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种分分解槽母液置换降固含退槽法的实践吴振国（中国铝业股份有限公司广西分公司，广西平果53149 9）【摘要】文章介绍了种分分解槽计划性清理对氧化铝生产的重要性，系统分析了种分分解槽传统退槽方法的缺点和弊端，创新提出了种分分解槽母液置换降固含退槽法。种分分解槽母液置换降固含退槽法，通过降低分解料浆固含和粘度，能够克服有机物引起分解料浆物理性质恶化的问题，显著提高种分分解槽退槽效率、降低作业人员操作安全风险和设备事故风险，解决了传统退槽方法存在的弊端问题，在生产实践中取得良好经济效益和其他效果，对降低氧化铝生产成本具有重要作用。【关键词】种分分解槽；退槽；固含；母液；搅拌；电耗【中图分类号】TF8Practice of Replacing the Mother Liquor of Seed Decomposition Tank to ReduceAbstract:This paper introduces the importance of the planned cleaning of the alumina tank,systematically analyzes thedisadvantages of the traditional grooving method of the seed decomposition tank,and innovates the method of reducing ving.Seeddecomposition tank liquor replacement down solid chute method,by reducing the decomposition slurry solid content and viscosity,canovercome the organic decomposition slurry physical properties deterioration,significantly improve the efficiency of decomposition tankchute,reduce personnel operation safety risk and equipment accident risk,solve the disadvantages of the traditional chute method,achieve good economic benefits and other effects,play an important role in reducing the production cost of alumina in productionpractice.Key words:seed decomposition tank;recessing;solid content;mother liquid;stirr;electricity consumption引言种分分解槽是氧化铝生产流程的关键设备，种分分解槽的作用是通过分解槽的大容量给分解料浆创造足够的分解时间，从而获得理想的分解率和产品粒度。每台种分分解槽是由筒体、搅拌、搅拌驱动电机、搅拌减速机、提料管、提料风管、过料溜槽构成。广西某氧化铝厂共有7 2 台分解槽，分解槽直径为14m，高度为37 2 7 m，容积为5354 39 7 0 m，属于该厂大型槽罐设备，划为A类设备（最高级别）来管理。该厂种分分解工艺采取的是高固含低温一段分解法，分解槽在使用过程中，铝酸钠溶液会在槽底、槽壁、提料管、搅拌、溜槽上析出AH，高固含分解料浆中的AH也会在槽底、槽壁、提料管、搅拌、溜槽上沉积，形成结疤，使用时间越长，结疤越多。