影响高压溶出温度的因素分析冶金工程094班 尹忠强摘要:溶出温度是高压溶出生产中一个非常重要的控制参数及生产条件，是影响 溶出过程最主要的因素 提高溶出温度可以大大缩短溶出时间和提高设备产能， 使氧化铝溶出率显著上升 本文对实际生产中影响溶出温度的因素进行分析，并 提出一些改善措施关键词:高压溶出；多相反应；循环效率铝土矿溶出是拜耳法生产氧化铝过程中最重要的工序，它直接影响着氧化铝 回收率循环效率种分分解率碱耗赤泥沉降分离性能等工艺技术经济指标，对氧化 铝生产成本起着决定性的作用影响一水硬铝石型铝土矿溶出的因素很多，溶出 温度是其中最主要的因素，提高溶出温度可以加快溶出速度，提高溶出效率，并 对后续工序如赤泥沉降性能也起到很好的改善作用中铝山西分公司采用间接力口 热机械搅拌的高压溶出器进行压煮溶出，其预热温度设计为220°C，实际只能 达到180C〜200C，反应温度设计为260C，实际只在短时间内达到过256C, 平均温度为250C,这与设计温度还有一定差值，因此分析影响高压溶出温度的 因素，来进一步提高溶出温度很有必要1、温度对溶出反应的影响机理从动力学方面看，铝土矿溶出过程是复杂的多相反应，溶出反应的速度在 高温下（＞215 C ）下受扩散过程控制多相反应扩散动力学方程式表示为：de / dt 二 DS(C - C ) /5平衡 溶液式中：ds/dt—某一瞬间的溶出速度；D—扩散系数；S反应相界面面积； C -平衡—平衡 温度 时平衡溶液中的浓度;C —溶液某一瞬间溶液中浓度； 溶液5 —扩散层厚度而扩散系数为D = RT / 3n兀du 式中：T—溶出温度；R气体常数；u—扩散介质的粘度d—扩散点直径； n—阿伏加德罗常数；从上述关系可看出提高溶出温度可以提高溶出速度，另外，溶出反应又属于化学 反应，根据阿仑乌尼斯方程式即化学反应速度与温度的关系 式: InK 二-E/RT + C从上式可知，提高温度可以提高反应速度 大量的科学实验和长期的生产实践也 表明，溶出速度无论是受反应速度还是受扩散速度所限制，它总是随着温度升高 而增加，且其规律是温度每升高10C，溶出速度约提高1.5倍。
温度对溶出的 影响如图130 50 70 溶出时间90 110 130• min10 o o o o o o o o o OO 09 87 654 321 鼻・*S«OYV图1温度对溶出的影响（条件:—水硬铝石型铝土矿）2、影响溶出温度的因素2.1单管及压煮器管束结疤严重一水硬铝石型铝土矿在溶出过程中，其所含的氧化铝水合物及杂质和循环母 液发生化学反应，生成溶解度小的化合物绝大部分进入赤泥中，有少量化合物在 流程中结晶析出并沉积在管壁上容器表面上或加热管束上形成结疤，结疤是热的 不良导体，它的存在大大减小了管壁的传热系数，降低了传热效率，严重影响溶 出温度的提高，而且该厂所使用矿石中氧化硅含量比较高，使的管束结疤速度加 快，约30天厚度为1mm工人们现在清理结疤采用火烧法，清理不彻底（结疤清 除率约50% ），加之生产上为了保证溶出效率，使得压煮器得不到及时清理，由 原来设计每台压煮器个月清理一次，变成3个月清理一次，有的甚至长达9个 月清理一次这些问题严重制约着压煮器升温，从而影响溶出效果2.2冷凝水系统不畅单管或者加热管束内的冷凝水如果不能及时排出，进入的加热蒸汽量小，同 时减少了传热面积，导致不能更好的进行热交换，温度就提不上去造成冷凝水 排放不畅的主要原因:一是冷凝水排放管或疏水阀堵 二是由于疏水阀或 型阀阀 芯脱落造成冷凝水不畅 三是由于冷凝水泵或其它问题造成水送不出去。
