氧化铝生产工艺资料

氧化铝生产工艺资料 第一节 氧化铝工业发展概况 一、铝工业发展史 世界氧化铝工业有着百多年的历史。法国萨林德厂被认为是氧化铝工业的诞生地。第一个氧化铝工业生产方法------烧结法就是1856---1860年在这里研究出来的。1858年吕.查得里提出铝土矿——苏打烧结法生产氧化铝。由于在烧结过程中铝土矿中的AlO、SiO将与苏打反应，生成不溶性铝硅酸232 钠，造成氧化铝和苏打大量损失。1880年由米.尤列尔提出往苏打、铝土矿炉料中添加石灰，以至发展成为今天的碱—石灰烧结法。添加石灰，使得烧结过程不生成或少生成铝硅酸钠，大大减少了氧化铝和苏打的损失。这一方法是目前处理高硅铝土矿生产氧化铝的主要工业生产方法。1889~1892年奥地利人K.J拜耳发明了用苛性碱溶液直接浸出铝土矿生产氧化铝的拜耳法，为氧化铝大规模生产和迅速发展开辟了道路。此法用在处理低硅铝土矿，特别是处理三水铝石型优质铝土矿，其经济效果远非其他生产方法所能比拟。 烧结法和拜耳法是目前生产氧化铝的主要工业方法。 二、世界铝工业发展情况 1904年世界氧化铝产量仅为1000吨，1941年已达100万吨。到1987年世界上有25个国家的41个公司82家氧化铝厂生产氧化铝，已经在生产着和 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 投产的氧化铝厂的总年产能力为4300万吨。主要的氧化铝生产国家有澳大利亚、美国、苏联、牙买加、日本、南斯拉夫、西德、法国、苏里南和加拿大。国外生产氧化铝绝大多数采用拜耳法，其次是烧结法和联合法。 1998年全世界生产氧化铝为4836万吨。 多年来国外氧化铝生产在改革工艺流程，降低能耗，研制高效能、低消耗的大型专用设备;探索资源的综合利用;提高产品质量，增加产品品种;检测 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ，控制自动化等方面都取得了很大的进展。欧洲和日本的氧化铝生产产品以粉状氧化铝为主，美洲以生产砂状为主。氧化铝产品主要供应电解铝生产主要原料，一吨电解金属铝需要两吨氧化铝。1988年在铝产量为1450万吨左右，仅次于钢铁产量，居各种有色金属首位。世界许多国家正大力发展氧化铝工业，氧化铝除主要供电解炼铝用以外，在其它工业部门也得到了 广泛应用，非炼铝用氧化铝属于多品种氧化铝。 三、我国铝工业发展情况 我国铝工业发展非常迅速，对铝的需求越来越大。到2000年我国铝产 量达到180万吨，自1954年仅有山东铝厂(501厂)，1958年后相继建郑州 铝厂(503厂)、贵州铝厂(302厂)，1978年建山西河津铝厂，1990年建广 西平果铝厂、焦作铝厂等。这些氧化铝厂都有一定规模和产量。山东铝厂 52万吨/年，郑州铝厂80万吨/年，贵州铝厂50万吨/年，河津铝厂120万 吨/年，平果铝厂40万吨/年，焦作铝厂30万吨/年，各厂都在相继改造和 扩建，现总产氧化铝每年在400万吨以上。中小铝厂凯里氧化铝厂年产氢氧 化铝4.6万吨，我公司正在建设5万吨/年氧化铝。 氧化铝产量远远满足不了我国电解铝厂的需要，每年都进口大批氧化铝。氧化铝产量和品种不断的增加。根据我国铝土矿资源的特点和生产现状，我氧化铝工业必须发展自己的技术。我国采用并发展了烧结法，首创了混联联合法。氧化铝总回收率和碱耗与国外同类工厂相比达到了先进水平，并用最经济的方法，从循环母液中回收金属镓。当前，我国氧化铝工业的主要技术发展方向，继续发展具有我国特点的烧结法和联合法生产工艺;采用间接加热强化溶出、流态化焙烧等新技术和新设备。 我国的铝工业将形成技术先进、布局合理以及科研、 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 、设备制造、 施工配套完整的铝工业体系。 第一章 氧化铝的生产原理和方法 一、氧化铝水合物 氧化铝水合物是构成自然界各种类型铝土矿的主要成分，也可以用人工 方法制取。 结晶的氧化铝水合物通常按所含结晶水数目不同分为:三水型AlO和23 一水型AlO两类。 23 三水型氧化铝的同类异晶体包括:三水铝石，拜耳石和诺水铝石(或称 新三水铝石)。 一水型氧化铝的同类异晶体则包括:一水软铝石，一水硬铝石。 氧化铝水合物的分类如表1-1。 