当结疤多到一定程度时，就会影响到分解槽的正常运行，搅拌会被结疤卡死或压死，氧化铝生产上称之为“沉槽”。在沉槽情况下，高固含分解料浆没有搅拌作用，AH会快速在槽内沉降、沉积并结硬，需要迅速安排临时非计【收稿日期】2 0 2 3-0 3-0 2【作者简介】吴振国，男，江西抚州人，中国铝业股份有限公司广西分公司工程师，从事氧化铝冶炼生产管理工作。-48-【文献标识码】ASolid Content and Recessing Method【文章编号】10 0 8-1151(2 0 2 3)0 6-0 0 48-0 4划性的退槽，将料浆尽快退出。因此，分解槽“沉槽”对生产的负面影响较大，对分解制度、生产指标、员工操作安全、电耗等都有负面影响。为了避免生产过程中被动“沉槽”，要主动安排分解槽周期性退出，计划性进行结疤清理。退槽清理周期根据结疤生产速度来确定，主要取决于分解料浆性质、添加剂使用情况、分解速度、固含等因素 2 。每个厂的情况各不一样，广西某氧化铝厂分解槽一般每12 个月退出清理一次。全厂7 2 个分解槽，每12 个月要全部退出清理一遍，清理工作量大，清理费用高，是氧化铝生产检修清理费用的重要组成部分。该厂近些年在分解槽退槽和分解槽清理方面做了大量卓有成效的优化工作，降本增效，本文将对分解槽退槽工作所做的创新实践进行论述。1传统退槽方法分析自投产以来，广西某氧化铝厂分解槽采用的传统退槽方法为：先对所退分解槽进行物理隔离，隔断所有进料流程后，用母液冲该分解槽槽壁阀，槽壁阀冲通之后，就直接切换好流程，启动大循环泵，通过大循环泵将所退分解槽料浆退至前一个分解槽。若大循环泵退不出料浆，需要反复进母液稀释，鼓风搅拌，再开大循环泵拉出，直到退空分解槽料浆，通常需要反复多次进大量母液进槽稀释，才能将分解槽料浆退空，大循环泵需要反复开停。传统退槽方法在面对新形势下的分解料浆时存在以下问题。1.1退槽时间长由于该氧化铝厂采取高固含低温一段法分解工艺，分解料浆固含高，料浆固含约9 0 0 g/L3，在低温和有机物的双重影响下，料浆粘度大，不利于离心泵的打料和输送，槽底浓料很难实现通过大循环泵连续拉出。通常采取大循环泵反复倒料，母液反冲槽壁进料口等措施，反复开停大循环泵退料。整个退槽过程不连贯，大循环泵开开停停，退完一个槽通常需要34天时间，进母液反冲和稀释56 次，开停大循环泵10 次左右，大循环泵累计运行时间约32 h。退槽所用时间长，设备运行效率低，员工操作工作量大。1.2软料墙塌破坏力大拜耳法氧化铝生产工艺的特点是母液始终保持循环利用，形成闭环连续性生产。该氧化铝厂近30 年的连续循环生产，循环母液和分解料浆中的有机物不断积累，有机物浓度不断升高，有机碳浓度当前已经达到12 g/L，导致该厂分解料浆粘度大，在同样搅拌强度下，流动性变差，AH容易在分解槽槽底沉积。AH不断沉积，逐渐沿着分解槽槽壁堆积起1530 m 高的软料墙。这种软料墙与槽壁上AH析出而形成的硬结疤不同，它是AH软料堆砌起来，并没有与槽壁紧密黏附，容易塌。在使用传统方法退槽时，随着分解槽料浆液位不断被拉低，槽壁周围的软料墙露出液面，在失去料浆浮力平衡后，1530 m高的软料墙就会在分解槽内塌。软料墙塌产生的强大冲击力，会砸坏分解槽搅拌桨叶或砸弯搅拌轴，对分解槽槽体和搅拌减速机也会造成伤害。仅2 0 2 1年，RP100、R P2 0 6、R P2 11、R P40 9、R P50 6，5个分解槽的搅拌就相继出现严重损伤，损伤情况如图1所示。图1软料墙塌砸坏的分解槽搅拌桨叶和搅拌轴从图1可以看出，搅拌损伤严重的情形有搅拌轴被砸变形、桨叶被砸断、搅拌轴在底瓦处被砸断。