[发明专利]三水铝石型铝土矿的并联列管加停留罐溶出系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于氧化铝生产技术领域，特别涉及一种三水铝石型铝土矿的并联列管加停留罐溶出系统及方法。

背景技术

目前国内95％以上的氧化铝厂采用拜尔法生产工艺。拜尔法生产工艺的核心是铝土矿矿浆的溶出工序，溶出的目的是使铝土矿和循环母液在一定温度下反应，生成铝酸钠溶液，反应式为：

Al₂O₃(1/3)H₂O+2NaOH+aq→2NaAl(OH)₄+aq

由于各地铝土矿矿石化学成分不同，所需要的溶出温度差别很大；针对三水铝石，普遍采用低温、低碱的溶出方法；针对三水铝石型铝土矿溶出的主要技术指标为：溶出温度为135℃～160℃，溶出液Rp＝1.18～1.28(即m(Al₂O₃)/m(Na₂O))，赤泥碱比(N/S)＝0.15～0.32，AI₂O₃相对溶出率95～99％。

现阶段国内规模较大的处理三水铝石型铝土矿的氧化铝厂铝土矿矿浆的溶出工艺多采用单流法溶出技术，主要采用套管加停留罐溶出工艺装备，理论上最大处理矿浆量仅为1000～1500m³/h，套管加停留罐溶出工艺装备主要的生产设备为套管预热器+套管加热器+保温停留罐+闪蒸器；套管加停留罐溶出工艺装备存在以下一些弊病：

1、单系列产能难以大型化：理论和生产实践证明，母液与脱硅料浆先进行混合再采用多内管套管预热和加热的形式，由于受到无缝管道制造的限制，最大的外管只能是DN＝600，从而限制了其内管的规格和数量无法继续增大，最大为3个DN200的内管，在此条件下如果增大系统流量，导致套管内流速达到3m/s以上，从而系统阻力损失过大，设备磨损大，设备制造成本高，运行成本高，不具备经济合理性。

2、加热器结疤严重，影响传热效率：料浆在套管内加热的情况下易产生结疤(主要为高岭石反应产生的结疤)，套管换热器在无结疤的情况下传热系数至少为1000～2000Kcal/m².h.℃；结疤的情况下传热效率迅速下降，传热系数降到550～800Kcal/m².h.℃左右，影响传热效果。

本课题组之前开发的“一种三水铝石型铝土矿的列管加停留罐溶出系统及方法”(CN102249271)，实现了三水铝石型铝土矿的溶出技术进步，但是该方法也存在这下列方面的问题和不足：

①单系列加热器处理能力有限，无法继续大型化；

②列管加热器的闪蒸器二次蒸汽加热热源与物料温度差梯度小，单级提温有限，且加热器面积相对较大；

③母液与矿浆在保温停留罐内混合，没有单独的混合设施，不容易充分混合，且保温停留罐温度和压力容易波动，造成后续闪蒸系统运行不平稳。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种三水铝石型铝土矿的并联列管加停留罐溶出系统及方法，首先将母液在双系列并联列管预热器中进行加热，然后在混合器中与脱硅矿浆混合后，再经停留罐中溶出。本发明由于采用了双系列并联列管加热装置作为加热系统，共用一套溶出装置，可以实现单系列产能大型化，最大处理矿浆量可达3000～5000m³/h，并且由于采用了母液、矿浆单独加热技术，可以有效避免结疤，提高热利用率50％以上。同时在生产运行中可灵活选用双系列并联列管加热装置，可以投用1组，另外1组作为检修清理备用，也可根据生产实际将2组或3组列管加热装置全部投入生产，进一步增大系列产能。本发明的技术方案如下：

三水铝石型铝土矿的并联列管加停留罐溶出系统，包括循环母液槽、双系列并联列管加热装置、混合器、保温停留罐、闪蒸装置和稀释装置；循环母液槽通过母液喂料泵与双系列并联列管加热装置连通，双系列并联列管加热装置由2～3组列管加热装置并联组成，每组列管加热装置由一级列管预热器、二级列管预热器、冷凝水列管加热器和新蒸汽列管加热器依次串联构成，各列管预热器和列管加热器上均设有介质进口、介质出口、进料口和出料口；循环母液槽通过母液喂料泵与一级列管预热器的进料口连通，一级列管预热器的出料口与二级列管预热器的进料口连通，二级列管预热器的出料口与冷凝水列管加热器的进料口连通，冷凝水列管加热器的出料口与新蒸汽列管加热器的进料口连通，新蒸汽列管加热器的出料口与混合器的矿浆进料口连通；混合器的出料口与保温停留罐的矿浆进料口连通，保温停留罐的出口与闪蒸装置连通，闪蒸装置与稀释装置连通。