赵天相
广西华昇新材料有限公司 广西 防城港 538002
【摘要】氧化铝的生产以及生产带来的相应能耗以及成本支出，对社会进步以及国家发展都非常重要。面对氧化铝生产能耗居高不下的问题，采取有效的节能措施非常必要。本文重点从氧化铝生产能耗以及节能两个方面分析，希望能够为实际的氧化铝生产提供一定的参考。
【关键词】氧化铝；生产；能耗；节能
相关背景
氧化铝是生产电解铝的主要原材料。近年来我国氧化铝产量增长较快（见图1），有力保障了电解铝产业发展需求。但因受铝土矿资源品质限制，我国氧化铝生产大都采用溶出条件苛刻、能耗高的生产工艺。随着国内铝土矿资源减少、品位下降，氧化铝综合能耗居高不下。根据国家发改委《关于促进氧化铝产业有序发展的通知》鼓励企吨氧化铝综合能耗低于380千克标准煤、吨氧化铝新水消耗低于3吨等先进指标。以及2020年9月中国宣布的“碳达峰碳中和”远景目标。这种情况下，氧化铝工业在可持续发展的同时协同环境良好发展，有效控制氧化铝生产过程中的能耗显得非常必要。
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1.氧化铝生产能耗高的原因分析
就整体而言，当前我国氧化铝工业在技术、设备上都做了很大的改进和更新，生产能耗有大幅下降，但与国外氧化铝生产能耗相比仍有较大差距，主要原因是我国氧化铝生产的原料主要以高铝、高硅、低铁型的一水硬铝石为主。该类型矿石铝硅比低、硬度大、可磨性差,难溶，受此限制，必须采用高温、高压、高碱浓度的溶出条件，部分铝土矿甚至需要用能耗更高的烧结法，生产条件极为苛刻。相比国外的三水铝石铝土矿生产氧化铝能耗高也在所难免。虽然我国氧化铝工业有这些先天不足，但面对现状，更应采取各种更有效的节能措施降低氧化铝生产能耗。
2.降低氧化铝生产能耗的措施
2.1降低主体设备非计划停机频次
氧化铝生产因其流程长，设备大型化等特点，这就要求生产过程必须连续稳定，如果某一工序设备出现故障造成流程中断，势必会造成热量、电能的损耗。因此企业实现生产流程的连续稳定运行是节能的关键因素。而加强对设备设施的维护与检修质量，通过开展定期检修与维护的方式，可以有效降低设备出现非计划停机的几率，从而实现降低氧化铝能耗的目的。
2.2提高拜耳法循环效率
众所周知，循环效率是氧化铝生产的一项重要经济技术指标。提高循环效率意味着在单位周期内可以产出更多的氧化铝。这样，设备产能就会得到相应的提高，摊薄整个氧化铝生产的能耗。而提高循环效率的关键则在于尽可能的降低溶出液苛性比值αk、提高循环碱液的苛性比值αk和苛性碱（Na2Ok）浓度。降低溶出液苛性比值αk、提高循环碱液的苛性比值αk和苛性碱（Na2Ok）浓度的措施国内外已有很多研究成果，在此不再赘述。
2.3提高闪蒸二次汽利用率
通常溶出过程需要用二次汽预热原矿浆，再用新蒸汽或熔盐将预热后的矿浆加热到溶出温度后再将降温降压，降温降压过程溶出矿浆蒸发所产生的二次汽则用来预热原矿浆。因此，预热段矿浆温度越高，所消耗的新蒸汽或熔盐热量越低。所以，加强系统平衡操作，提高溶出机组闪蒸二次汽利用率非常重要。国内某氧化铝生产企业生产实践证明，通过调整闪蒸系统孔板孔径或采用针型调节阀和孔板结合的方式对闪蒸系统过料进行调节控制，对提高二次汽利用率效果显著。
2.4合理布局，降低氧化铝生产真空泵能耗
