氧化鋁廠工藝培訓(xùn)講義

1、氧化鋁廠工藝培訓(xùn)講義一、氧化鋁工藝流程簡介溶出氧化鋁廠采用拜耳法生產(chǎn)工藝，它的原理是鋁酸鈉溶液在常溫下添加氫氧化鋁作為晶種并不斷攪拌，使溶液中的氧化鋁以氫氧化鋁析出；析出氫氧化鋁后的鋁酸鈉溶液加熱后再用來溶出礦石中的氧化鋁水合物，這兩個過程交替進(jìn)行可一批批處理礦石生產(chǎn)出純度較高的氫氧化鋁，從而構(gòu)成拜耳循環(huán)。分解Al2O3.(1或3)H2O+NaOH +aq 2NaAl(OH)4+aq1、工藝流程概1.1原料車間由汽車運(yùn)進(jìn)廠的鋁土礦經(jīng)地磅站稱重后倒入卸礦站或鋁礦原礦堆場，經(jīng)膠帶輸送機(jī)送入均化堆場堆存并涼干水份，在堆場內(nèi)經(jīng)堆、取料機(jī)平鋪直取均化后送入原料磨制。外購石灰或出爐石灰經(jīng)破碎后經(jīng)斗式提升機(jī)

2、卸入石灰倉，倉底設(shè)置板式給料機(jī)，膠帶輸送機(jī)，一部分石灰被送往原料磨磨頭倉，另一部分石灰送往石灰消化工段。在石灰消化工段，石灰與熱水一同加入化灰機(jī)中，制備的石灰乳流進(jìn)石灰乳槽，石灰乳用泵送往蒸發(fā)車間苛化工序和沉降車間控制過濾工序。消化渣用膠帶輸送機(jī)送往的消化渣堆場，消化渣最終由商務(wù)部負(fù)責(zé)銷售。電石渣和熱水一同加入化渣器中，制備后的電石渣流進(jìn)電石渣平底槽，電石渣用泵送往蒸發(fā)車間苛化工序。鋁土礦、石灰經(jīng)計(jì)量后與循環(huán)母液按比例加入兩段磨礦系統(tǒng)的棒磨機(jī)中磨制原礦漿，原礦漿用水力漩流器進(jìn)行分級，分級機(jī)溢流為合格的原礦漿，送入原礦漿槽，再用礦漿泵送往溶出車間的預(yù)脫硅工段。分級機(jī)底流返回兩段磨礦系統(tǒng)中的球磨機(jī)

3、進(jìn)一步磨漿，然后仍進(jìn)入水力漩流器進(jìn)行分級，形成閉路磨漿系統(tǒng)。1.2溶出車間從原礦漿槽送來的原礦漿進(jìn)入常壓脫硅工段的加熱槽中，將溫度從8287提升到100105，然后送入預(yù)脫硅槽中進(jìn)行連續(xù)脫硅。經(jīng)6-8小時(shí)后在預(yù)脫硅槽的末槽出料再添加一定量的循環(huán)母液調(diào)整經(jīng)脫硅后的原礦漿的堿度和溫度，合格脫硅礦漿送至高壓泵房的隔膜泵。脫硅槽底部設(shè)有返砂管、返砂泵，每班定期將粗砂返回原料磨工段。用隔膜泵將原礦漿送往溶出工段的套管預(yù)熱器，采用六級套管將原礦漿溫度預(yù)熱至1745,再用四級預(yù)熱壓煮器將原礦漿溫度預(yù)熱至210220,而后采用高壓新蒸汽加熱，原礦漿溫度提至260,保溫停留40min。溶出后料漿經(jīng)十級或十一級閃

4、蒸，溫度從260 降至1305，然后送入稀釋槽。經(jīng)與赤泥沉降送到的赤泥洗液進(jìn)行稀釋，稀釋后料漿用泵送往溶出后槽，停留3.5小時(shí)以上進(jìn)行深度脫硅。各級礦漿自蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽用于相對應(yīng)的套管預(yù)熱器中預(yù)熱原礦漿，二次汽冷凝后從預(yù)熱器排出進(jìn)冷凝水罐，冷凝水經(jīng)逐級閃蒸降壓后，匯總到末級冷凝水罐，送往熱水站制備熱水。1.3沉降車間從溶出后槽送來的稀釋料漿與絮凝劑制備的絮凝劑混合進(jìn)入分離沉降槽中，分離沉降槽底流（含固量約38%42%，固含640-730g/l），用泵送往洗滌沉降槽，采用三或四次反向洗滌，洗水從末槽加入，末次洗滌底流含固體含量約46%53%（固含650-800g/l）。蒸發(fā)苛化渣加進(jìn)一洗沉