氧化铝水合物的分类及其表示符号 表1-1 类 别 组 成 名 称 常 用 符 号 或AlO3HO 三水铝石 Al(OH)323?2三 水 型 拜耳石 β-Al(OH)或β-AlO3HO 323?2 AlOHO 23?2 诺水铝石(或 氧 化 铝 β′-Al(OH)或β′-AlO3HO 323?2 新三水铝石) 一 水 型 一水软铝石 γ-AlOOH或γ- AlO3HO23?2 AlOHO 23?2 氧 化 铝 一水硬铝石 α-AlOOH或α- AlO3HO23?2 拟薄水铝石 nHO(n=1.4~2.0) α-,2AlO23 铝 胶 AlOnHO 23?2 无定型铝胶 nHO(n=3~5) ,2AlO23 1.三水铝石 三水铝石是天然三水铝石型铝土矿的主要成份，它是氧化铝生产中从铝土矿提炼氧化铝的中间产品，工业上称之为普通氢氧化铝(俗称氢氧化铝)。 三水铝石在热液中脱水后可转变成为一水软铝石，转变温度为160~230?，如在碱中可加速其转变，温度可降至120?。三水铝石在空气中加热会发生一系列的脱水和晶型转变。而在1000~1200?高温下最终都能 转变成为 α-AlO，三水铝石是典型的两性化合物，能较快的溶于酸及碱液中，如与23 硫酸作用生成相应的硫酸盐: 2Al(OH)，3HSO=Al(SO4)，6HO 324232 在苛性碱溶液中则生成铝酸钠: Al(OH)，NaOH=NaAl(OH) 34 2.一水软铝石 一水软铝石是构成自然界中一水软铝石型铝土矿的主要成份。这种氧化铝水合物也可人工制得。如在溶出器中以200?左右的温度把三水铝石在水 介质中溶出，可得一水软铝石。介于三水铝石与一水硬铝石之间。 3.一水硬铝石 一水硬铝石是构成自然界中一水硬铝石型铝土矿的主要成分，人工制造 一水硬铝石是比较困难的。 4.铝胶 自然界中存在的铝胶主要在铝土矿形成时起重要作用，它是一种介稳状 态物，以后再结晶成三水铝石。 人工制造铝胶的方法很多。如低温中铝盐溶液可得无定型铝胶，无定型 铝胶属于胶体，含有不定量的水分。另一方法沉淀出来的铝胶叫拟薄水铝石 也称假一水软铝石，带1~2个分子的结晶水，颗粒极细，它经过老化作用， 可以转变成拜耳石和三水铝石。铝胶可作为生产活性氧化铝和石油化工用催 化剂的原料。 第一节 氧化铝和铝矿 烧结法和拜耳法是目前工业生产氧化铝的主要方法。 国外生产氧化铝绝大多数采用拜耳法生产氧化铝～中国结合自己的资源情况～首创了拜耳-烧结混联法～极大地提高了氧化铝的总回收率。随着生产技术的不断提高～石灰拜耳法、选矿拜耳法等一些新的生产方法不断被应用到生产中来。 一、、氧化铝的特性 存在于自然界中的氧化铝称为刚玉,α-AlO,～是在火23山爆发过程中形成的。它在岩石中呈无色的结晶～也可与其他氧化物杂质,氧化铬和氧化铁等,染,形,成带色的结晶～红色的叫红宝石～蓝色的叫蓝宝石。 工业氧化铝是各种氧化铝水合物经加热分解的脱水产物～按照它们的生成温度可以分为低温氧化铝和高温氧化铝两类。 通常电解炼铝用的氧化铝是α-AlO和γ-AlO的混合2323物。α-AlO它属六角晶系～由于有完整坚固的晶格～所以23 它是所有氧化铝同质异晶体中化学性最稳定的一种～在酸或 碱液中不溶解。γ-AlO属于立方晶系～具有很大的分散性～23 化学性质较为活泼～易与酸或碱溶液作用。 氧化铝的化学纯度 成品氧化铝除主要成分是AlO外～往往含有少量的23 SiO、FeO、NaO和HO等杂质。 22322 氧化铝中残存的结晶水以灼减表示～它也是有害杂质。 因为水与电解质中的AlF作用而生成HF～造成了氟盐的损3 失～并且污染了环境。此外～当灼减高或吸湿后的氧化铝与 高温熔融的电解质接触时～则会引起电解质暴溅～危及操作 人员的安全。 氧化铝质量的分级根据 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 YS/7274-1998分为4个等 级～如表1-2所示。 表1-2氧化铝质量等级标准 级别 牌号 Al2O3,%, SiO2,%, Fe2O3,%, Na2O,%, 灼减,%, 一级 Al2O3-1 ?98.6 ?0.02 ?0.02 ?0.50 ?1.0 二级 Al2O3-2 ?98.4 ?0.04 ?0.03 ?0.60 ?1.0 三级 Al2O3-3 ?98.3 ?0.06 ?0.04 ?0.65 ?1.0 四级 Al2O3-4 ?98.2 ?0.08 ?0.05 ?0.70 ?1.0 氧化铝的物理性质用于表征氧化铝物理性质的指标有: 安息角、α-AlO含量、容量、粒度和比表面积以及磨损指23 数等。 