鋁礦石成分對(duì)氧化鋁生產(chǎn)的影響

1、鋁礦石成分對(duì)氧化鋁生產(chǎn)的影響1. 山西分公司鋁土礦資源概況我國(guó)鋁土礦資源較為豐富，主要集中在山西、河南、貴州、廣西四省，總儲(chǔ)量23.4億噸，其中山西省儲(chǔ)量為9.89億噸，占總儲(chǔ)量的42%。截至2005年上半年，山西分公司已取得采礦權(quán)的鋁土礦區(qū)10個(gè)，保有資源量7029萬噸，其中：A/S 8以上高品位礦1248萬噸(占17.76)；A/S 6.58的中等品位礦石2253萬噸(占32.05)；A/S 6.5以下低品位礦3528萬噸(占50.19)，高品位鋁礦石較少，主要為中低品位的鋁土礦，山西分公司2007年計(jì)劃供礦：老系統(tǒng)拜耳法A/S9.0，AO67%，燒結(jié)法A/S6.5±0.3，AO

2、62%，新系統(tǒng)A/S7.0±0.3 ，AO65%。近年來，我國(guó)氧化鋁企業(yè)為提高產(chǎn)量，降低成本，盡量提高供礦品位，而我國(guó)80%以上的鋁土礦為中低品位，平均鋁硅比僅為5.56，隨著高品位鋁土礦儲(chǔ)量日漸減少，供礦品位不得不下降，結(jié)果引起產(chǎn)量減少，堿耗和礦耗指標(biāo)明顯升高，導(dǎo)致成本升高。因此，需要合理選擇供礦品位，深入研究不同鋁土礦的性質(zhì)特點(diǎn)及雜質(zhì)對(duì)氧化鋁生產(chǎn)的影響，最大程度地發(fā)揮不同品位鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的效益，有效利用有限的鋁土礦資源，成為山西分公司氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)的迫切任務(wù)。2. 山西鋁土礦化學(xué)成分及礦物組成鋁土礦是一種組成復(fù)雜，化學(xué)成分變化很大的礦石。鋁土礦的化學(xué)成分主要為Al2O3、Si

3、O2、Fe2O3、TiO2、H2O，次要成分有S、CaO、MgO、K2O、Na2O、CO2、有機(jī)質(zhì)等，微量成分有Ga、Ge、Nb、Ta、TR、Co、Zr、V、P、Cr、Ni等，鋁土礦的化學(xué)組成及礦物組成取決于鋁土礦礦床的成因，根據(jù)鋁土礦的成因主要有紅土型鋁土礦和沉積型鋁土礦兩大類。紅土型鋁土礦是最主要的鋁土礦礦床，約占鋁土礦總儲(chǔ)量的92%，以三水鋁石為主。沉積型鋁土礦約占鋁土礦總儲(chǔ)量的8%，以一水硬鋁石為主，山西鋁土礦屬一水硬鋁石型，總體特征是高鋁、高硅、低硫低鐵、中低鋁硅比，礦石質(zhì)量差，加工難度大。2006年山西分公司140萬噸拜耳法實(shí)際供礦石化學(xué)成分平均為：AL2O3SiO2Fe2O3Ti

4、O2CaOA/S69.6 7.0 3.0 3.3 1.0 9.94AL2O3含量波動(dòng)范圍在6572%之間，SiO2波動(dòng)范圍在6.07.5%之間，F(xiàn)e2O3含量在24%，TiO2含量在3%左右。礦石A/S11月份最低，為8.94，8月份最高，為10.26，波動(dòng)范圍高達(dá)1.32。主要的礦物組成為：一水硬鋁石，高嶺石，銳鈦礦，赤鐵礦，方解石，石英。2006年礦物組成含量平均為：一水硬鋁石高嶺石銳鈦礦石英方解石赤鐵礦76.214.23.21.11.152.92006年80萬噸拜耳法礦石平均化學(xué)成份為：AL2O3SiO2Fe2O3TiO2CaOA/S66.8 8.9 3.5 3.0 1.5 7.50AL

5、2O3含量波動(dòng)范圍在6568%之間，SiO2波動(dòng)范圍在7.510%之間，F(xiàn)e2O3含量在24%，TiO2含量在2.53%左右。主要的礦物組成為：一水硬鋁石，高嶺石，銳鈦礦，赤鐵礦，方解石，石英。礦物組成含量平均為：一水硬鋁石高嶺石銳鈦礦石英赤鐵礦72.617.23.01.23.5鄭州輕研院2006年為80萬噸石灰拜耳法礦石所做的物相組成為：一水硬鋁石高嶺石伊利石銳鈦礦石英赤鐵礦金紅石方解石72.711.34.72.52.03.20.50.5從以上礦石物相組成來看，山西礦的主要物相為一水硬鋁石和高嶺石，兩者含量之和超過90%，其余礦物含量較少，雜質(zhì)硅主要以高嶺石形態(tài)存在，礦物組成較為單一，但鄭州