5、降槽。末洗底流經(jīng)過飼料槽添加部分熱水后用泵打到赤泥過濾機(jī)過濾，過濾時(shí)添加一定量的噴淋水進(jìn)一步洗去赤泥附液，經(jīng)過濾機(jī)過濾及洗滌后的赤泥用卡車輸送到赤泥堆場進(jìn)行堆存。分離沉降槽溢流送至控制過濾的粗液槽，控制過濾采用立式葉濾機(jī)，同時(shí)將分離溢流和石灰乳按一定比例配制成的TCA作為助濾劑加入粗液槽，葉濾得到的精液送分解車間的精液板式熱交換工段，葉濾渣進(jìn)濾餅槽中，用泵返回溶出稀釋槽或一洗沉降槽。1.4分解車間由控制過濾工段送來的精液進(jìn)入分解車間的精液熱交換工序，精液在此工段經(jīng)兩級換熱，精液溫度從100105降為6162，然后送種子過濾沖晶種。第一，二，三級為精液與分解母液換熱，第四級為精液與水換熱。精液沖

6、晶種后，制備成固含為800g/L的氫氧化鋁料漿，用晶種泵送往1-2號分解槽中，分解采用高濃度，高種子比工藝制備砂狀氫氧化鋁。分解料漿在14（1期14臺，2、3、4期各15臺）臺平底機(jī)械攪拌分解槽內(nèi)進(jìn)行晶種分解，晶種漿液經(jīng)4045小時(shí)的分解后，由12（11）分解槽經(jīng)立式浸沒泵把料漿送往分級機(jī)組進(jìn)行分級，分級溢流返回13（12）分解槽。分級底流為粗顆粒氫氧化鋁料漿，經(jīng)與少量稀釋母液混合，作為本車間產(chǎn)品送往焙燒車間成品過濾。13或12分解槽的氫氧化鋁料漿自壓到種子過濾機(jī)進(jìn)行過濾，濾餅到晶種槽與精液混合，立盤濾液進(jìn)錐底母液槽后溢流進(jìn)入平底母液槽，一部分送氫氧化鋁分級，調(diào)配料漿固含，另一部分送精液熱交換

7、工序與精液換熱，換熱后母液溫度從5055升至7585，送蒸發(fā)車間的蒸發(fā)原液槽。為使分解產(chǎn)出率較高，在分解槽第4臺至第8臺分解槽分解槽設(shè)5臺寬流道板式換熱器作為中間降溫設(shè)備，以提高分解產(chǎn)出率。 從分解工序送來的母液進(jìn)入蒸發(fā)工序的蒸發(fā)原液槽，用泵送入蒸發(fā)器中進(jìn)行濃縮。蒸發(fā)站由一組六效降膜蒸發(fā)器和一臺強(qiáng)制循環(huán)結(jié)晶蒸發(fā)器及三級閃蒸組成，蒸發(fā)采用逆流流程。IV與VI同時(shí)進(jìn)料，VI效出料V效，V效出料經(jīng)過料泵與III閃出料混合后送到調(diào)配槽。進(jìn)入IV效的原液經(jīng)IV、III效、II效、I效、I閃、II閃、III閃蒸發(fā)濃縮后，進(jìn)入蒸發(fā)出料泵送到調(diào)配槽。由蒸發(fā)三閃出料引一定數(shù)量的母液進(jìn)強(qiáng)制效，使其蒸濃到Na2Ok