2.3机组满罐率低机组运行过程中会在压煮器内产生大量的料浆不凝性气体，如果这种不凝性 气体不能及时排出而形成积聚，会占据压煮器的体积造成压煮器不满罐，减小了 料浆与加热管束的接触面积，使得热交换面积减小，从而影响温度的提升，同时 也会缩短反应时间，增加蒸汽消耗，损害设备2.4搅拌运行不正常搅拌不仅使固体粒子处于悬浮状态，整个溶液成分变得均匀，矿粒表面的扩 散层厚度减小，从而强化溶出过程，还能加速料浆与加热面的充分接触，改善了 传热过程，同时还减小了加热表面的结垢实践证明，搅拌开与不开，单台压煮 器的温升相差3〜5°C下表是实际生产中的记录数据：表1溶出搅拌器开启状态与溶出温度情况反应段压煮器搅拌运行台数末级压煮器温度反应段压煮器搅拌停开台252 C反应段压煮器搅拌停开台246 C反应段压煮器搅拌全部运行257 C2.5闪蒸槽带料溶出机组预热压煮器温度是通过闪蒸槽的二次蒸汽为热源进行预热，而闪蒸 槽由于其节流孔板磨损严重或脱落末两级闪蒸槽NaCO3结晶严重预热压煮器管 束破等原因造成二次蒸汽带料，使得进入管束的二次蒸汽的量减少，不利于温度 升高同时同样温度的料浆和蒸汽通过热交换后，料浆所放出的热要比蒸汽少得 多，这也会影响温度的升高。
2.6新蒸汽压力低温度低或者为过热蒸汽高压溶出使用的新蒸汽要求为60bar 295C的饱和蒸汽，如果新蒸汽压力低， 会影响到通汽速度，造成进汽量少，使机组温度降低；新蒸汽温度低，会导致热 量不够，不足以提升机组温度，影响温度升高；如果新蒸汽为过热蒸汽，由于过 热蒸汽与饱和蒸汽在加热管壁的冷凝方式不同，过热蒸汽容易形成膜状，而饱和 蒸汽易结露，暴露出新的加热面，有利于传热系数的提高，同时饱和蒸汽的热含 量高于过热蒸汽的热含量，也有利于传热系数的提高；另外长期使用过热蒸汽还 会降低管束的使用寿命3、提高溶出温度的改进措施3.1合理安排压煮器清理时间，提高清理质量目前的火烧清理存在一个实际困难，就是管排间火焰烧不到，结疤脱不掉， 这就需要清理工利用风镐等工具尽量把结疤清理彻底另外火烧完后再使用高压 水清理管束结疤经过两年的实践，效果良好3.2及时清理冷凝水罐和冷凝水管道，保持冷凝水排放畅通冷凝水罐内壁结疤严重时厚度可达，而且不易清理，为此我们制作了四 台备用冷凝水罐，在高压溶出停车检修时将结疤严重的冷凝水罐逐台换出外 清理，以便彻底清除结疤，同时在每次停车时都对EDS管道进行彻底清理检查 3.3尽量减少闪蒸槽带料定期更换闪蒸槽孔板，抓好预热压煮器的大修质量可以减少由于孔板和管束 破造成的闪蒸槽带料。
目前最常见的就是末两级闪蒸槽NaCO3结晶造成闪蒸槽 带料，解决这个问题的最根本办法就是加强排盐，减少进入溶出的NaCO3同时, 我们在末两级压煮器上增加了一次洗液流程，通过加一次洗液冲淡，减少结晶, 避免闪蒸槽带料，经过近几年的实践，效果比较良好3.4勤排料浆不凝气体，提咼满罐率目前的料浆不凝气体排放方式为保持低料位料浆不凝气体排放管，将高料位 排放管与本压煮器的出料管连接，称为连排管，依靠压差逐级后排，实现连续排 放但这仍不能达到很好的满罐率，还需要通过低排经常排放，保证满罐率 3.5实施高压溶出机组完善项目该项目是给两个系列各增加四台加热压煮器，项目已于2006年底完工并投 入使用，这不仅使溶出温度提高，而且在每次停车时可多隔出一到两台压煮器进 行清理，缩短了清理周期，提高了传热系数除了上述措施之外，加强搅拌维护，及时給注油器加油，保证填料密封良好; 加强与热电联系，确保新蒸汽压力温度；合理安排压煮器大修时间，合理安排单 管酸洗时间；及时更换闪蒸槽乏汽的自动调节电动阀保证其灵活好用等一系列措 施都对提高溶出温度有很好的作用4结语提高溶出温度可以强化一水硬铝石的溶出，提高溶出速度和溶出率，通过对 影响高压溶出温度因素的分析和相应措施的实施，进一步提高了高压溶出温度， 优化技术指标，对提产降耗起到了很大作用，下面是近年来某厂分公司老系统溶 出温度提高后溶出液a丘和实际溶出率的变化情况及所产生的效益。
按照高压溶 出进料量900m2,机组运转率90%,循环母液Nk为240g/L，循环母液ak为2.9 计算，溶出温度提高后对技术指标的优化平均每年可多产氧化铝18865.8t 参考文献：［1］ 傅崇说中南工业大学，有色冶金原理［J］，冶金工业出版社［2］ 毕诗文东北大学，氧化铝生产［M］［3］ 梅剑珊有色金属工业技工学校教材，氧化铝生产工艺［J］。