除了损伤严重的情形，其它槽子也出现了轻微损伤。据统计，平均每退5台分解槽就有一台出现搅拌奖叶或搅拌轴不同程度的损坏。分解槽搅拌出现损伤，增加了分解槽清理的安全风险，同时分解槽搅拌的检修工期长、检修费用高，对氧化铝安全生产、生产成本都有负面影响。1.3“水锤效应”风险大由于分解料浆固含高、粘度大、大循环泵进料管线长等因素，大循环泵在退槽过程中进料管容易堵管。发生堵管后，员工需要立即停大循环泵处理堵管。大循环泵扬程高达50 m，在停泵过程，操作稍有不慎，出口管内的料柱倒流回进料管，但进料管是堵的，无处卸压，料柱倒流产生的强大冲击力，就会形成“水锤效应”4，造成大循环泵进料管道法兰打垫子、大循环泵壳炸裂、料浆爆喷等事故发生。“水锤效应”对操作人员的安全风险大，对设备的伤害大，过去该厂在退槽操作中，时有发生“水锤效应”，图2 所示的情况是“水锤效应”对大循环泵和管道产生的破坏现场。图2“水锤效应”导致大循环泵炸裂综上所述，传统退槽方法存在三个方面问题：一是分解槽退槽时间长，设备运行效率低；二是退槽过程中，槽壁软料墙塌，将搅拌桨叶或搅拌轴砸伤；三是处理进料管堵问题时易发生“水锤效应”，大循环进料管路打垫子或泵壳炸裂。以上三方面问题制约分解槽清槽进度，增加清槽成本，并增加操作人员安全风险。2禾种分分解槽母液置换降固含退槽法的实践影响分解槽退槽效率三个问题的根本原因是分解料浆固含高和粘度大，围绕这两个根本原因，通过生产实践，该厂提炼出“种分分解槽母液置换降固含退槽法”，取得良好效果。2.1种分分解槽母液置换降固含退槽法的具体步骤种分分解槽母液置换降固含退槽法的步骤：先对所退分解槽进行隔离，所有进料流程隔离好后，用母液依次从分解槽槽底的三个环形风阀（K1阀、K2阀、K3阀）和槽壁阀（4个点）注母液，每个阀门注母液时间为1.0 1.5h，母液流量控制在150 2 0 0 m3/h，注入共计10 0 0 m3的母液。随着母液从槽底环形风阀和槽壁阀注入，高固含分解料浆被母液从分解槽顶部源源不断顶出，通过溜槽流入下个分解槽，从而实现置换。注入10 0 0 m的母液就能置换出10 0 0 m高固含分解料浆，从而大幅度降低所退分解槽料浆的固含和粘度，固-49-含能从9 0 0 g/L降到7 0 0 g/L。注完母液之后，再从三个环形风阀同时鼓风0.5h，将料浆和注入的母液搅动均匀，搅匀后停止鼓风，最后开大循环泵将分解槽料浆退出。使用种分分解槽母液置换降固含退槽法，能够实现一次性安全退出所退分解槽9 0%以上的料浆，退槽过程中，大循环泵运行稳定、高效。2.2种分分解槽母液置换降固含退槽法的实践效果“种分分解槽母液置换降固含”的目的：一是通过分解槽底部环形等距4点均匀注入母液，将分解槽底部浓料稀释，提前瓦解软料墙根基，使软料墙提前塌，此时由于待退分解槽内料浆液位是满的，塌的软料墙在料浆浮力的反作用下，冲击力被严重削弱，对搅拌桨叶和搅拌轴破坏力度明显减小；二是通过提前从槽底注入约10 0 0 m3的母液，将10 0 0 m3分解槽高固含料浆从槽顶置换出来，分解槽内料浆固含得到大幅降低，料浆固含从9 0 0 g/L降到7 0 0 g/L，随着固含下降，料浆粘度也随之下降，大循环泵进料管在退槽过程中走料顺畅，大循环泵运行效率能得到充分发挥。传统退槽方法需要进56 次母液反冲槽壁进料口，每次母液使用量为2 0 0 30 0 m3，实际上传统退槽方法的母液使用量要高于种分分解槽母液置换降固含退槽法所使用的母液量。种分分解槽母液置换降固含退槽法的核心创新点是将有限的母液量发挥出最大的效果。