一种拜耳法高碳碱溶液蒸发和析盐工艺改进的方法技术

本发明专利技术公开了拜耳法高碳碱溶液蒸发和析盐工艺改进的方法，根据蒸发原液碳全碱比N

An improved method of evaporation and salting out of Bayer process high carbon alkali solution

【技术实现步骤摘要】
一种拜耳法高碳碱溶液蒸发和析盐工艺改进的方法
本专利技术属于拜耳法高碳碱溶液蒸发和析盐工艺方法领域，具体涉及拜耳法生产氧化铝过程中针对高碳碱含量的原液蒸发工艺条件的优化及析盐工艺改进的方法。
技术介绍
拜耳法生产氧化铝过程中，通过蒸发工艺实现水的平衡，同时提高浓度满足一水硬铝石矿溶出的需要。一般由原液浓度NK160g/L左右，通过蒸发提高到母液NK浓度240-260g/L左右，NC/NT一般在0.09以内。目前国内工业上一般采用节能的六效降膜蒸发器实现原液浓缩操作。由于矿石中CaO等碳酸盐矿物，添加剂石灰欠烧以及碱性溶液吸收空气中的CO2等会导致系统碳碱升高，当循环母液NC/NT大于0.1以上时，都会根据生产情况，采用析盐措施。析盐方法一般为，先通过六效降膜蒸发器及四次闪蒸使母液浓度达到240-260g/L的浓度，再通过强制循环蒸发器进一步提高浓度至300g/L，乃至320g/L使碳酸钠在沉降槽析出，沉降槽底流进入排盐过滤机过滤后排出，沉降槽溢流进入合格碱槽调配循环母液。蒸发及析盐的工艺流程图见图1，一般浓度为NK160g/L左右的蒸发原液，经过降膜蒸发器蒸至NK240g/L左右，大部分进入低蒸母液槽，小部分进入强制循环蒸发器继续蒸至300g/L左右后，进入析盐沉降槽析盐，沉降槽底流进入立盘过滤机过滤后得到蒸发析盐，滤液和沉降槽溢流进入高蒸母液槽，低蒸母液、高蒸母液、小部分蒸发原液以及系统需要补加的碱液(片碱或液碱)调配至浓度NK为240g/L的合格碱备用。一般情况下，降膜蒸发器每7至10天左右就要水洗一次，每月酸洗一次。强制循环蒸发器一般3-4天水洗一次。由于使用的矿石中CaO等碳酸盐含量持续增加，而排盐跟不上，系统碳碱可能会持续升高，蒸发原液的NC/NT由0.1以内，可能会升高到0.14，甚至0.16直至0.20左右。某氧化铝厂蒸发原液NC/NT长期保持在0.14以上。这时给蒸发工序带来很大麻烦，蒸发汽耗增加，吨水汽耗0.30以上，蒸发的运转周期短，易结垢，水洗频繁，尤其是强制循环蒸发器一、两天就水洗一次，有时甚至一个班8小时就得水洗一次，否则流量衰减快，浓度难以蒸高。水洗加入的水分又需要蒸发掉，白白浪费蒸汽。浓度蒸不上去，盐就难以析出来，即便浓度蒸上去，但溶液粘度大，析出的碳碱细，也难以沉降。由于排盐不顺利，系统碳碱高，循环母液的NC/NT长期维持在0.12以上。系统碳碱增加，除对蒸发系统影响外，还影响分解率提高，极易导致氢氧化铝细化。碳碱增高严重时会影响系统正常运行，导致溶出系统料浆自蒸发器堵管，不得不加入循环水或洗液冲洗使料浆能顺利通过，系统才得以维持下去，但这样破坏了溶出系统自蒸发器的热平衡，增加溶出系统能耗。碳碱本身也会增加系统的动力消耗。如何通过蒸发工艺优化等措施强化排盐是高碳碱循环母液拜耳法系统面临的一大难题。专利CN201110164742“降低氧化铝拜耳流程溶液中碳酸钠含量的方法”。该专利技术公开了一种降低氧化铝拜耳流程溶液中碳酸钠含量的方法,包括：间断对拜耳种分母液进行蒸发，使碳酸钠从拜耳种分母液中结晶析出；通过沉降分离及过滤的方法将所述结晶碳酸钠从所述拜耳种分母液中析出；通过对拜耳赤泥洗液的连续苛化，将洗液中的碳酸钠排出。该专利技术采取的降低系统碳碱的主要措施为洗液苛化，其存在的问题为洗液苛化易造成氧化铝损失，苛化得到的碱浓度低，难以应用，还有其降低系统碳碱时间周期长，效果慢。
技术实现思路
本申请针对现有工艺流程中由于碳碱升高导致蒸发器水洗频繁问题、蒸发汽耗高，析盐难，系统碳碱长期居高不下的难题，通过对碳酸钠在蒸发原液中平衡浓度及过饱和度的系统深入研究，针对高碳碱体系，提出蒸发器优化的操作工艺技术条件，以及强化排盐的措施，达到提高蒸发器运转率，降低系统碳碱，降低蒸发汽耗的目的。针对蒸发原液浓度NK为160g/L左右，碳碱不断升高的问题，进行了大量试验研究，弄清了原液NK浓度与其平衡浓度NC的关系，针对NC/NT不同的原液，在超过其平衡浓度时还有一个过饱和度，只有超出其过饱和浓度，碳碱才可能析出，而且针对NC/NT大于0.12的蒸发原液，还有一个快速析出的浓度，在该浓度以上，碳碱才可能快速析出。针对较高的不同的NC/NT原液，降膜蒸发器出料要控制在一个适宜的浓度，强制循环蒸发器出料也要控制在快速析出的浓度前就出料，这样，蒸发器的水洗周期就会延长，同样条件下，蒸汽消耗就会降低。针对析盐难的问题，提出强制效加种子闪蒸降温以及加入片碱等强化排盐的方法。随着蒸发器运转周期的延长，系统碳碱的逐步降低，蒸发汽耗也逐步大幅降低。伴随系统碳碱的降低，种分分解率也有一定程度提高，系统粒度也会容易变粗，产品粒度可得到改善提高。本专利技术是通过以下技术方案实现的。一种拜耳法高碳碱溶液蒸发和析盐工艺改进的方法。根据蒸发原液碳全碱比不同提出降膜蒸发器适宜的出料浓度，以提高降膜蒸发器的运转周期。针对碳碱比高的母液提出强制循环蒸发器适宜的出料浓度，以提高强制循环蒸发器的运转周期。提出强制效出料加种子闪蒸析盐以及加入片碱强化析盐的方法。本专利技术提出的关键工艺流程图为图2、图3和图4。本专利技术中，根据蒸发原液碳全碱比不同提出降膜蒸发器适宜的出料浓度。针对碳全碱比NC/NT为0.12以内的蒸发原液，其降膜蒸发器的适宜出料浓度为NK230-260g/L；碳全碱比为0.12-0.14的蒸发原液，其降膜蒸发器的适宜出料浓度NK为220-240g/L；碳全碱比为0.14以上，一般0.2以内的蒸发原液，其降膜蒸发器的适宜出料浓度NK为200-220g/L。见图5根据NC/NT的不同，标有适宜出料浓度的工艺流程图。根据蒸发原液NC/NT的不同，提出适宜的降膜蒸发器出料浓度，来提高降膜蒸发器的运转周期。本专利技术中，针对碳全碱比NC/NT为0.12以上的蒸发原液，其强制循环蒸发器蒸发的适宜浓度NK为260-275g/L。通过强制效出料加种子闪蒸或加入片碱使最终NK浓度达到290-300g/L，之后进入排盐沉降槽以提高排盐效率和降低母液的碳全碱比，见图2加入种子闪蒸强化析盐工艺流程图。根据原液NC/NT不同，控制强制循环蒸发器合适的出料浓度，能提高强制循环蒸发器的运转周期，同时通过闪蒸以及在闪蒸时加入种子来提高母液的最终出料浓度，最终达到提升析盐效果的目的。本专利技术中，强制效出料温度一般为105-110℃，一次闪蒸到90-95℃，在闪蒸前加入蒸发排盐做种子，种子加入量为0-80g/L。闪蒸最终浓度NK为290-300g/L。本专利技术中，强制效出料温度一般为105-110℃，一次闪蒸到95-100℃，再次闪蒸到90℃附近，在一次闪蒸前加入蒸发排盐做种子，种子加入量为20-90g/L。闪蒸到最终浓度NK为290-300g/L。本专利技术中，可通过加入片碱使NK浓度到290-300g/L后进入沉降槽析盐，见图3添加片碱强化析盐工艺流程图。通过采用片碱补碱以及改进片碱的加入位置实现了既兼顾片碱的价格又兼顾强化析盐。本专利技术中，加入片碱起始NK浓度可以为240-260g/L，也可为强制效出料浓度260-275g本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种拜耳法高碳碱溶液蒸发和析盐工艺改进的方法，其特征在于，根据蒸发原液碳全碱比N

