一种全管道化低温溶出机组的制作方法

本申请属于冶金化工技术领域，具体涉及一种拜耳法氧化铝生产过程的全管道化低温溶出机组专利申请事宜。

背景技术：

在拜耳法氧化铝生产过程中，以三水铝土矿作为生产原料时，在三水铝土矿溶出工序，现有技术采用最为普遍的是申请人早期研发的带料浆闪蒸槽的蒸汽加热管道化溶出机组（具体可参见《三水铝土矿管道化溶出装置》，专利号：2011202715119）。

该技术主要工艺流程是：用高扬程离心泵将85℃原矿浆送入连续串联的料浆预热套管Ra101-103预热到119℃；温度为150℃的溶出料浆通过连续串联的3级料浆闪蒸槽Nt103-101，蒸发出的料浆二次汽用于对应的3级料浆预热套管Ra103-101，将料浆预热到119℃；第3级闪蒸槽Nt101的低温出料去稀释槽；而预热套管的二次冷凝水进入对应的冷凝水罐Np101-103，每级再闪蒸汽返回下一级预热套管，冷凝水逐级降温后排出；预热后的料浆进入新蒸汽加热套管Ra104，被新蒸汽加热到150℃，再进入停留管Ra105反应40分钟，完成反应的溶出料浆进入前述的第一级料浆闪蒸槽Nt103。

上述工艺虽然具有一定技术优势，例如，机组能耗低（1.2t/t-Al2O3）、投资省、产能大（一条线可以达到年产氧化铝120万吨以上）。但随着企业降低成本的愿望越来越迫切，开发新的具有更低能耗、更低操作难度以及更易检修维护的新型溶出机组，仍然具有十分重要的技术意义和巨大的经济价值。

技术实现要素：

本申请提供一种拜耳法氧化铝生产过程的全管道化低温溶出机组，具有更低能耗、更低投资、操作维护更简单的优势。

本申请所采取的技术方案详述如下。

一种全管道化低温溶出机组，相较于已有技术（三水铝土矿管道化溶出装置，专利申请号：2011202715119），其主要区别之一在于：省略了料浆闪蒸槽和二次冷凝水罐；具体而言：

包括与预热套管依次连接的冷凝水换热套管、蒸汽换热套管和反应停留管；

反应停留管的出口与预热套管的外管连接，并延伸连接有稀释槽；

蒸汽换热套管的冷凝水出口与冷凝水换热套管的外管连接，并在管道末端设有出口，所排出冷凝水可进一步用于电厂等其他用途；

所述蒸汽换热套管的外管末端设有蒸汽入口，利用低压高温蒸汽对进入蒸汽换热套管内的料浆进行逆向加热；所述蒸汽一般为0.6Mpa、158℃左右水蒸汽。

具体设计使用时，套管均多层水平布置；为满足产能需要，所述低温溶出机组可多套并联布置设计。

具体生产应用时，为保障满管率和换热面积利用率，应当排除管道内的不凝性气体。具体设计时，除了水平并列的两程套管间采用水平弯头设计外，相邻两程预热套管的外管溶出料浆流程的连接采用立弯头（上弯弯头）连接，以使不凝气体可从每程预热套管的顶部排出到前一程，并最终从第一程预热套管外管的顶部随溶出料浆排出到稀释槽内。

进一步优选中，为避免溶出料浆对管道的磨损，采用外管的进料和出料端分别增加缓冲装置，以便增加流道面积、降低流速。

不同生产规模（600、850、950m³/h进料量规格）设计时，具体管道规格可参考设计如下：

具体生产反应过程中，反应停留管内反应后溶出料浆返回外管，对预热套管内低温原料矿浆进行逆流换热，降温后溶出料浆（最终出口处溶出料浆被降温至107℃左右）进入稀释槽，而原料矿浆则从85℃被初步预热至130℃左右；

预热后原料矿浆在进入冷凝水换热套管后，与蒸汽换热套管加热后所产生的冷凝水进一步进行换热，料浆温度可提升至132℃左右；

被进一步预热提升温度后料浆在蒸汽换热套管内被低压蒸汽加热至150℃左右，并进入反应停留管内停留反应约60分钟，反应结束后成为溶出料浆，并按前述路径返回预热套管内对新进入低温原料矿浆进行预热。