8、320g/L以上，并從鹽沉降槽底流中引入部分Na2CO3固體顆料做為晶種，溫度控制在103，加熱蒸汽用I效產(chǎn)生的部分二次汽（或新蒸汽）做熱源，控制好結(jié)晶條件，使從強(qiáng)制效母液中析出的碳酸鈉主要為顆粒粗大、沉降及過濾性能較好的無水碳酸鈉，結(jié)晶器出料去鹽沉降槽，底流進(jìn)鹽過濾機(jī)，鹽濾餅入鹽溶解槽并經(jīng)熱水溶解后，由蘇打溶液泵送到混合器與石灰乳混合，進(jìn)入苛化槽，并通入蒸汽提溫進(jìn)行苛化處理?？粱玫目粱蠞{直接送沉降一洗槽。鹽沉降槽及過濾后濾液回溢流槽，由溢流泵送到強(qiáng)堿槽，經(jīng)強(qiáng)堿泵送回第三級閃蒸槽、調(diào)配混均槽或全廠各化學(xué)清洗點(diǎn)使用。三閃出料補(bǔ)充適當(dāng)?shù)囊簤A調(diào)配成濃度240-250g/l的循環(huán)母液送原料及溶出車

9、間。1.5 焙燒車間由分解分級來的氫氧化鋁漿液直接送入平盤過濾機(jī)或經(jīng)氫氧化鋁漿液貯槽用泵送入水平盤式過濾機(jī)，對氫氧化鋁進(jìn)行分離及洗滌，洗滌后濾餅含水率23%，用膠帶輸送機(jī)送往焙燒爐喂料小倉或氫氧化鋁倉，過濾后母液送種子過濾的錐形母液槽，氫氧化鋁洗液送分解車間。從成品過濾或氫氧化鋁倉來的氫氧化鋁卸入焙燒工序的50m3喂料小倉內(nèi)，喂料箱內(nèi)料位與倉下皮帶計(jì)量給料機(jī)聯(lián)鎖，控制焙燒爐進(jìn)料量。含水23%的氫氧化鋁經(jīng)膠帶輸送機(jī)，螺旋喂料機(jī)送入文丘里干燥器內(nèi)，干燥后的氫氧化鋁被氣流帶入第一級旋風(fēng)預(yù)熱器中，煙氣和干燥的氫氧化鋁在此進(jìn)行分離，一級旋風(fēng)出來的氫氧化鋁進(jìn)入第二級旋風(fēng)預(yù)熱器，并與從熱分離器來的溫度約為1

10、000的煙氣混合進(jìn)行熱交換，氫氧化鋁的溫度達(dá)320-360，附著水基本脫除，預(yù)焙燒過的氧化鋁在第二級旋風(fēng)預(yù)熱器內(nèi)與煙氣分離卸入焙燒爐的錐體內(nèi)，焙燒爐所用的燃燒空氣預(yù)熱到600-800從焙燒爐底進(jìn)入，燃料與空氣混合并燃燒、預(yù)焙燒的氧化鋁及熱空氣在爐底充分混合，氧化鋁的焙燒在爐內(nèi)約1.4秒鐘的時(shí)間內(nèi)完成。焙燒好的氧化鋁和熱煙氣在熱分離器中分離。熱煙氣經(jīng)上述的兩級旋風(fēng)預(yù)熱器，文丘里干燥器與氫氧化鋁進(jìn)行熱交換后，溫度降為150，進(jìn)入電除塵器，凈化后的煙氣用排風(fēng)機(jī)送入煙囪排入大氣。熱分離器出來的氧化鋁經(jīng)兩段冷卻后溫度降至80，第一段冷卻采用四級旋風(fēng)冷卻器，在四級旋風(fēng)冷卻過程中，氧化鋁溫度從1050降為2

11、60，燃料燃燒所需的空氣溫度預(yù)熱到800，第二段冷卻采用沸騰床冷卻機(jī)，用水間接冷卻，使氧化鋁溫度從300降為80。從沸騰床冷卻機(jī)出來的氧化鋁用風(fēng)力輸送槽送入氧化鋁倉直接散裝或經(jīng)包裝送堆棧，氧化鋁包裝采用1.5噸的大袋包裝，包裝的氧化鋁用汽車運(yùn)出廠。電收塵器收下的粉塵，用螺旋輸送泵送入第二級旋風(fēng)冷卻器中。2、全廠工藝流程簡圖 (點(diǎn)主圖標(biāo)后雙擊打開)3、主要技術(shù)指標(biāo)及影響因素3.1全廠主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)3.1.1氧化鋁總回收率實(shí)際溶出率（一段回收率）礦石溶出性能礦石自身的溶出性能對氧化鋁回會收率影響較大，例如河南礦的溶出性能要明顯低于山西礦。這通常與礦石的結(jié)構(gòu)形態(tài)和結(jié)晶程度有關(guān)。礦石A/S根據(jù)實(shí)際溶