【技术特征摘要】
1.一种拜耳法高碳碱溶液蒸发和析盐工艺改进的方法，其特征在于，根据蒸发原液碳全碱比NC/NT不同控制降膜蒸发器的出料浓度，当蒸发原液NC/NT<0.12以内时，降膜蒸发器出料浓度NK为230-260g/L，当蒸发原液NC/NT在0.12≤NC/NT≤0.14之间时，降膜蒸发器出料浓度NK为220-240g/L，当蒸发原液NC/NT>0.14时，降膜蒸发器出料浓度NK为200-220g/L；对碳全碱比NC/NT大于等于0.12的溶液，控制强制循环蒸发器出料浓度，并采取强制效出料闪蒸析盐或者加入片碱析盐。


2.根据权利要求1所述的拜耳法高碳碱溶液蒸发和析盐工艺改进的方法，其特征在于，针对NC/NT≥0.12的蒸发原液，强制循环蒸发器适宜的出料浓度NK为260-275g/L，并且通过强制效出料加种子闪蒸或加入片碱使最终NK浓度达到290-300g/L，之后进入排盐沉降槽。


3.根据权利要求1或2所述的拜耳法高碳碱溶液蒸发和析盐工艺改进的方法，其特征在于，强制效出料温度为105-110℃，一次或两次闪蒸到90-95℃，在闪蒸前加入蒸发排盐做种子，种子加入量为0-80g/L，闪蒸最终浓度NK为290-300g/L。


4.根据权利要求1或2所述的拜...

【专利技术属性】
技术研发人员：李新华，齐利娟，张树朝，邵帅，杨志民，李晓萍，晏唯真，
申请(专利权)人：中国铝业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11