6、輕研院分析中有少量伊利石存在。3. 鋁土礦類型決定氧化鋁的生產(chǎn)方法氧化鋁生產(chǎn)過程就是從鋁礦石中提取氧化鋁使之與雜質(zhì)分離的過程。自然界中的鋁礦石類型很多，同一類型的鋁土礦中各種雜質(zhì)的含量各有差異。為了最經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)氧化鋁，不同的鋁礦需采用不同的生產(chǎn)方法。拜耳法只適宜處理高鋁硅比礦石，處理低鋁硅比鋁土礦是不經(jīng)濟(jì)的，這是由于礦石中的SiO2在溶出時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)楹X硅酸鈉，需要消耗昂貴的苛性堿。低品位鋁礦石適宜采用堿石灰燒結(jié)法，這時(shí)礦石的SiO2主要轉(zhuǎn)變?yōu)樵杷徕}，而且使用和消耗的是廉價(jià)的碳酸鈉。特別是我國(guó)一水硬鋁石型鋁硅比低于4的礦石，采用燒結(jié)法生產(chǎn)更為有利。堿石灰燒結(jié)法雖可以處理低鋁硅比鋁土礦，但能耗高

7、，產(chǎn)品質(zhì)量差?；炻?lián)法可以兼有拜耳法和燒結(jié)法的優(yōu)點(diǎn)，有利于充分利用我國(guó)中低品位礦石資源，但其工藝流程復(fù)雜，能耗較高。4.鋁土礦中成分及形態(tài)對(duì)氧化鋁生產(chǎn)的影響4.1礦石粒度的影響孝義礦在常規(guī)的破碎方式下，具有一定的選擇性解理特性，其中粗顆粒礦物的鋁硅比明顯高于細(xì)顆粒礦物的鋁硅比，這與組成礦物一水硬鋁石、高嶺石的物理性質(zhì)一致，即由于一水硬鋁石和高嶺石的硬度不同，礦物在相同的作用力方式下，高嶺石礦物更容易被破碎進(jìn)入細(xì)粒級(jí)產(chǎn)物當(dāng)中，造成細(xì)粒級(jí)礦物的鋁硅比明顯低于粗粒級(jí)礦物的鋁硅比。我們從一車間礦石堆場(chǎng)取回孝義高鋁礦進(jìn)行了不同粒度的分析，將其分為細(xì)中粗三個(gè)粒級(jí)，其中，細(xì)粒級(jí)在小于0.6mm，中粒級(jí)510m

8、m，粗粒級(jí)2040mm，分析結(jié)果如下： 孝義高鋁礦石SiO2Fe2O3AL2O3CaOA/S細(xì)粒礦石0.6mm9.922.5565.41.16.59中粒礦石510mm8.041.4666.318.25粗粒礦石2040mm3.390.8775.60.722.3分析結(jié)果表明，硬度大的大顆粒的礦石氧化鋁含量高，硅含量低，一水硬鋁石含量大，A/S高，達(dá)到22.3，細(xì)顆粒的礦石硅含量較高，A/S低，只有6.59，高嶺石的硬度較小，可以看出，粒度越大，A/S的差值越大。因此如果礦石均化不好，很容易使礦石的A/S產(chǎn)生一定波動(dòng)，利用有用礦物與雜質(zhì)硬度的不同的特點(diǎn)，可以進(jìn)行篩選，選出一部分高品位的礦石。目前,我

9、廠進(jìn)廠礦石粒度在20mm以下，粒度偏大會(huì)增加磨礦的負(fù)荷，使磨機(jī)的產(chǎn)能受到限制，磨礦效率下降，能耗升高，磨礦產(chǎn)品的均勻性變差，對(duì)燒結(jié)法直接影響料漿細(xì)度和燒結(jié)熟料的質(zhì)量。對(duì)拜耳法來說，礦石的粒度越細(xì)，表面積越大，溶出速率增加，氧化鋁的溶出率提高，不同粒級(jí)的礦石溶出效果不同。下圖為不同粒度的山西礦溶出率變化曲線。從右圖中可以看出，各粒級(jí)在不同時(shí)間的溶出率有明顯的差別。粒級(jí)越粗，短時(shí)間內(nèi)效果越差。由此可見，礦石粒度對(duì)氧化鋁生產(chǎn)的重要性，為了保證礦石溶出粒級(jí)要求，提高磨礦效率，可采用多破少磨的方法降低入磨礦石粒度，提高磨機(jī)的產(chǎn)能和產(chǎn)品粒度的均勻性。設(shè)備名稱電機(jī)功率設(shè)計(jì)產(chǎn)能電耗原料磨1000KW50t/h

10、20kwh/t格子磨1250KW55 t/h22.7kwh/t圓錐破碎機(jī)280KW200280 t/hMax 1.4kwh/t資料表明，如礦石粒度由-20mm預(yù)破至-10mm，需增加300kwh圓錐破碎機(jī)一臺(tái)，可將磨機(jī)實(shí)際產(chǎn)能由70t/h提高到100t/h，總電耗相應(yīng)的由17.8降到14.09kwh/t。對(duì)優(yōu)化磨礦工藝，降低生產(chǎn)能耗起到了積極的作用。如礦山能直接將礦石粒度破碎至要求粒度，降低的能耗幅度要更大。經(jīng)實(shí)際考察，要想在原料磨和格子磨入口處添加破碎機(jī)，由于自身重量和用電負(fù)荷不能承受，添加很困難，是否考慮以后再新建磨機(jī)時(shí)，在磨頭設(shè)計(jì)添加破碎機(jī)，在翻車機(jī)后添加破碎機(jī)問題較大，一個(gè)是很難找到合

