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[摘 要]山西兆丰铝业氧化铝分公司80万吨氧化铝项目一期40万吨工程由贵阳铝镁设计院设计，于2008年1月投产运行，2008年12月停产。经过一年的生产，堆存赤泥标高距初期坝顶约1m左右，由于所排放的赤泥液固比在1.35左右，高于设计值，因此靠近初期坝底部的赤泥无法形成干滩，原设计用赤泥在内侧筑坝方案无法实施。
2009年铝行业有所复苏，氧化铝分公司于2009年10月顺利复产。通过努力使外排赤泥液固比降低到了1.20左右，但离真正的赤泥干法堆存还有很大差距，针对这种情况，在经过调研及参考同行业氧化铝厂赤泥堆存的基础上，氧化铝分公司在赤泥大坝技改新增了赤泥压滤系统，实现了经济效益，实现了赤泥干法排放，保证了赤泥大坝安全、环保运行，消除赤泥大坝溃坝的安全隐患。
[关键词]赤泥大坝 赤泥干法排放 压滤系统 技术指标
中图分类号：J337 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）30-0380-01
1、前言
氧化铝分公司2007年11月份投产，取得了一次性投料试车成功，当年达产的优异成绩。
赤泥堆场停库8个月后开始筑临时坝，为了保证氧化铝按期复产，在赤泥库上游筑起西隔离坝和东隔离坝。西隔离坝坝前形成库容满足赤泥排放1个月的要求，坝顶标高为728.0米。西库区内按临时构筑物标准设置排洪系统，包括：一座排洪塔，排洪塔塔身为钢管，塔周围加滤料。塔基为混凝土结构；排洪管选用钢管，管入口与西库排洪塔相连，管出口与库区主排洪塔孔相连。筑坝材料为粘土，取土场为原取土场。
西库区使用的同时，在初期坝上游采用赤泥筑东隔离坝，坝轴线位于初期坝轴线西130米处，坝顶标高728.0米，坝前形成新有效库容约36万立方米，坝顶宽度为6米，上游坡比1：4，下游坡比1：4.5。
东隔离坝与初期坝之间空隙采用干赤泥分层碾压至723.0米。然后在初期坝上分两次筑子坝，每级子坝高度拟定为4米，设计堆积高度为733.0米。
2、技改压滤系统生产工艺及主要技术方案
目前，国内赤泥干法堆存工艺主要有两种方案，一种是赤泥经多次洗涤和进一步脱水后，使固体含量提高到55%左右，利用滤饼具有的触变性质，用机械强力搅拌使其动力粘度由100Pa.S降至10Pa.S以下，用活塞泵或隔膜泵通过管道输送到堆场，在赤泥堆场内多点分区轮换布料，靠自然干燥加机械辅助干燥的方式进行堆存。每次布料厚度以不超过300～500mm为宜，自然干燥周期受地区、季节及布料厚度影响较大，一般为20～40天。该方案易操作，用人少，运行费用低；但该方案必须配备与氧化铝生产规模相适应的赤泥堆存面积，建设初期占用土地面积较大。另一种是赤泥经多次洗涤后通过管道输送到压滤车间，经压滤机压榨脱水后，将含水30%左右的滤饼用汽车或皮带输送到赤泥堆场内堆存，赤泥边堆存边用碾压机械碾压。该方案操作用人多，设备运行费用较高；但该方案前期占用土地少，赤泥附液回收率高，对环境污染程度小。
在参考设计院建议及调研同行业氧化铝厂压滤系统使用情况的情况下，兆丰铝业氧化铝分公司赤泥堆场最终采用了高效节能快速压滤机过滤工艺处理赤泥，从根本上解决了赤泥含水率高，无法形成干滩的难题，使赤泥子坝筑坝成为可能。
赤泥浆经隔膜泵通过管道从氧化铝厂赤泥外排管网输送至赤泥堆场压滤车间缓冲槽，再经渣浆泵向压滤机送料。赤泥浆经过滤压榨后，赤泥附液与滤饼分离，除小部分作为冲洗滤布用水外，大部分经回水泵回用氧化铝厂重复利用，脱水后的赤泥滤饼通过汽车送至赤泥堆场内堆存。泵冷却水和滤布冲洗水通过污水沟汇总到污水槽内后打回搅拌槽。
3、主要工艺技术参数及设备产能计算
