采取观察套管出口压力、反应釜压力的方式来检查料浆温度。通过铝酸钠溶液得到饱和蒸气压计算得知，3.65 MPa对应的温度为243℃。倒查运行数据，反应釜压力自投用至退出，整个周期呈下降趋势，最低压力为3.68 MP，足以满足溶出需要。

其次，检查矿浆细度，原矿浆磨矿细度指标要求+250 μm＜10%。经查，合格率高达95%以上，排除磨矿细度影响。再次，分析了反应时间问题，由于反应釜联排管为常开状态，管道畅通。另外，考虑A/S比指标波动呈非连续状态，所以排除此项因素影响。

循环母液碱浓度是溶出的一个重要因素，直接影响溶出速度和溶液的饱和度，在一定的范围内较高的碱浓度可以快速且较完全的溶出铝土矿。相反，较低的碱浓度会严重影响溶出速度及溶出效果。表1为2017、2018年循环母液苛碱浓度，以及经过原矿工序稀释后的原矿苛碱，经过对比后发现，2018年的循母苛碱及原矿苛碱均大幅低于2017年水平。高温线2018年溶出A/S比平均为1.12，高于2017年1.07的A/S，这其中苛碱浓度是主要原因。根据三水铝石型铝土矿在铝酸钠溶液中的溶解机理，当溶液中存在大量的OH-离子存在时，它可以快速地侵入到铝土矿的晶格中，切断晶格之间的键，才能形成游离的AL（OH）63-离子团扩散到溶液中。反之，当溶液中苛碱浓度偏低时，将大大削弱上述反应进程，造成溶出不完全的后果。

表1 循母苛碱对比

2.2 解决办法

稳定系统浓度，在蒸发器蒸水量一定的情况下，控制流程进水、加强用水管理，是保证循母及原矿苛碱浓度的有效办法。但氧化铝生产系统庞大，用水点较多，需要多种措施、多工序协同，才能控制系统浓度。根据这一原则，经过对生产现场的细致排查，对生产数据进行分析。决定严控原料工序的加水管理，原矿苛碱浓度按照162 g/L考核，凡连续两次低于162 g/L的指标，按指标事故考核，并同时采取以下措施。解决蒸发器设备和操作问题，稳定蒸水量。原料车间实施用水量化，逐步推广，最后实现全厂用水管控。严格执行非生产水管理规定，由调度员现场检查，每周通报，进一步减少系统冲淡。规范沉降洗涤水调整，准确控制精液浓度。根据矿石品位、碱耗、母液αk，足量补充液体碱。

3 关于溶出母液调配的影响

3.1 数据分析

通过分析，溶出αk指标的月合格率仅为83%，远远低于正常水平，且波动幅度大。αk指标大幅偏离正常值的同时，伴随着溶出赤泥固含反向波动。明显说明母液调配量应该是影响A/S比的主要原因。

导致αk合格率低、波动大，首要原因是循母加入量不能根据原矿指标进行及时有效的调整。由于溶出αk控制手段简单，遇上游工序指标出现波动时，无法预先作出有效的调整，理论计算不足，过于依赖经验进行低效摸索，需要进行多次调整才能稳定指标，造成αk指标波动大，溶出A/S波动大的现象。溶出脱硅槽缓冲时间长，依照原矿指标调整αk，存在较长时间的滞后，为指标调整增加了难度，降低了A/S指标合格率。

3.2 解决办法

1）用理论公式配合经验修正建立一整套的计算方法。根据相关配矿理论公式，每吨铝土矿需要的母液量为：

式中：A为矿石中氧化铝的含量，%；ηA为初溶，%；b为钠硅比；Nk为母液的苛碱浓度，g/L；a为母液中氧化铝浓度，g/L；αk为溶出液；S矿为矿石中硅的含量，%。

套入高温线的日常分析数据计算可知，使用1 tA/S为6.93的矿石需配入Nk为185 g/L、αk为2.93的循环母液3.8 m3，按照284 t/h的干矿下矿量计算循环母液量为1 080 m3/h，显然离1 130 m3/h实际母液量有一定的差距，这需要根据实践经验进行修正。

关于修正量主要包括原矿带入水分、其他进水、计量误差以及取样分析偏差的影响。

通过以上公式，根据实际下矿量可以计算出母液配入量，根据原矿固含进行二次分配。1）修复原料定量给料机、密度计和母液流量计，修复溶出母液流量计，便于生产调整。2）原料车间应该根据下矿情况增减母液配入，保证矿浆密度的稳定。3）溶出车间根据公式计算出母液总量后，减掉原料配入的母液量，即为溶出应该配入的母液量。4）建立αk、原矿、母液的指标趋势图，通过直观的对比，进行母液掺配量的修正。5）增加脱硅出料固含指标，替代原矿固含指标，解决因流程较长导致指标滞后的问题。

4 结论

以上办法实施3个月后，原矿苛碱、溶出αk指标有了明显的提高，A/S基本稳定。经统计低温线原矿苛碱月平均达到165 g/L，循母苛碱达到月平均187 g/L。高温线原矿苛碱月平均达到167 g/L，循母苛碱达到月平均189 g/L。高温线A/S合格率稳定在95%以上，基本没有1.3以上结果出现。证明溶出赤泥A/S控制是一项系统性工作，需要前后工序的配合，需要理论和经验的结合，更离不开严格的管理。