11、適的地方，二是破碎飛揚(yáng)損失會(huì)很大，需要更進(jìn)一步詳細(xì)的論證。4.2礦石類型的影響我國(guó)一水硬鋁石型鋁土礦比三水鋁石和一水軟鋁石的氧化鋁生產(chǎn)能耗高，主要因?yàn)橐凰蹭X石礦結(jié)構(gòu)致密，一水硬鋁石與脈石礦物嵌布緊密，包裹程度較大，與溶液的接觸條件較差，很難溶出。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我廠氧化鋁生產(chǎn)綜合能耗為33.2GJ/t-AO，而澳大利亞賓加拉廠采用三水鋁石礦生產(chǎn)氧化鋁綜合能耗僅為11.17 GJ/t-AO，希臘圣.尼古拉廠采用一水軟鋁石礦生產(chǎn)綜合能耗14.59 GJ/t-AO。4.3.礦石中AL2O3含量的影響Al2O3含量越高，對(duì)降低鋁土礦消耗越有利，我國(guó)鋁土礦以一水硬鋁石居多，但氧化鋁含量較高，一般在60-70%

12、，較國(guó)外三水鋁石礦的消耗小。對(duì)拜耳法來說，礦石Al2O3含量提高1%，鋁土礦消耗將降低0.02t/t-AO，流程中的雜質(zhì)含量相對(duì)降低，赤泥量降低，堿耗、能耗降低，對(duì)生產(chǎn)的正常運(yùn)行，指標(biāo)的優(yōu)化，起到良好的作用。對(duì)燒結(jié)法來說，熟料中Al2O3含量越高，則熟料折合比越低，赤泥量可以減少，設(shè)備的負(fù)荷可以減輕,產(chǎn)能相應(yīng)的提高。但生料中A/S增大時(shí)，相對(duì)的Fe2O3的含量減少，因此熟料中相應(yīng)的Na2O·Fe2O3和2CaO·SiO2也減少，導(dǎo)致燒成溫度升高，易出現(xiàn)欠燒料。反之，當(dāng)A/S降低，物料雖然易燒，但燒成范圍縮小，熟料窯操作不好控制，還會(huì)造成熟料窯燒結(jié)帶結(jié)圈，下料口堵塞等生產(chǎn)故障

13、。因此，在3.05.0范圍內(nèi)，熟料鋁硅比偏高控制較好。 混聯(lián)法氧化鋁生產(chǎn)中，生料的鋁硅比不可能太高。因?yàn)榘荻ǔ嗄噤X硅比只有2.0左右。如果生料鋁硅比太高，則處理一噸拜耳法赤泥要配入大量的礦石。這樣會(huì)使混聯(lián)法生產(chǎn)氧化鋁的優(yōu)越性顯著降低。4.4.鋁土礦中雜質(zhì)SiO2的影響在堿法生產(chǎn)氧化鋁的過程中，硅是鋁土礦中最有害的雜質(zhì)，溶出時(shí)生成鋁硅酸鈉，引起鋁的損失，增加了堿耗。資料表明：用拜耳法生產(chǎn)氧化鋁，礦石中SiO2 每增加1%，每噸礦石多消耗氫氧化鈉6.6公斤，氧化鋁8.5公斤。SiO2主要以高嶺石狀態(tài)存在與堿液在7095下就可反應(yīng)，作用的速度大于一水硬鋁石，生成鈉硅渣（Na2O.Al2OSiO2.

14、2H2O）進(jìn)入赤泥中，SiO2含量越高，造成Na2OK和Al2O3的損失越大，拜爾法末次洗滌赤泥的N/S約為0.4-0.5，A/S達(dá)到1.3以上，即1kg SiO2消耗0.4-0.5 kgNa2O，1kg SiO2消耗1.3kg以上的氧化鋁，使氧化鋁的回收率降低，產(chǎn)生的赤泥量也相應(yīng)增大，對(duì)赤泥分離洗滌造成不良影響，并在管道和設(shè)備器壁上產(chǎn)生結(jié)疤，降低傳熱效果，妨礙生產(chǎn)正常進(jìn)行，殘留在鋁酸鈉溶液中的SiO2在分解時(shí)會(huì)隨同氫氧化鋁一起析出，影響產(chǎn)品質(zhì)量。因此，生產(chǎn)過程中要控制和減少SiO2的有害作用在燒結(jié)法系統(tǒng)，二氧化硅主要以原硅酸鈣（-CaO.SiO2）的形式進(jìn)入赤泥而外排，當(dāng)SiO2含量升高時(shí)，

15、配鈣量也增加，資料表明，礦石中SiO2 每增加1%，則多消耗石灰石3.5公斤，增大了赤泥量，對(duì)分離、洗滌系統(tǒng)造成一定影響，二次反應(yīng)程度加大，氧化鋁溶出率下降。礦石中以伊利石（KAI2（SI·AI）4O10（OH）2·nH2O）形態(tài)存在的SiO2含量很少，在180以上才與堿液發(fā)生明顯的反應(yīng)，難以用預(yù)脫硅的方法除去，構(gòu)成了對(duì)預(yù)熱器傳熱效率的嚴(yán)重危害，應(yīng)該了解其溶解性質(zhì)。石英化學(xué)活性小，即使在260下也很少與鋁酸鈉溶液反應(yīng)，幾乎對(duì)生產(chǎn)不構(gòu)成危害。4.5鋁土礦中雜質(zhì)TiO2的影響鋁土礦中的含鈦礦物多以金紅石（TiO2）和銳鈦礦（TiO2）存在。銳鈦礦在180時(shí)開始反應(yīng)，而金紅石在2