3.1、主要工艺技术条件和参数
3.1.1 赤泥特性
干比重：2.9～3.05 t/ m3 赤泥浆体容重：1.4 t/ m3
赤泥PH值：12～13 赤泥附碱含量≤5kg-Na2OT/t干赤泥
3.1.2 物料流量
赤泥浆液：132.2t/h 干赤泥：60.1t/h 赤泥附液：72.1t/h（赤泥浆L/S=1.2）
3.2、压滤机设备产能计算
氧化铝赤泥压滤技改选用高效节能快速压滤机 KMZG 550/2000×2000-U；过滤面积：550m2；滤板尺寸：2000×2000mm；处理量：1小时3个循环，每个循环处理10.1m3，滤饼容重1.8t/ m3，则处理量Q=3×10.1×1.8=54.5t/h（含水率32%），折算干赤泥37.1t/h；
压滤机入料浓度>550g/L；配套电机功率：N=18.5KW。
目前氧化铝一期赤泥产能50万t/a，车间设备配置如下：
根据物料平衡计算，每小时物料流量为：500000/365/24/0.95=60.1t（干赤泥） 式中：0.95为运转率；压滤机计算台数：n=60.1÷37.1=1.6台。
即赤泥堆场3台压滤机开2台备用1台。
4、经济效益分析
4.1 该技改项目设备、土建及安装总投资合计1208.2万元。
4.2 经济效益分析
4.2.1 每年生产运行支出费用
（1）电能消耗：215.8×24×365×95%×0.50=89.8万元
式中215.8—每小时压滤系统消耗电能（含压滤机给料泵等）
0.50—氧化铝压滤电费
（2）汽车、铲车装用费：50×4=200万元
式中4—每吨干赤泥运输费用
（3）设备损耗：1208.2÷20=60.4万元
（4）工人工资支出：3万元/人.年×20人=60万元 （5）材料及备品备件损耗：95万元
生产运行支出总费用：89.8+200+60.4+60+95=505.2万元
4.2.2 经济效益分析
（1）每年可多回收滤液：
50×1.2×60%=36万吨 式中：50—赤泥年产量，万吨；
1.2—湿法堆存时赤泥L/S；60%—新增压滤系统可多回收滤液率。
（2）每年可多回收碱（NaOH）：
360000×0.005=1800t
式中：0.005—回收滤液中的NaOH含量，t/m3；滤液密度近似为1t/m3。
（3）每年可多回收氧化铝：
360000×0.003=1080t 式中：0.003—回收附液中氧化铝含量，t/m3；
（4）每年可多回收的能量（折标煤）：
360000×（65-20）×1000/（7×106）=2300t标煤
式中：65—使用压滤后赤泥回水的温度，单位：℃；
20—使用压滤前库区回水温度，单位：℃；
1000—每吨水的热容，单位：kCal /（t·℃）；
7×106—每吨标煤的热值，单位：kCal/（t·℃）；
按目前上述物料现行价格计算，每年赤泥附液回收利用产生的经济效益为：（360000×6元/t）+（1800×2200元/t）+（1080×2500元/t）+（2300×600元/t）=10200000元=1020万元
每年赤泥附液回收利用产生的经济效益为1020万元。
5、结语
赤泥大坝新增压滤系统技改项目后，每年扣除物料消耗和设备损耗等生产运行支出总费用后实现净收益1020-505.2=514.8万元，运行2.4年后可收回全部投资。最为重要的是实现了干赤泥排放，对赤泥大坝运行及后期赤泥筑坝有着非常重要的意义，达到了安全、环保要求。
同时，大大节约了土地资源和水资源，保护了自然环境，提高了氧化铝企业环保形象。
参考文献
[1] 阳泉煤业集团40万吨氧化铝工程可行性研究，贵阳铝镁设计研究院2005.
[2] 阳泉煤业集团40万吨氧化铝工程赤泥堆场安全专篇，贵阳铝镁设计研究院，2005.
