付軍

（中鋁中州鋁業(yè)有限公司，焦作 454002）

1 前言

氧化鋁生產(chǎn)中由于鋁礦石原料中含有碳酸鹽、添加的石灰中含有未燒透的夾生塊（CaCO3)、以及鋁酸鈉溶液吸收空氣中的CO2等原因，使循環(huán)母液在每一輪拜耳法循環(huán)過程中大約3%的苛性堿轉(zhuǎn)化成碳酸鈉，碳酸堿越積越多，這些生成的碳堿Na2CO3對氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)造成很大的影響，具有很強(qiáng)的副作用，其中包括在管道和蒸發(fā)器內(nèi)結(jié)疤嚴(yán)重，影響傳熱效率和系統(tǒng)穩(wěn)定，使溶出和蒸發(fā)能耗升高，同時(shí)降低氧化鋁溶出率和分解率，所以必須把碳堿分離、結(jié)晶析出、過濾出來。

2 生產(chǎn)現(xiàn)狀

堿法氧化鋁生產(chǎn)中，需要將排鹽底流液相固相加以分離的生產(chǎn)過程非常重要。確保經(jīng)過分離后使指標(biāo)符合生產(chǎn)要求，結(jié)為晶體的碳酸鈉得到分離，同時(shí)確保濾布使用周期得到延長。在某氧化鋁廠目前的生產(chǎn)中，一般采用立盤過濾機(jī)對排鹽底流進(jìn)行液固分離?，F(xiàn)有的立盤過濾機(jī)濾布再生方式為運(yùn)行3小時(shí)后，停車放料改流程，用熱水在盤面外邊沖刷濾布，洗掉濾布經(jīng)緯間碳酸鈉晶體，使濾布透氣性得到改善，整個(gè)過程流程進(jìn)水約30m3左右，濾布再生時(shí)間（生產(chǎn)中斷）約1小時(shí)，整個(gè)生產(chǎn)過程過濾機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)率損失增加，流程進(jìn)水增加，員工勞動(dòng)強(qiáng)度增加，生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效果變差。

某廠排鹽主要設(shè)備為5個(gè)蒸發(fā)機(jī)組帶的強(qiáng)制效，配套兩臺27m2/臺水平帶式過濾機(jī)，兩臺20m2/臺轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)1臺120m2立盤過濾機(jī)。通過計(jì)算系統(tǒng)碳堿比15%左右時(shí)強(qiáng)制效析鹽能力約6700噸/月。目前流程能力排鹽6700±噸/月，僅維持系統(tǒng)碳堿比不變，如果降低碳堿比則需提高過濾設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)效率提高系統(tǒng)排鹽。

3 原因分析

目前的排鹽立盤過濾機(jī)在運(yùn)行3小時(shí)后，因?yàn)樘級A吸附結(jié)晶造成濾布透氣性差，過濾機(jī)運(yùn)行效率低下，而用傳統(tǒng)的水煮再生濾布，要經(jīng)過停車、放料、進(jìn)水、水煮，停車、放水、進(jìn)料、開車這幾個(gè)步驟，整個(gè)過程流程進(jìn)水約30m3左右，濾布再生時(shí)間（生產(chǎn)中斷）約1小時(shí)，整個(gè)生產(chǎn)過程過濾機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)率損失增加，流程進(jìn)水增加，員工勞動(dòng)強(qiáng)度增加，生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效果變差。

4 解決方案

針對上述問題，我們對立盤過濾機(jī)增加濾布自動(dòng)再生裝置，解決立盤過濾機(jī)設(shè)計(jì)上的缺陷，提高立盤過濾機(jī)運(yùn)行周期，同時(shí)減輕員工勞動(dòng)強(qiáng)度。

4.1 立盤過濾機(jī)原理

立盤過濾機(jī)的一個(gè)完整過程要經(jīng)過過濾、洗滌、脫水、卸料四個(gè)工序，分配盤的作用是保證各隔開的小濾室依次完成以上過程。分配盤有不動(dòng)的閥座（也稱定盤，），隨中心筒轉(zhuǎn)動(dòng)的閥盤（也叫動(dòng)盤）轉(zhuǎn)動(dòng)過程上的孔在不同的位置形成正壓吸干，吹風(fēng)卸餅，負(fù)壓過濾功能，同時(shí)中心軸不僅起到濾盤支撐作用，同時(shí)也是氣、液進(jìn)出濾盤的通道。物料進(jìn)入半圓槽后，通過壓差，濾液和濾餅分離，濾液進(jìn)入底流系統(tǒng)，濾餅進(jìn)入濾餅槽，可隨噴液進(jìn)入下一道工序。全廠風(fēng)為過濾機(jī)提供卸餅的動(dòng)力，通過旋轉(zhuǎn)，和分配盤上的孔在不同的位置形成正壓吸干，吹風(fēng)卸餅，在卸餅區(qū)保證濾餅正常脫落，風(fēng)包是減少風(fēng)壓波動(dòng)的作用，保證過濾機(jī)設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定。