12、出率計(jì)算公式可以看出：在赤泥A/S一定的情況下，礦石A/S越高，實(shí)際溶出率越高，總回收率越高。原礦漿細(xì)度對于某一種礦石，其粒度越細(xì)小時(shí)，其表面積就越大。這樣礦石與堿液的接觸面積就越大，溶出速率就越快；其次磨礦會使原來被雜質(zhì)包裹的氧化鋁水和物暴露出來，從而增加了溶出率；目前我們要求原礦漿-63m控制在75%-85%；石灰配比不添加石灰或石灰添加量不足，不能消除或完全消除鈦TiO2的不良影響，添加石灰過量時(shí)又會導(dǎo)致生成含硅不同的水化石榴石，導(dǎo)致氧化鋁化學(xué)損失增大，因此石灰的配比對回收率影響也較大，不同的礦石均有一個最佳石灰配比；溶出時(shí)間在鋁土礦的溶出過程中，只要Al2O3的溶出率沒有達(dá)到最大值，只

13、要延長溶出時(shí)間， Al2O3的溶出率就會增加。溶出配料Rp（溶出機(jī)組進(jìn)料固含）溶出配料Rp越高，即單位礦石配入的母液越少，溶出率變差，但如果配料Rp過低，又會導(dǎo)致物料流量增大，循環(huán)效率下降，產(chǎn)量下降，設(shè)備運(yùn)行效率降低。循環(huán)母液有效堿濃度=120.44g/l 循環(huán)母液有效堿濃度與循環(huán)母液Nk及Rp有關(guān)。當(dāng)其他條件相同時(shí)，母液Nk越高，Al2O3的未飽和程度就越大，鋁土礦中Al2O3 的溶出速度越快，而且能得到Rp高的溶出液。但是從整個流程來看，循環(huán)母液Nk也不宜太高，過高會使蒸發(fā)的負(fù)擔(dān)加重。開曼循環(huán)母液Nk控制在245g/l左右。 在循環(huán)母液Nk一定時(shí)，母液Rp越高，則溶液Al2O3 含量越高，

14、單位立方的循環(huán)母液中的有效堿越低，單位立方母液配入的礦石越少，配礦量一旦增大，就會導(dǎo)致赤泥A/S升高，溶出率差。溶出溫度溫度是影響溶出過程的重要因素之一，提高溶出溫度，鋁土礦在堿液中的溶解度增加，溶液的平衡分子比明顯降低，使用濃度較低的母液就可溶出Rp較高的溶出液。但提高溶出溫度會使溶液的飽和蒸汽壓急劇增大，溶出設(shè)備和操作方面的壓力也隨之增加。二段回收率水解損失溶出Rp溶出Rp過高，溶液的過飽和度太大，在溶出礦漿稀釋過程中容易發(fā)生水解。所以溶出Rp也不宜控制太高。沉降槽溫度沉降槽溫度低，溶出與外排赤泥A/S差值增大，氧化鋁水解損失升高。因此要確保赤泥的洗水溫度。機(jī)械損失赤泥附液損失赤泥濾液的氧

15、化鋁濃度越高，赤泥濾餅的含水率越高，赤泥附液氧化鋁損失就越大。因此為了降低赤泥附液氧化鋁損失就要確保沉降槽的溫度、洗水加入量，同時(shí)控制好轉(zhuǎn)鼓的洗滌效果，降低赤泥濾餅含水率。跑冒滴漏損失：加強(qiáng)操作、現(xiàn)場管理，減少跑冒滴漏。焙燒損失煙氣帶走收塵設(shè)備飛揚(yáng)損失：3.1.2、循環(huán)效率3.1.2.1循環(huán)母液Nk循環(huán)母液Nk的高低直接影響循環(huán)換效率，從而間接影響氧化鋁產(chǎn)量，同時(shí)循環(huán)母液Nk的高低，直接影響礦石的溶出率。它的高低主要取決于蒸發(fā)器的蒸發(fā)效果，其次是補(bǔ)堿量。3.1.2.2循環(huán)母液Rp循環(huán)母液Rp的高低直接影響循環(huán)效率，從而間接影響產(chǎn)量，同時(shí)循環(huán)母液Rp的高低直接影響循環(huán)母液有效堿濃度，從而影響礦石