[3] 阳泉煤业集团氧化铝厂初步设计，贵阳铝镁设计研究院，2006.
[4] 山西兆丰铝业有限责任公司氧化铝项目二期工程初步设计，东北大学设计研究院（有限公司）2010.
2009年铝行业有所复苏，氧化铝分公司于2009年10月顺利复产。通过努力使外排赤泥液固比降低到了1.20左右，但离真正的赤泥干法堆存还有很大差距，针对这种情况，在经过调研及参考同行业氧化铝厂赤泥堆存的基础上，氧化铝分公司在赤泥大坝技改新增了赤泥压滤系统，实现了经济效益，实现了赤泥干法排放，保证了赤泥大坝安全、环保运行，消除赤泥大坝溃坝的安全隐患。
[关键词]赤泥大坝 赤泥干法排放 压滤系统 技术指标
中图分类号：J337 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）30-0380-01
1、前言
氧化铝分公司2007年11月份投产，取得了一次性投料试车成功，当年达产的优异成绩。
赤泥堆场停库8个月后开始筑临时坝，为了保证氧化铝按期复产，在赤泥库上游筑起西隔离坝和东隔离坝。西隔离坝坝前形成库容满足赤泥排放1个月的要求，坝顶标高为728.0米。西库区内按临时构筑物标准设置排洪系统，包括：一座排洪塔，排洪塔塔身为钢管，塔周围加滤料。塔基为混凝土结构；排洪管选用钢管，管入口与西库排洪塔相连，管出口与库区主排洪塔孔相连。筑坝材料为粘土，取土场为原取土场。
西库区使用的同时，在初期坝上游采用赤泥筑东隔离坝，坝轴线位于初期坝轴线西130米处，坝顶标高728.0米，坝前形成新有效库容约36万立方米，坝顶宽度为6米，上游坡比1：4，下游坡比1：4.5。
东隔离坝与初期坝之间空隙采用干赤泥分层碾压至723.0米。然后在初期坝上分两次筑子坝，每级子坝高度拟定为4米，设计堆积高度为733.0米。
2、技改压滤系统生产工艺及主要技术方案
目前，国内赤泥干法堆存工艺主要有两种方案，一种是赤泥经多次洗涤和进一步脱水后，使固体含量提高到55%左右，利用滤饼具有的触变性质，用机械强力搅拌使其动力粘度由100Pa.S降至10Pa.S以下，用活塞泵或隔膜泵通过管道输送到堆场，在赤泥堆场内多点分区轮换布料，靠自然干燥加机械辅助干燥的方式进行堆存。每次布料厚度以不超过300～500mm为宜，自然干燥周期受地区、季节及布料厚度影响较大，一般为20～40天。该方案易操作，用人少，运行费用低；但该方案必须配备与氧化铝生产规模相适应的赤泥堆存面积，建设初期占用土地面积较大。另一种是赤泥经多次洗涤后通过管道输送到压滤车间，经压滤机压榨脱水后，将含水30%左右的滤饼用汽车或皮带输送到赤泥堆场内堆存，赤泥边堆存边用碾压机械碾压。该方案操作用人多，设备运行费用较高；但该方案前期占用土地少，赤泥附液回收率高，对环境污染程度小。
在参考设计院建议及调研同行业氧化铝厂压滤系统使用情况的情况下，兆丰铝业氧化铝分公司赤泥堆场最终采用了高效节能快速压滤机过滤工艺处理赤泥，从根本上解决了赤泥含水率高，无法形成干滩的难题，使赤泥子坝筑坝成为可能。
赤泥浆经隔膜泵通过管道从氧化铝厂赤泥外排管网输送至赤泥堆场压滤车间缓冲槽，再经渣浆泵向压滤机送料。赤泥浆经过滤压榨后，赤泥附液与滤饼分离，除小部分作为冲洗滤布用水外，大部分经回水泵回用氧化铝厂重复利用，脱水后的赤泥滤饼通过汽车送至赤泥堆场内堆存。泵冷却水和滤布冲洗水通过污水沟汇总到污水槽内后打回搅拌槽。
3、主要工艺技术参数及设备产能计算
3.1、主要工艺技术条件和参数
3.1.1 赤泥特性
干比重：2.9～3.05 t/ m3 赤泥浆体容重：1.4 t/ m3
赤泥PH值：12～13 赤泥附碱含量≤5kg-Na2OT/t干赤泥
3.1.2 物料流量