圖1 為立盤各區(qū)分布情況

圖2 為動(dòng)盤和靜盤結(jié)構(gòu)圖

4.2 解決方案

在吹風(fēng)流程上增加熱水沖洗流程，見圖三。過濾機(jī)在運(yùn)行過程中，運(yùn)轉(zhuǎn)至立盤過濾機(jī)卸餅區(qū)，利用吹風(fēng)流程增加一個(gè)自動(dòng)控制進(jìn)水流程，通過電動(dòng)閥門3控制間斷引導(dǎo)熱水通過，熱水通過中心軸經(jīng)過氣、液進(jìn)出濾盤的通道，對濾布進(jìn)行再生，通過時(shí)間繼電器2控制電動(dòng)閥門，使熱水在規(guī)定時(shí)間里對濾布進(jìn)行沖洗，電動(dòng)閥設(shè)置于熱水管道上，控制熱水間斷通過，熱水通過吹風(fēng)流程進(jìn)入中心軸經(jīng)過氣、液進(jìn)出濾盤的通道。沖洗掉濾布經(jīng)緯間碳酸鈉晶體，使濾布透氣性得到改善。

圖3 為立盤過濾機(jī)流程圖

5 應(yīng)用過程和效果

2019年2月4日至2019年7月31日在蒸發(fā)車間立盤過濾機(jī)新增濾布自動(dòng)再生裝置，設(shè)定每10分鐘自動(dòng)沖洗一次，一次沖洗一分鐘，為保證整個(gè)運(yùn)行數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及可對比性，立盤過濾機(jī)總進(jìn)料及其它操作保持穩(wěn)定，同時(shí)對運(yùn)行數(shù)據(jù)采集及分析。

2019年2月4日開始運(yùn)行至3月10日檢修換布，周期34天。

5.1 運(yùn)行前后數(shù)據(jù)對比及分析

表1 過濾機(jī)運(yùn)行原始數(shù)據(jù)平均對比表

結(jié)合上原始數(shù)據(jù)平均對比表，在立盤自動(dòng)再生系統(tǒng)投用后第一周期34天時(shí)間里，整個(gè)立盤運(yùn)行效率較高，排鹽量明顯提高。3月11日開始一直到7月份運(yùn)行效果良好，見下表2統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

5.2 實(shí)施效果

拜耳法生產(chǎn)過程排除流程的碳酸鹽方法很多，比如將達(dá)到一定濃度的溶液降低溫度，提高溶液濃度，增加溶液停留時(shí)間，包括加種子等等，本文提到的是通過提高過濾機(jī)的運(yùn)行工況達(dá)到提高排鹽量，通過驗(yàn)證每班排鹽能增加約5t，每班流程減少進(jìn)水約40m3，設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量得到明顯提高，節(jié)約了大量的生產(chǎn)成本，穩(wěn)定了生產(chǎn)流程，指標(biāo)也得到優(yōu)化。

下圖為2019年精液系統(tǒng)碳堿比趨圖

6 效益計(jì)算

2019年立盤自動(dòng)再生系統(tǒng)投用后，系統(tǒng)碳堿比明顯降低，立盤過濾機(jī)運(yùn)行效率明顯提高。統(tǒng)計(jì)顯示3月11日到7月31日，按每班立盤過濾機(jī)水煮2次計(jì)算，共計(jì)426個(gè)班次，通過濾布再生立盤過濾機(jī)共計(jì)少進(jìn)水約17040m3水。

6.1 節(jié)汽費(fèi)用：

按汽水比0.26計(jì)算，蒸汽價(jià)格為91元/t計(jì)算。一個(gè)月30天共90個(gè)班次，每班次流程少進(jìn)水40m3。

節(jié)汽費(fèi)用：0.26×40×90×91=85176元/月

月增效85176元

6.2 排鹽產(chǎn)量提高：

2019年濾布再生系統(tǒng)的投入使用，使系統(tǒng)排鹽量得到提高，溶出器和蒸發(fā)器以及管道結(jié)疤情況得到改善，能耗進(jìn)一步降低，同時(shí)對氧化鋁溶出率和分解率得到改善。

6.3 其他及人工費(fèi)費(fèi)用：

濾布再生是過濾機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)率得到提高，濾布使用周期延長，員工倒流程操作頻次減少，勞動(dòng)強(qiáng)度降低，整個(gè)排鹽生產(chǎn)運(yùn)行運(yùn)行工況得到優(yōu)化，運(yùn)行質(zhì)量提高。

7 結(jié)語

通過對排鹽立盤過濾機(jī)運(yùn)行工況的攻關(guān)，增加濾布再生自動(dòng)控制系統(tǒng)，提高了過濾機(jī)運(yùn)行效率，減輕崗位員工工作強(qiáng)度，進(jìn)一步優(yōu)化生產(chǎn)指標(biāo)，對整個(gè)生產(chǎn)有著積極的意義。