16、10以上才反應(yīng)，氧化鈦與苛性鈉溶液作用生成鈦酸鈉Na2O·3TiO2·2H2O。鋁土礦中的含鈦礦物使一水硬鋁石在鋁酸鈉溶液中的溶解過程顯著惡化，使氧化鋁溶出率降低，這是因?yàn)樯傻拟佀徕c在一水硬鋁石表面形成一層致密的保護(hù)膜，阻止堿液滲透到礦石內(nèi)使Al2O3不能被溶出。這種鈦酸鈉在鋁酸鈉溶液中形成膨脹的膠體。即有極大的自由面，惡化了赤泥沉降和洗滌性能。因此，在拜耳法生產(chǎn)中TiO2是有害雜質(zhì)，它引起Na2O損失，Al2O3溶出率下降和赤泥沉降性能變壞。在鋁土礦溶出時(shí)添加石灰是消除TiO2危害的有效措施。此時(shí)生成結(jié)晶狀鈦酸鈣CaO·TiO2，羥基鈦酸鈣和含鈦水化石榴石，使

17、一水硬鋁石表面上不再生成鈦酸鈉保護(hù)層。鈦酸鈣質(zhì)松脆多孔，極易脫落，故使Al2O3溶出過程不再受到阻礙，也降低了Na2O的消耗，但鈦酸鈣將在高溫預(yù)熱器上沉積出一層相當(dāng)硬而難以脫除的鈦結(jié)疤，影響設(shè)備傳熱效果給清理工作帶來困難。母液中K2O含量升高，能抑制鈣鈦礦生成，使其結(jié)晶緩慢，結(jié)晶度變差，從而減輕鈦結(jié)疤的堅(jiān)硬程度，對(duì)鈦結(jié)疤的清理起到好的作用，母液中Ns能加速鈣鈦礦的生成并使其結(jié)晶完整致密，因此，混聯(lián)法生產(chǎn)中，必須采取排硫措施，以減輕鈦結(jié)疤的清理難度。礦石中鈦含量的升高，將使燒結(jié)法和拜耳法生產(chǎn)中的石灰消耗增大，赤泥量增大，影響沉降性能。我廠140萬噸拜耳法壓煮器結(jié)疤成分如下：名稱SFACNTRa1

18、06預(yù)熱結(jié)疤10516011.801.2421.8029.814.044.36Ra212預(yù)熱結(jié)疤1801905.270.8016.0020.7014.2325.00Ra114反應(yīng)結(jié)疤2402506.6556.8013.0012.305.762.78Ra215反應(yīng)結(jié)疤2502557.0342.3014.4017.307.883.52從結(jié)疤的成分上看，低溫預(yù)熱結(jié)疤（105160）主要鈣霞石型含水鋁硅酸鈉，高溫預(yù)熱結(jié)疤（180190）主要為鈣鈦礦，反應(yīng)結(jié)疤主要為赤鐵礦。4.6鋁土礦中雜質(zhì)Fe2O3的影響山西鋁土礦中鐵主要以赤鐵礦形式存在，有時(shí)有少量的針鐵礦，廣西平果鋁土礦中鐵主要以針鐵礦形式存在，在

19、拜耳法溶出過程中，赤鐵礦不與苛性堿反應(yīng)，在300下仍是穩(wěn)定的，針鐵礦具有高分散性，不穩(wěn)定，與一水硬鋁石發(fā)生同晶置換，針鐵礦中Fe被AL取代，形成鋁針鐵礦，其中的Al2O3很難被溶出，造成氧化鋁和堿的損失，使赤泥的沉降和壓縮性能變壞，提高溫度和添加石灰可以促使針鐵礦轉(zhuǎn)變?yōu)槌噼F礦，赤鐵礦被看作是一種有利的鐵礦物，而針鐵礦則是一種不利的化合物。在燒結(jié)法中，鐵含量直接影響著熟料的燒成溫度和燒成溫度范圍，生料中的Fe2O3是燒結(jié)熟料時(shí)的主要礦化劑，起降低燒結(jié)溫度和熟料熔融溫度的作用。生料燒結(jié)溫度隨著F/A比的提高而下降。一般來說生料F/A控制在0.080.12范圍內(nèi)較好，鋁土礦配料的F/A應(yīng)大于0.08

20、，這樣有利于熟料燒結(jié)成塊，同時(shí)也有利于熟料窯的“掛窯皮”。鐵鋁比過高，會(huì)使燒結(jié)溫度范圍變窄，熟料窯操作困難。 鋁土礦中的Fe2O3含量對(duì)混聯(lián)法生產(chǎn)影響較大，2006年老系統(tǒng)高鋁Fe2O3含量2.95%，普鋁Fe2O3含量5.0%，當(dāng)高鋁Fe2O3含量增加1%時(shí)，經(jīng)計(jì)算，普鋁Fe2O3含量將降低3%左右，因此，合理組織鐵含量較高的高鋁礦供給混聯(lián)法拜耳法系統(tǒng)，可以解決燒結(jié)法系統(tǒng)由于鐵含量低造成的熟料燒結(jié)困難問題，改善熟料燒結(jié)質(zhì)量。4.7. 鋁土礦中雜質(zhì)CaO的影響在拜耳法生產(chǎn)中，CaO主要來源于鋁土礦和許多作業(yè)環(huán)節(jié)的外部添加。礦石中的少量石灰石在礦漿濕磨條件下可完全分解，生成3CaO·A