16、的溶出率。它的高低主要取決于分解母液Rp.3.1.2.3溶出Rp溶出Rp是氧化鋁重要產(chǎn)量指標(biāo)，在循環(huán)母液Rp一定的情況下，溶出Rp越高，產(chǎn)量越高。3.1.3精液產(chǎn)出率3.1.3.1精液Nk精液Nk在一段時(shí)間內(nèi)是相對穩(wěn)定，它是系統(tǒng)液量平衡的重要指標(biāo)，從公式上來看，精液Nk越高，精液產(chǎn)出率越高，但精液Nk高又會使精液粘度增大，分解速度減緩。3.1.3.2精液Rp精液Rp越高，鋁酸鈉溶液的過飽和度越大，分解速度越快，在分解時(shí)間及其它條件相同的條件下，分解進(jìn)行的越徹底，分解母液Rp越低。3.1.3.3分解母液Rp分解母液Rp表征的是精液中氧化鋁析出的程度,是氧化鋁重要的產(chǎn)量指標(biāo)。影響分解母液Rp參數(shù)及

17、指標(biāo)3.2全廠主要質(zhì)量指標(biāo)3.2.1、 SiO2氧化產(chǎn)品中的SiO2的高低取樣取決于精液硅量指數(shù)，通常精液硅量指數(shù)在180以上時(shí)，產(chǎn)品中SiO2可控制在要求的0.012%以內(nèi)。而精液的硅量指數(shù)主要取決于稀釋礦漿在稀釋后槽的停留時(shí)間。3.2.2、Fe2O3產(chǎn)品中Fe2O3主要取決于精液中Fe2O3的濃度，同時(shí)受精液浮游物影響較大，當(dāng)精液中Fe2O3在25mg/l,精液浮游物在30mg/l以下時(shí)，可保證產(chǎn)品中的Fe2O3控制在要求的0.02%以內(nèi)。3.2.3、 Na2O產(chǎn)品中的Na2O主要取決于分解首末槽溫度，當(dāng)首槽溫度控制在57以上，平盤附堿控制在0.03以內(nèi)，可保證產(chǎn)品中Na2O在0.50的要

18、求值以下。3.2.4 、灼減灼減主要取決于焙燒爐的主爐溫度，主爐溫度偏高，灼減偏低，氧化鋁產(chǎn)品中AO含量偏高，對公司不利。主爐溫度低，灼減高，達(dá)不到產(chǎn)品質(zhì)量要求。3.3 各車間主要技術(shù)指標(biāo) (點(diǎn)主圖標(biāo)后雙擊打開) 4、各工序主要計(jì)算4.1 原料車間4.1.1石灰消化率石灰消化率，%；V乳計(jì)算期內(nèi)化灰機(jī)石灰乳產(chǎn)出量，m3；M灰計(jì)算期內(nèi)化灰機(jī)石灰下料量，t；CaO f石灰CaOf含量（平均），%；CaO乳f石灰乳CaOf含量（平均），g/l4.1.2一噸鋁礦（干）應(yīng)配入的理論母液量V每噸鋁土礦應(yīng)配入的循環(huán)母液體積 m3/t.礦；A鋁土礦中的氧化鋁含量,%；S1鋁土礦中的SiO2含量,%；C1鋁土礦

19、中的CO2含量,%；S2石灰中的SiO2含量,%；C2石灰中的CO2含量,%X噸鋁土礦配入的石灰量,%；實(shí)鋁土礦中氧化鋁的實(shí)際溶出率，%；N/S溶出赤泥中氧化鈉和氧化硅的重量比值；1.41Na2O與CO2分子量的比值；NK循環(huán)母液中的苛性氧化鈉濃度 g/l；Rp配料目標(biāo)Rp值；A0循環(huán)母液中的氧化鋁濃度, g/l 。4.1.3配鈣計(jì)算（根據(jù)原礦漿CaO添加石灰）w-噸碎礦石灰添加量，kgCaO原礦漿-原礦要求CaO含量，%；CaO石灰- 石灰中CaO含量，%CaO礦- 礦石中CaO含量，%4.1.4 磨礦母液配入量已知：原礦漿固含375g/l,下礦量125t/h，下灰量14t/h,計(jì)算磨礦母液