2022年以来，采用“种分分解槽母液置换降固含退槽法”退槽，该厂没有再发生因软料墙塌导致分解槽搅拌桨叶和搅拌轴损伤的情况，大循环泵也没有再发生“水锤效应”。传统方法退完一个分解槽的料浆需要3天以上时间，现在不到1天就能退完，大循环泵累计运行时间由原来32 h时，降到现在只需8 h，分解槽退槽效率得到大幅提升。2.3效益2.3.1直接经济效益（1）降低大循环泵电耗费用。以每年退出分解槽台数为72台计算，采用“种分分解槽母液置换降固含退槽法”之后，每退一台分解槽，大循环泵累计运行时间由原来32 h降到8 h，大循环泵电流由原来的2 6 0 A上升到30 0 A，大循环泵电耗对比如下：传统操作法大循环泵电耗为：1.7323802600.85/1 0003272=335 124.5(kwh)采用“种分分解槽母液置换降固含退槽法”后，大循环泵电耗为：1.7323803000.85/1000872=96670.5(kwh)因此，大循环泵节省电耗为：335 124.596 670.5=238 454(kwh)以每度电为0.58 元计算，一年节省电费13.8 3万元。（2）减少分解槽退槽用风量费用。分解槽退槽期间鼓风量约为10 0 0 m3/h，每立方动力风的成本为0.0 8 元。原传统退槽方法退单台分解槽需要鼓风48 h，则每年需要鼓风量为：-50-72 X1 000 X48=3 456 000(m)。采用“种分分解槽母液置换降固含退槽法”之后，退单台分解槽鼓风时间为12 h，则每年用风量为：7 2 10 0 0 12=864 000(m3)。每年用风量节省费用为：(3456000864000)0.08/10000=20.36（万元)。（3）减少搅拌桨叶和搅拌轴修复费用。按原传统退槽方法退分解槽，2 0 2 1年RP100、R P2 11分解槽搅拌奖叶和搅拌轴出现严重损伤，而RP206、R P40 9、R P50 6 搅拌轴变形较严重，还有11台分解槽也出现轻微搅拌桨叶变形。一一-RP100搅拌轴上、中、下三处变形严重，桨叶压断3片，最终检修竣工结算费用约为2 6 万元。一一RP211搅拌桨叶压断5片，搅拌轴也存在变形，最终奖叶及搅拌轴修复费用约为30.4万元。一一RP206搅拌轴变形，最终检修竣工结算费用约为15.5万元。一一RP409搅拌轴变形，最终检修竣工结算费用约为16.9万元。一一RP506搅拌轴变形，最终检修工结算费用约为17.7万元。一其它11台分解槽桨叶轻微变形，每台修复费用平均约为8 0 0 0 元，累计修复费用：8 0 0 0 11/10 0 0 0=8.8（万元）。2021年原传统退槽方法合计产生搅拌奖叶和搅拌轴修复费用115.3万元。采用“种分分解槽母液置换降固含退槽法”退槽后，该厂没有再发生因软料墙塌导致分解槽搅拌浆叶和搅拌轴损伤的情况，搅拌奖叶和搅拌轴修复费用为0。因此，采用“种分分解槽母液置换降固含退槽法”退槽后，减少搅拌桨叶和搅拌轴修复费用115.3万元。因此，从降低大循环泵电耗费用、减少分解槽退槽用风量费用、减少搅拌奖叶和搅拌轴修复费用三方面效益合计，“种分分解槽母液置换降固含退槽法”每年产生经济效益为：13.83+20.74+115.3=149.87（万元）。2.3.2其他优点（1）降低员工劳动强度。原来退完一个分解槽需要3天以上时间，要采取大循环泵反复倒料、母液反冲槽壁等措施，反复开停大循环泵退料，这些措施都需要人工操作，劳动强度大、退槽不连贯、不顺畅；采用“种分分解槽母液置换降固含退槽法”之后，不到1天就能退完，一次性能退出9 0%以上的料浆，减少了岗位员工大量的操作，显著降低员工劳动强度。（2）降低安全风险。