21、l2O3·6H2O和Na2CO3，高溫下，3CaO·Al2O3·6H2O被分解，最終發(fā)生反苛化反應(yīng)，增大了Na2CO3濃度，降低了循環(huán)效率。礦石中碳酸鹽是拜耳法中Na2CO3積累的主要根源，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在拜耳法每一循環(huán)中，由于碳酸鹽分解，Na2CO3含量增加2%以上，另外由于吸收空氣中的CO2，也使Na2CO3含量增加0.20.3%，一般含CaO2.5%的鋁土礦不適于拜耳法生產(chǎn)。我廠高鋁礦中的CaO去年平均1.17%,能滿足生產(chǎn)需要。在拜耳法溶出一水硬鋁石型鋁土礦時(shí)，為了提高氧化鋁的溶出率，降低堿耗，克服TiO2的有害作用，要添加石灰，往鋁酸鈉溶液中添加石灰將引起水化

22、石榴石的生成。還可以起到活化一水硬鋁石的作用。因生成的水化石榴石比鈉硅渣更易脫離礦粒表面，使堿液能很好地滲透到礦石表面，強(qiáng)化溶出過程，改善沉降性能。4.8. 鋁土礦中雜質(zhì)MgO的影響鋁土礦中常含有或多或少的MgO，MgO在常壓下不與堿液反應(yīng)，高溫過程中，能使硅礦物的反應(yīng)率降低，使鈉硅渣在溶液中的SiO2的平衡濃度升高，結(jié)晶度變差，引起赤泥沉降性能變壞。但MgO的存在，可使赤泥的鈉硅比有所降低，主要部分Mg進(jìn)入鈉硅渣晶格，置換出部分鈉，因此適量MgO的存在對(duì)降低堿耗有利。4.9. 鋁土礦中含硫礦物的影響鋁土礦中主要的含硫礦物是黃鐵礦、白鐵礦和膠黃鐵礦，山西鋁土礦硫含量較低。黃鐵礦在180開始被堿

23、液分解，并隨溫度和堿液濃度的提高而加劇，造成Na2O的損失，當(dāng)溶液中硫含量由0.5g/l提高4.0g/l后，會(huì)使鋼材受到嚴(yán)重腐蝕，增加溶液中鐵含量，尤其是以Na2CO3.2Na2SO4復(fù)鹽析出，在蒸發(fā)器和溶出器內(nèi)結(jié)疤，降低傳熱系數(shù)。溶液中硫含量增加還能使礦漿的磨制和分級(jí)受到影響，赤泥沉降性能變差。鋁土礦中硫含量超過0.7%0.8%，就能導(dǎo)致氧化鋁品位因鐵的污染而下降。因此拜耳法要求礦石中的硫含量低于0.7%。燒結(jié)法熟料中的負(fù)二價(jià)硫S-2指以Na2S和FeS等化合物形態(tài)存在硫，對(duì)熟料質(zhì)量影響較大，生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)證明：S-2含量 0.32%的熟料是黑心多孔的，質(zhì)量好；而黃心熟料或粉狀黃料S-2含量小于0

24、.32%，特別是小于0.1%時(shí)，在各方面的性能都比較差。熟料中以Na2SO4形態(tài)存在的硫（SNS）對(duì)燒結(jié)法產(chǎn)生是有害的。 煤粉質(zhì)量對(duì)熟料質(zhì)量有較大的影響，在熟料燒結(jié)過程中，煤粉的灰分和硫幾乎全部進(jìn)入熟料之中，正常情況下，煤灰使熟料的鋁硅比比生料低0.20.3，堿比低0.020.05。煤粉灰分大將使熟料質(zhì)量和燒結(jié)窯操作受到影響。煤粉中的硫經(jīng)過燃燒后，與生料中的堿作用生成硫酸鈉，為了減少硫酸鈉的危害，要求燃煤（油）含硫小于0.7。燒結(jié)法中采用生料加煤的方法排除流程中積累的硫酸鈉，通過生料加煤，使熟料中的硫大部分被還原成二價(jià)硫化物（FeS.CaS）及SO2狀態(tài)，從赤泥中排除，減緩了生產(chǎn)過程中硫酸鈉的

25、積累，而且由于Fe2O3被還原成FeO或FeS，減少了Fe2O3的配堿量，降低了堿耗。拜耳法除硫的方法有給鋁酸鈉溶液中鼓入空氣，使硫氧化成硫酸鈉，在溶液蒸發(fā)時(shí)析出，再就是添加除硫劑氧化鋅和氧化鋇，使成為硫化鋅析出，同時(shí)氧化鋇還可以同時(shí)脫去溶液中的SO42-、CO32-和SiO32-離子。4.10. 鋁土礦中有機(jī)物的影響三水鋁石礦和一水軟鋁石礦常含有0.2%0.4%的有機(jī)物，而一水硬鋁石礦含量較少，一般在0.05%0.1%之間。礦石中有機(jī)物對(duì)燒結(jié)法和混聯(lián)法生產(chǎn)影響不大，可通過燒結(jié)過程除去。在拜耳法生產(chǎn)中，部分有機(jī)物在溶出過程中進(jìn)入溶液，并被分解形成可溶性鈉的有機(jī)化合物，當(dāng)有機(jī)物含量達(dá)到一定程度后