一般来说，氧化铝工业真空过滤设备都由真空泵提高真空作业，很多企业真空过滤设备均放在不同工序，且是另建厂房。因此正常生产情况下，真空泵运转率非常高，每年真空泵电耗居高不下。因此新建的氧化铝生产企业建议合理进行平面和空间布局，将真空过滤设备集成在一个工序，且布置在较高位置，这样在过滤机过滤作业时，可利用滤液的虹吸原理产生真空，降低真空泵运转率，即可以减少真空泵的投资费用，也可以减少生产运行过程中真空泵的电耗。
2.5有效控制母液蒸发过程中的能耗
众所周知，蒸发器蒸水量随着效数的增加而增加，但效数的增加的同时电耗也会增加，同时设备建设投资费用也相应增加。在这种情况下，企业选择最合适的蒸发效数非常重要。目前采用最广泛的是六效降膜蒸发器和七效降膜蒸发器，均能达到较低的蒸发汽水比。但由于各企业蒸发器流程以及控制方式的不尽相同，相同效数的蒸发器也会导致汽耗的不同。因此优化蒸发器流程、摸索最佳的控制方式也非常重要。实践证明，六（七）效蒸发器的VI（VII）效、IV（V）效最佳的进料比例可以取得较低的蒸发汽水比。此外增加原液闪蒸工艺也可以在一定程度上降低新蒸汽消耗。
2.6加强设备结疤清理，提高设备换热效率
氧化铝生产过程有很多换热过程。而在换热过程中换热设备表面会析出结疤、结垢。这不仅会对设备安全运行造成威胁还会降低传热效率，影响能耗。因此就需要定期地对设备进行清理。通常情况下企业员工大都是通过压力、流量、换热介质的温差等来确定换热设备的清理周期，这种方式干扰因素太多，容易误判，造成设备的非计划停车，反而增加能耗。因此建议，采用大数据、自动控制手段，在换热设备上增加换热系数在线监测数据，根据数据有计划对结疤、结构进行清理，以降低能耗。
2.7提高蒸汽冷凝水热利用率
? 氧化铝生产过程中溶出、蒸发两阶段所产生的冷凝水主要有新蒸汽冷凝水和二次蒸汽冷凝水，而新蒸汽冷凝水显热占氧化铝消耗蒸汽总能量的10%～25%左右，主要用于氧化铝工艺系统的内部消化和返回锅炉的二次循环利用[1]。而在返回锅炉时，还需要降温处理后才能使用。因此对这部分冷凝水热量的利用还有很大的空间。建议溶出新蒸汽冷凝水可经过闪蒸后乏汽用于原矿浆的预热，蒸发新蒸汽冷凝水这经过闪蒸后乏汽用于原液预热。
2.8实现焙烧炉烟气余热的深度回收
针对焙烧炉烟气余热，通过借助相关技术实现深度回收。通过使用喷淋方法将低温水与焙烧炉烟气直接进行换热，将高温烟气显热直接传递给低温的水[2]。这种回收的焙烧炉烟气余热用于蒸发原液的预热，不仅有效减少蒸发站的新蒸汽消耗量，还能够获得满意的环境保护效果。
2.9对焙烧氧化铝余热回收利用
通常焙烧氧化铝出料温度在200℃左右。而大部分企业利用循环水将氧化铝从200℃降至80℃左右，这部分热量进入到循环水后直接排入大气，造成热量的损失。因此，企业可将循环水改为氢氧化铝洗涤用水，利用氧化铝余热对氢氧化铝洗涤用水加热，降低汽耗。国内某氧化铝生产企业的生产实践证明，利用焙烧出料氧化铝余热对氢氧化铝洗涤水加热，节能效果非常可观。
3.结语
面对我国现有的社会发展理念以及经济发展可持续经济发展理念，各行各业都注重实现节能环保，这不仅有利于促进环境的改善，也能够实现更好的发展。其中针对我国的氧化铝生产企业更需要注重节能降耗，通过分析企业现有实际情况，找出影响氧化铝节能的主要因素，并采取相应的优化措施实现优化，利用这种方式尽可能的减少氧化铝在生产过程中的耗能，这不仅有利于我国的氧化铝生产逐渐走向绿色发展道理，更有利于促进我国工业发展迈向新的阶段。
【参考文献】
[1]陈松.氧化铝生产能耗分析及节能研究.城镇建设,2020,(1)
[2]张铁志,弭飞飞. 基于氧化铝生产工艺中的节能降本技术研究[J]. 世界有色金属,2020,(16):12-13.