赤泥浆液：132.2t/h 干赤泥：60.1t/h 赤泥附液：72.1t/h（赤泥浆L/S=1.2）
3.2、压滤机设备产能计算
氧化铝赤泥压滤技改选用高效节能快速压滤机 KMZG 550/2000×2000-U；过滤面积：550m2；滤板尺寸：2000×2000mm；处理量：1小时3个循环，每个循环处理10.1m3，滤饼容重1.8t/ m3，则处理量Q=3×10.1×1.8=54.5t/h（含水率32%），折算干赤泥37.1t/h；
压滤机入料浓度>550g/L；配套电机功率：N=18.5KW。
目前氧化铝一期赤泥产能50万t/a，车间设备配置如下：
根据物料平衡计算，每小时物料流量为：500000/365/24/0.95=60.1t（干赤泥） 式中：0.95为运转率；压滤机计算台数：n=60.1÷37.1=1.6台。
即赤泥堆场3台压滤机开2台备用1台。
4、经济效益分析
4.1 该技改项目设备、土建及安装总投资合计1208.2万元。
4.2 经济效益分析
4.2.1 每年生产运行支出费用
（1）电能消耗：215.8×24×365×95%×0.50=89.8万元
式中215.8—每小时压滤系统消耗电能（含压滤机给料泵等）
0.50—氧化铝压滤电费
（2）汽车、铲车装用费：50×4=200万元
式中4—每吨干赤泥运输费用
（3）设备损耗：1208.2÷20=60.4万元
（4）工人工资支出：3万元/人.年×20人=60万元 （5）材料及备品备件损耗：95万元
生产运行支出总费用：89.8+200+60.4+60+95=505.2万元
4.2.2 经济效益分析
（1）每年可多回收滤液：
50×1.2×60%=36万吨 式中：50—赤泥年产量，万吨；
1.2—湿法堆存时赤泥L/S；60%—新增压滤系统可多回收滤液率。
（2）每年可多回收碱（NaOH）：
360000×0.005=1800t
式中：0.005—回收滤液中的NaOH含量，t/m3；滤液密度近似为1t/m3。
（3）每年可多回收氧化铝：
360000×0.003=1080t 式中：0.003—回收附液中氧化铝含量，t/m3；
（4）每年可多回收的能量（折标煤）：
360000×（65-20）×1000/（7×106）=2300t标煤
式中：65—使用压滤后赤泥回水的温度，单位：℃；
20—使用压滤前库区回水温度，单位：℃；
1000—每吨水的热容，单位：kCal /（t·℃）；
7×106—每吨标煤的热值，单位：kCal/（t·℃）；
按目前上述物料现行价格计算，每年赤泥附液回收利用产生的经济效益为：（360000×6元/t）+（1800×2200元/t）+（1080×2500元/t）+（2300×600元/t）=10200000元=1020万元
每年赤泥附液回收利用产生的经济效益为1020万元。
5、结语
赤泥大坝新增压滤系统技改项目后，每年扣除物料消耗和设备损耗等生产运行支出总费用后实现净收益1020-505.2=514.8万元，运行2.4年后可收回全部投资。最为重要的是实现了干赤泥排放，对赤泥大坝运行及后期赤泥筑坝有着非常重要的意义，达到了安全、环保要求。
同时，大大节约了土地资源和水资源，保护了自然环境，提高了氧化铝企业环保形象。
参考文献
[1] 阳泉煤业集团40万吨氧化铝工程可行性研究，贵阳铝镁设计研究院2005.
[2] 阳泉煤业集团40万吨氧化铝工程赤泥堆场安全专篇，贵阳铝镁设计研究院，2005.
[3] 阳泉煤业集团氧化铝厂初步设计，贵阳铝镁设计研究院，2006.
[4] 山西兆丰铝业有限责任公司氧化铝项目二期工程初步设计，东北大学设计研究院（有限公司）2010.