26、，就會(huì)降低溶液的產(chǎn)出率，干擾種分時(shí)氫氧化鋁顆粒的附聚，使溶液和氫氧化鋁帶色，焙燒時(shí)氫氧化鋁顆粒變細(xì)，氧化鋁中的堿含量上升，并使溶液的密度、黏度升高，容易起泡。消除有機(jī)物的主要方法有向鋁酸鈉溶液中鼓入空氣并提高溫度以加強(qiáng)其氧化和分解，向蒸發(fā)母液中添加石灰進(jìn)行吸附，向蒸發(fā)母液中添加草酸鈉晶種，使有機(jī)物結(jié)晶析出。4.11. 鋁土礦中附水的影響鋁土礦中附水增加，使礦石消耗增加，能耗上升，物料流量增大，因此，水分含量應(yīng)越低越好。經(jīng)計(jì)算，鋁土礦附水提高1%，新老系統(tǒng)礦石單耗將增加0.022t/t-AO和0.02t/t-AO，蒸汽費(fèi)用增加0.57元/t-AO 和0.45元/t-AO。5.礦石A/S的變化對(duì)氧

27、化鋁產(chǎn)量、堿耗、能耗和成本的影響分析5.1老系統(tǒng)礦石A/S的變化對(duì)氧化鋁各項(xiàng)消耗的影響以2007年的市場(chǎng)價(jià)和計(jì)劃價(jià)分別對(duì)各項(xiàng)消耗進(jìn)行了計(jì)算。下面為礦石A/S由10.45降到8.45時(shí)各項(xiàng)消耗的變化（見附表1）在拜耳法和溶出磨下料量保持不變，其他指標(biāo)穩(wěn)定的前提下，經(jīng)計(jì)算知，礦石A/S 10.458.45時(shí)，高鋁礦石單耗分別為1.08t、1.11t和1.15t，高鋁礦單耗上升0.07 t；堿耗分別為77.48Kg、77.79 Kg和80.21Kg；堿耗上升2.73 Kg；按市場(chǎng)價(jià)計(jì)算費(fèi)用分別為708.21元、714.98元和724.2元，費(fèi)用上升了16元/ t-AO。按計(jì)劃價(jià)計(jì)算費(fèi)用分別為649.

28、93元，655.01元，662.59元，費(fèi)用上升了12.66元/ t-AO。5.2. 80萬噸拜耳法系統(tǒng)礦石A/S的變化對(duì)氧化鋁各項(xiàng)消耗的影響以2007年的市場(chǎng)價(jià)和計(jì)劃價(jià)分別對(duì)各項(xiàng)消耗進(jìn)行了計(jì)算。下面為礦石A/S由8.49降到6.49時(shí)各項(xiàng)消耗的變化（見附表2），在拜耳法溶出進(jìn)料量保持889.6M3/H時(shí)，當(dāng)?shù)V石A/S由8.49變化到6.49時(shí)，經(jīng)計(jì)算知，由于礦石A/S的降低導(dǎo)致年氧化鋁產(chǎn)量降低了3.93萬噸，鋁土礦消耗增加0.26t/t-AO，堿耗增加68.28Kg/ t-AO，按市場(chǎng)價(jià)計(jì)算費(fèi)用增加191.25元/ t-AO，按計(jì)劃價(jià)計(jì)算費(fèi)用增加了156.5元/ t-AO。再者，進(jìn)廠礦石品位

29、及成分的波動(dòng)，使生產(chǎn)組織難度加大，工人操作崗位困難，指標(biāo)難以控制，對(duì)燒結(jié)法來說，生料A/S的波動(dòng)，使配堿、配鈣量頻繁調(diào)整，生產(chǎn)控制難度增大，拜耳法的配鈣量、堿液量也需要隨時(shí)調(diào)整，對(duì)穩(wěn)定生產(chǎn)造成了很大的麻煩。附表1 老系統(tǒng)礦石A/S變化對(duì)產(chǎn)量和消耗的影響按2007年2月份市場(chǎng)價(jià)計(jì)算名稱方案一方案二方案三計(jì)算條件礦石A/S10.44 9.45 8.43 溶出磨下料量279.4t/h279.4t/h279.4t/h高壓溶出進(jìn)料量809m3/h809m3/h809m3/h溶赤A/S1.921.921.92N/S0.4550.4550.455溶出苛性比1.431.431.43熟料A/S3.493.363

30、.18拜燒比1.351.351.38碳種比1.31.221.09計(jì)算結(jié)果名稱單位計(jì)算結(jié)果價(jià)格費(fèi)用(元)計(jì)算結(jié)果變化費(fèi)用(元)費(fèi)用增減計(jì)算結(jié)果變化費(fèi)用(元)費(fèi)用增減年產(chǎn)量萬噸142.41 140.46 -1.95 136.20 -4.26 消耗:0.00 0.00 高鋁礦t/t1.08 259.97 281.33 1.11 0.03 289.34 8.01 1.15 0.03 297.79 8.45 普鋁礦t/t0.54 201.56 108.00 0.50 -0.03 101.74 -6.27 0.47 -0.03 94.80 -6.93 堿耗kg/t77.48 1.12 87.08 77.7