采用“种分分解槽母液置换降固含退槽法”之后，大循环泵进料管道走料顺畅，不再发生因料浆固含高、粘度大引起堵管的现象，员工不再需要突发性去处理堵管问题，避免了临时突发作业的安全风险；同时彻底杜绝了“水锤效应”引起的大循环泵壳炸裂、管道法兰打垫子的事故，显著降低了操作的安全风险，改善了员工的作业安全。（3）提高分解槽在线率。过去，该厂因分解槽退槽时间长，清理工期长，分解槽清理进度跟不上结疤生长速度，造成清理欠账的不利局面，被迫多退出2 至3个分解槽，并加大清理力量追赶进度，分解槽的在线率下降，分解时间受到影响，每个系列损失2 至3小时的分解时间。采用“种分分解槽母液置换降固含退槽法”之后，大幅提高退槽效率，缩短退槽时间，一个分解槽的清槽工期缩短了2 至3天。清理效率提高后，线外分解槽轮转数量得以减少，更多分解槽投入生产，提高了分解槽在线率，保住了分解时间，促进了分解槽生产效率和清理工作的良性运转。3结论当前，随着有机物在生产系统中的不断积累，各氧化铝厂生产深受有机物的困扰，分解料浆性质逐年在恶化，料浆粘度大、泡沫多，传统操作方法受到一定限制，面对新形势，广西某氧化铝厂不断寻求工艺操作上的创新和优化，提高生产效率。“种分分解槽母液置换降固含退槽法”自2 0 2 1年12月开始探索和实践，2 0 2 2 年全面推广和实施，在该厂取得良好效果，可推广至其它类似氧化铝厂分解工序种分分解槽的退槽操作。【参考文献】1 杨世杰，殷恩生，刘保伟。平果铝氧化铝系统试生产和性能考核简况 .轻金属，19 9 6(12):15-19.2 杨重愚.氧化铝生产工艺学(修订版)M.北京：冶金工业出版社，19 9 3.3 谢雁丽，吕子剑铝酸钠溶液晶种分解 M.北京：冶金工业出版社，2 0 0 3.4朱云冶金设备 M北京：金工业出版社，2 0 13.（上接第43页）【参考文献】1史文慧，于淑娟，何树珍正交实验法优化酱油用焦糖色素的制备工艺 .食品工业科技，2 0 12，33(4):320-322,326.2傅其军，利用糖蜜生产焦糖色素的实践 广西轻工业，2002(2):14-15.3 黄强，罗发兴，扶雄焦糖色素及其研究进展 中国食品添加剂，2 0 0 4(3):43-46.4 汤兴俊，卢林海，黄晓丹，等。甘蔗糖蜜生产焦糖色素的研究 .广州食品工业科技，2 0 0 3(5)：11-13，2 2.5 李美玲，王卓琳，黎庆涛，等.焦糖色素及其研究进展 .中国调味品，2 0 19，44(9):18 3-18 7.6 王仲礼.利用玉米淀粉加压生产焦糖色素 .粮食与油脂，2 0 0 2，43(3):37-38.7李龙，叶立扬。马铃薯制备焦糖色素生产工艺研究及产品质量分析 J食品科学，2 0 0 2，2 3(8)：9 3-9 5.8 陈三宝。用红薯渣生产焦糖色素的工艺研究 .淀粉与淀粉糖，19 9 8,2 6(1):2 3-2 6.9陈洪兴，顾正彪，房健，等微波水解小麦B-淀粉及其制备焦糖色素的研究 .食品科学，2 0 0 6，31(11):46-49.10李祥，卢瑞，马倩鹤，等普通焦糖色素制备及性质研究 中国调味品，2 0 18，43(2):55-57.11秦祖赠，刘自力，廖艳华.甘蔗糖蜜生产耐酸双倍焦糖色的研究 .中国调味品，2 0 0 6(2):37-39.12陈国华，陈骞，林月元焦糖色素生产过程中的化学问题 J.福建化工，19 9 8(3):35-37.13王延平，赵谋明，彭志英，等。美拉德反应产物研究进展 .食品科学，19 9 9(1)：15-19.14胡燕，陈忠杰，李斌。美拉德反应产物的功能特性和安全性研究进展 .食品工业，2 0 16，37(10)：2 58-2 6 1.15 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