20、加入量 計(jì)算： 設(shè)母液加入量為y，則有： 解之得y=318m34.2溶出車間4.2.1溶出率理論溶出率理鋁土礦中氧化鋁的理論溶出率，%；A/S鋁土礦石鋁硅比。實(shí)際溶出率實(shí)鋁土礦中氧化鋁的實(shí)際溶出率，%；（A/S）礦鋁土礦石鋁硅比；（A/S）赤稀釋赤泥鋁硅比。相對溶出率相=實(shí)/理100相鋁土礦中氧化鋁的相對溶出率，%；實(shí)鋁土礦中氧化鋁的實(shí)際溶出率；理鋁土礦中氧化鋁的理論溶出率。凈溶出率凈鋁土礦中氧化鋁的凈溶出率，%；（A/S）礦鋁土礦石鋁硅比；（A/S）棄赤棄赤泥鋁硅比。4.2.2赤泥量Q溶赤=（S礦+F礦+Ca礦+T礦+ （S礦+S灰）A/S溶赤+（S礦+S灰）N/S溶赤+其它）/(1-n溶赤

21、)Q棄赤= Q溶赤+（A礦+A灰）A損Q溶赤、Q棄赤分別為溶出及外排赤泥量S礦、F礦、Ca礦、T礦為礦石及石灰中SiO2、Fe2O3、CaO、TiO2的重量。n溶赤為溶出赤泥的灼減A礦、A礦為礦石中氧化鋁量A損為氧化鋁水解損失率4.3 沉降車間4.3.1水解損失率計(jì)算A損失噸鋁土礦石（干）沉降過程中氧化鋁的損失百分?jǐn)?shù)，%；（A/S）礦鋁土礦石鋁硅比；（A/S）稀赤稀釋赤泥鋁硅比；（A/S）棄赤棄赤泥鋁硅比。4.3.2石灰消耗量計(jì)算M =M-石灰消耗量CaOf-石灰乳有效鈣；V乳- 石灰乳消耗量CaOf-石灰有效鈣；-石灰消化率4.3.3附液氧化鋁及堿損失計(jì)算附液重量X計(jì)算設(shè)噸赤泥的附液量為Xk

22、g,則有：X/(1000+X)=WX =W為棄赤泥含水率附液體積V計(jì)算V=Nk為附液苛性堿濃度，g/lAO為附液氧化鋁濃度，g/l附液氧化鋁及堿損失附液氧化鋁堿損失=VAO附件氧化鋁堿損失VNt4.3.4精液量計(jì)算已知：溶出進(jìn)料量470*2+550+600=2090m3/h,隔膜泵進(jìn)口固含280g/l,溶出礦漿閃蒸量18%、溶出礦漿Nk285g/l,精液Nk172g/l,一次洗液Nk55g/l，粗液固含2g/l,葉濾機(jī)濾餅固含100g/l計(jì)算精液流量溶出礦漿液相體積：（ 2090-2090*(280/1000)/2.8）*(1-18%)=1881*82%=1542m3溶出礦漿=1542m3+溶

23、出赤泥體積 根據(jù)堿平衡有：洗液加入量=粗液量=（溶出液相體積+溶出赤泥體積）+一次洗液-溶出赤泥體積=1542+1489=3031精液量=粗液量-粗液*固含/=3031-3031*2/100=3031-60.6=2970m3/h4.4分解車間4.4.1分解率=（1Rp母/ Rp精）100種子料漿分解率，%；Rp母分解母液Rp值；Rp精精液Rp值。4.4.2分解時(shí)間已知：1、 分解首槽Rp0.78、首槽固含850g/l、立盤附液20%；2、 精液AO190g/l,精液Rp1.10,流量700m3/h3、 分解母液Nk184g/l,AO107g/l,Nc13g/l計(jì)算：1、 根據(jù)鋁酸鈉溶液密度公式計(jì)算分解母液密度=1297kg/m32、 設(shè)首槽每立方漿液加