31、9 0.31 87.43 0.35 80.21 2.42 90.15 2.72 大塊灰石t/t0.57 91.83 51.89 0.55 -0.01 50.77 -1.12 0.54 -0.02 49.18 -1.59 小塊灰石t/t0.03 91.83 2.55 0.07 0.05 6.71 4.16 0.12 0.05 11.40 4.69 焦炭kg/t32.63 0.71 23.14 31.93 -0.70 22.64 -0.50 30.93 -1.00 21.93 -0.71 配煤kg/t110.69 0.41 45.83 112.62 1.93 46.62 0.80 114.87 2

32、.25 47.55 0.93 燒成煤kg/t258.82 0.42 108.39 262.02 3.20 109.74 1.34 265.99 3.96 111.39 1.66 合計(jì)708.21 714.98 6.77 724.20 9.22 按2007年計(jì)劃價(jià)計(jì)算計(jì)算結(jié)果名稱單位計(jì)算結(jié)果價(jià)格費(fèi)用(元)計(jì)算結(jié)果變化費(fèi)用(元)費(fèi)用增減計(jì)算結(jié)果變化費(fèi)用(元)費(fèi)用增減年產(chǎn)量萬噸142.41 140.46 -1.95 136.20 -4.26 消耗:0.00 0.00 高鋁礦t/t1.08 209.81 227.05 1.11 0.03 233.51 6.46 1.15 0.03 240.33 6.8

33、2 普鋁礦t/t0.54 201.56 108.00 0.50 -0.03 101.74 -6.27 0.47 -0.03 94.80 -6.93 堿耗kg/t77.48 1.21 93.54 77.79 0.31 93.91 0.38 80.21 2.42 96.83 2.92 大塊灰石t/t0.57 90.35 51.05 0.55 -0.01 49.95 -1.10 0.54 -0.02 48.39 -1.56 小塊灰石t/t0.03 90.35 2.51 0.07 0.05 6.60 4.09 0.12 0.05 11.21 4.61 焦炭kg/t32.63 0.70 22.87 31

34、.93 -0.70 22.37 -0.49 30.93 -1.00 21.67 -0.70 配煤kg/t110.69 0.39 42.76 112.62 1.93 43.51 0.74 114.87 2.25 44.38 0.87 燒成煤kg/t258.82 0.39 102.15 262.02 3.20 103.41 1.26 265.99 3.96 104.97 1.56 合計(jì)649.93 655.01 5.08 662.59 7.59 附表2 新系統(tǒng)礦石A/S變化對(duì)產(chǎn)量和消耗的影響按2007年2月份市場(chǎng)價(jià)計(jì)算名稱方案一方案二方案三條件礦石A/S 7.49礦石A/S 8.49礦石A/S 6

35、.49高壓溶出進(jìn)料量889.6889.6889.6名稱單位計(jì)算結(jié)果價(jià)格費(fèi)用(元)計(jì)算結(jié)果變化費(fèi)用(元)費(fèi)用增減計(jì)算結(jié)果變化費(fèi)用(元)費(fèi)用增減年產(chǎn)量萬噸80.60 82.26 1.66 78.33 -2.27 消耗:鋁土礦t/t2.12 259.97 552.07 2.02 -0.10 525.78 -26.30 2.28 0.15 591.91 39.84 石灰石t/t0.41 91.83 37.38 0.39 -0.02 35.60 -1.78 0.44 0.03 40.07 2.70 堿耗kg/t208.73 1.78 372.10 181.31 -27.42 323.22 -48.88

36、247.59 38.86 441.38 69.28 燒石灰煤氣m3/t65.07 0.32 20.82 61.97 -3.10 19.83 -0.99 69.77 4.70 22.32 1.50 合計(jì)982.37 904.43 -77.95 1095.68 113.31 按2007年計(jì)劃價(jià)計(jì)算新系統(tǒng)礦石A/S變化對(duì)產(chǎn)量和消耗的影響名稱方案一方案二方案三條件礦石A/S 7.49礦石A/S 8.49礦石A/S 6.49高壓溶出進(jìn)料量889.6889.6889.6名稱單位計(jì)算結(jié)果價(jià)格費(fèi)用(元)計(jì)算結(jié)果變化費(fèi)用(元)費(fèi)用增減計(jì)算結(jié)果變化費(fèi)用(元)費(fèi)用增減年產(chǎn)量萬噸80.60 82.26 1.66 78

37、.33 -2.27 消耗:鋁土礦t/t2.12 209.81 445.55 2.02 -0.10 424.33 -21.22 2.28 0.15 477.70 32.15 石灰石t/t0.41 90.35 36.77 0.39 -0.02 35.02 -1.75 0.44 0.03 39.43 2.65 堿耗kg/t208.73 1.46 303.70 181.31 -27.42 263.81 -39.89 247.59 38.86 360.24 56.54 燒石灰煤氣m3/t65.07 0.29 19.10 61.97 -3.10 18.19 -0.91 69.77 4.70 20.48 1