利用所述全管道化低温溶出机组的溶出工艺，包括如下步骤：

（1）以三水铝土矿为生产原料，磨矿形成矿浆后，预热至85℃，泵入预热套管内；

（2）步骤（1）中矿浆被加热至150℃后在反应停留管内反应不少于45分钟，优选不少于60分钟。

需要解释和强调的是，反应停留管内的反应停留时间之所以适当延长，主要考虑是：一方面使料浆充分反应，提高溶出率；另一方面主要是降低溶出料浆液相中SiO2浓度，从而使溶出料浆返回预热套管时，随着降温过程的进行，SiO2不会在管道内壁结巴，从而降低对换热系数的影响。

总体而言，本申请是对现有氧化铝生产溶出工序的进一步优化，通过省略相关料浆闪蒸槽和二次冷凝水罐设备，一方面不再受料浆闪蒸槽等相关设备操作维护的困扰，另一方面降低了企业投资。尤其是本申请通过对于相关生产工艺的优化，进一步降低了蒸汽单耗，蒸汽单耗可降低到0.7t/t-Al2O3以下，降低了能耗、降低了生产成本。

附图说明

图1为已有管道化溶出流程图；

图2为全管道化溶出机组工艺流程图；

图3为全管道化溶出机组布置图（水平方向）；

图4为图3中B方框视图放大图；

图5为图3中C方框放大图；

图6为图3中全管道化溶出机组A端竖直方向视图；

图7为预热套管端头平面连接视图；

图8为预热套管端头竖向立弯头连接视图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请做进一步的解释说明，以使本领域技术人员能够更加清楚本申请的技术方案。

实施例

如图2所示，本申请所提供的全管道化低温溶出机组，相较于已有技术（三水铝土矿管道化溶出装置，专利申请号：2011202715119）（如图1所示），其主要区别之一在于：省略了料浆闪蒸槽和二次冷凝水罐；具体而言：

包括与预热套管Ra101依次连接的冷凝水换热套管和蒸汽换热套管Ra102、反应停留管Ra103；

反应停留管Ra103的出口与预热套管Ra101的预热管外管连接，并延伸连接有稀释槽Tt101；溶出料浆在稀释槽内进一步被稀释后进入下一（沉降）工序；

蒸汽换热套管的冷凝水出口与冷凝水换热套管的外管连接，并在管道另一端设有出口，所排出冷凝水可进一步用于电厂等其他用途；

所述蒸汽换热套管Ra102的外管一端设有蒸汽入口，利用低压蒸汽对进入蒸汽换热套管内的料浆进行加热；所述蒸汽一般为0.6Mpa、158℃左右水蒸汽。

如图3~图8所示，具体设计使用时，相关套管均水平布置；为满足产能需要，所述低温溶出机组可多套并联布置设计。

为保障满管率和换热面积利用率，应当排除管道内的不凝性气体。具体设计时，相邻两程预热套管的外管溶出料浆流程的连接采用立弯头连接，以使不凝气体可从每程预热套管的顶部排出到前一程，并最终从第一程预热套管外管的顶部随溶出料浆排出到稀释槽内。

具体生产过程中，反应停留管内反应后溶出料浆返回预热套管的外管，对预热套管内低温原料矿浆进行逆流换热，降温后溶出料浆（最终出口处溶出料浆被降温至107℃左右）进入稀释槽，而原料矿浆则从85℃被初步预热至130℃左右；

预热后原料矿浆在进入冷凝水换热套管后，与蒸汽换热套管加热后所产生的冷凝水进一步进行换热，料浆温度可提升至132℃左右；

被进一步预热提升温度后料浆在蒸汽换热套管内被蒸汽加热至150℃左右，并最终进入反应停留管内停留反应约60分钟，反应结束后成为溶出料浆，并按前述路径返回预热套管内对新进入低温原料矿浆进行预热。

基于上述方案，针对不同进料量（600、850、950m³/h），发明人设计了3种不同的配置，相关信息具体列表如下：

预热套管：

蒸汽换热套管：

反应停留管：

。

利用上述全管道化低温溶出机组进行氧化铝生产时，其具体过程为：

（1）以三水铝土矿为生产原料，磨矿形成矿浆后，预热至85℃，泵入预热套管内；

（2）步骤（1）中矿浆被加热至150℃后在反应停留管内反应60分钟左右。最后计算表明，蒸汽单耗可降低到0.7t/t-Al2O3以下。