38、.38 合計(jì)805.13 741.35 -63.78 897.85 92.72 鋁土礦中各成分對(duì)氧化鋁生產(chǎn)的影響對(duì)照表燒結(jié)法礦石粒度AL2O3SiO2TiO2Fe2O3粒度偏大會(huì)增加磨礦的負(fù)荷，使磨機(jī)的產(chǎn)能受到限制，磨礦效率下降，能耗升高，磨礦產(chǎn)品的均勻性變差，直接影響料漿細(xì)度和燒結(jié)熟料的質(zhì)量。熟料中Al2O3含量越高，熟料折合比越低，赤泥量減少，設(shè)備的負(fù)荷減輕,產(chǎn)能提高。生料中A/S增大時(shí)，相對(duì)的Fe2O3的含量減少，熟料中相應(yīng)的Na2OFe2O3和2CaOSiO2減少，導(dǎo)致燒成溫度升高，易出現(xiàn)欠燒料。當(dāng)A/S降低，物料雖然易燒，但燒成范圍縮小，熟料窯操作不好控制，還會(huì)造成熟料窯燒結(jié)帶結(jié)圈，

39、下料口堵塞等生產(chǎn)故障。在3.05.0范圍內(nèi)，熟料鋁硅比偏高控制較好。二氧化硅主要以原硅酸鈣（-CaO.SiO2）的形式進(jìn)入赤泥而外排，當(dāng)SiO2含量升高時(shí)，配鈣量也增加，礦石中SiO2 每增加1%，則多消耗石灰石3.5公斤，增大了赤泥量，對(duì)分離、洗滌系統(tǒng)造成一定影響，二次反應(yīng)程度加大，氧化鋁溶出率下降。礦石中鈦含量的升高，將使燒結(jié)法生產(chǎn)中的石灰消耗增大，赤泥量增大，影響沉降性能。鐵含量直接影響著熟料的燒成溫度和燒成溫度范圍，起降低燒結(jié)溫度和熟料熔融溫度的作用。生料燒結(jié)溫度隨著F/A比的提高而下降。一般來說生料F/A控制在0.080.12范圍內(nèi)較好，鋁土礦配料的F/A應(yīng)大于0.08，這樣有利于熟

40、料燒結(jié)成塊，同時(shí)也有利于熟料窯的“掛窯皮”。鐵鋁比過高，會(huì)使燒結(jié)溫度范圍變窄，熟料窯操作困難。純拜耳法礦石的粒度越細(xì)，表面積越大，溶出速率增加，氧化鋁的溶出率提高，不同粒級(jí)的礦石溶出效果不同,但會(huì)增加沉降分離的負(fù)擔(dān)。礦石Al2O3含量提高1%，鋁土礦消耗將降低0.02t/t-AO，流程中的雜質(zhì)含量相對(duì)降低，赤泥量降低，堿耗、能耗降低，對(duì)生產(chǎn)的正常運(yùn)行，指標(biāo)的優(yōu)化，起到良好的作用。礦石中SiO2 每增加1%，每噸礦石多消耗氫氧化鈉6.6公斤，氧化鋁8.5公斤。SiO2與堿液在7095下就可反應(yīng)，生成鈉硅渣（Na2O.Al2OSiO2.2H2O）進(jìn)入赤泥中，SiO2含量越高，造成Na2OK和Al2

41、O3的損失越大，拜爾法末次洗滌赤泥的N/S約為0.4-0.5，A/S達(dá)到1.3以上，即1kg SiO2消耗0.4-0.5 kgNa2O，1kg SiO2消耗1.3kg以上的氧化鋁，使氧化鋁的回收率降低，產(chǎn)生的赤泥量也相應(yīng)增大，對(duì)赤泥分離洗滌造成不良影響，在管道和設(shè)備器壁上產(chǎn)生結(jié)疤，降低傳熱效果，殘留在鋁酸鈉溶液中的SiO2會(huì)隨同氫氧化鋁一起析出，影響產(chǎn)品質(zhì)量。以伊利石形態(tài)存在的SiO2含量很少，難以用預(yù)脫硅的方法除去，構(gòu)成了對(duì)預(yù)熱器傳熱效率的危害，。石英化學(xué)活性小，幾乎對(duì)生產(chǎn)不構(gòu)成危害。氧化鈦與苛性鈉溶液作用生成鈦酸鈉Na2O3TiO22H2O。在一水硬鋁石表面形成一層致密的保護(hù)膜，阻止堿液滲透到礦石內(nèi)使Al2O3不能被溶出，使一水硬鋁石在鋁酸鈉溶液中的溶解過程顯著惡化，使氧化鋁溶出率降低。鈦酸鈉在鋁酸鈉溶液中形成膨脹的膠體。有極大的自由面，惡化了赤泥沉降和洗滌性能。在拜耳法生產(chǎn)中TiO2是有害雜質(zhì)，它引起Na2O損失，Al2O3溶出率下降和赤泥沉降性能變壞。添加石灰是消除TiO2危害的有效措施赤鐵礦不與苛性堿反應(yīng)，在300下仍是穩(wěn)定的，針鐵礦具有高分散性，不穩(wěn)定，與一水硬鋁石發(fā)生同晶置換，形成鋁針鐵礦，其中的Al2O3很難被溶出，造成氧化鋁和堿的損失，使赤泥的沉降和壓縮性能變壞