二、铝土矿 地壳中铝的平均含量为8.7%左右～折合成氧化铝为 16.4%～仅次于氧和硅～居于第三位～在金属元素中位于第 一位。由于铝的化学性质活泼～它在自然界中以化合物状态 存在。地壳中的含铝矿物约有250种左右～其中约40%是各 种铝硅酸盐～最重要的含铝矿物只有14-15种～而铝土矿就是目前氧化铝生产的主要矿石资源～世界上生产的氧化铝95%左右是从铝土矿中提炼出来的。 评价铝土矿的质量不仅看它的化学成分、铝硅比的高低～而且还要看铝矿的类型。铝土矿中氧化铝的含量通常在45%-75%之间。铝土矿中的二氧化硅是碱法,尤其是拜耳法,生产氧化铝过程中最有害的杂质。我们通常把铝土矿中的氧化铝与二氧化硅的重量之比值称为铝土矿的铝硅比～以符号A/S表示。氧化铝生产要求铝土矿的铝硅比和氧化铝含量越高越好～因为铝硅比氧化铝含量对氧化铝厂的技术经济指标影响很大。处理铝硅比低的铝土矿较处理铝硅比高的铝土矿在工艺上要复杂得多～并且单位产品的投资及生产成本要高。 铝土矿的外观和物理化学性质变化很大～因其矿物组成和化学成分不同而异～三水铝石型多呈松散碎屑状～而一水硬铝石主要为石质块状～矿石结构有土状、致密状与豆鲕状铝土矿可以具有从白色到赭色之间的很多颜色。一般含铁高的呈红色～含铁低的呈灰白色、黄褐色及褐色～硬度变动于1-9之间。 我国铝土矿资源较为丰富～其特点是高铝、高硅、低铁～大部分为一水硬铝型铝土矿～铝硅比多数4.0-7.0之间～在10.0以上的优质铝土矿较少。 二、其它铝矿石 除铝土矿外，已用于工业生产的铝矿石有明矾石和霞石。高岭土与粘土 中的氧化铝含量虽低，但在自然界分布很广。 1.明矾石矿 主要成份是明矾石(NaK)SOAl(SO)4Al(OH),此外还含有大量的氧?24?33?3 化硅和氧化铁。由于明矾石含有氧化铝、钾、硫等有价值成分，故可综合处 理以生产氧化铝、硫酸、钾肥等。我国温州化工厂就利用明矾石矿，采用还 原热解法生产氧化铝，硫酸钾和硫酸的综合化工厂。 2.霞石 其成分为(NaK)OAlO2SiO，常与长石、磷灰石等矿物伴生。经过选?2?23?2 矿后所得霞石精矿，氧化铝含量虽低，但可以综合利用以生产氧化铝、碱、 水泥等。我国云南个旧市和四川南江县发现了霞石资源，其储量大，质量好。 3.高岭土和粘土 分布最广泛的含铝原料，其主要成分都是AlO2SiO2HO。但粘土中23?2?2 CaOMgOFeO和石英等杂质含量较多，而高岭土中杂质含量较少。含铁低的??23 粘土是酸法生产氧化铝和电热法生产铝硅合金的原料，粘土还是水泥、耐火 材料及陶瓷等的工业原料。 第二节氧化铝生产方法 一、氧化铝生产方面概述 氧化铝生产过程就是从铝矿石中提取氧化铝使之与杂质分离的过程。 自然界中的铝矿石及含铝原料的类型繁多～同一类型的铝土矿中各种杂质的含量又各有差异。为了最经济地生产氧化铝～对不同的铝矿必须采用不同的生产方法～已经提出的生产氧化铝的方法大致可分为碱法、酸法联合法、电热法、高压水化学法等几种。 1、碱法生产氧化铝 碱法生产氧化铝就是用碱,NaOH或NaCO,处理铝土矿～23 使矿石中的氧化铝和碱反应制成铝酸钠溶液。矿石中的铁、钛等杂质和绝大部分的二氧化硅则成为不溶性的化合物进入固体残渣中。因为这种残渣被氧化铝铁染成砖红色～故称为赤泥。与赤泥分离后的铝酸钠溶液经净化处理后～可以分解析出氢氧化铝～即Al,OH,～将Al(OH)溶液分离并经过33 洗涤和焙烧后～即获得产品氧化铝。分离Al(OH)后的溶液3 称为母液～可以用来处理下一批矿石～因而也称为循环母液。 碱法生产氧化铝按生产过程的特点～又分为拜耳法、烧结法和拜耳-烧结联合法,包括并联、串联、混联联合法等,～目前工业上普遍采用碱法生产氧化铝。 二、拜耳法生产氧化铝的原理和基本工艺流程 采用拜耳法生产氧化铝已有100多年的历史～100多年来随着科学的发展、新技术的应用～这一方法已经有了很大的发展和改进。目前～它仍是世界上生产氧化铝的主要方法之一。拜耳法用在处理低硅铝土矿,一般要求A/S,7.0,～特别是用在处理三水铝石型铝土矿时有流程简单、作业方便、能量消耗低、产品质量好等优点。现在除了受原料条件限制的某些地区以外～大多数氧化铝厂都采用拜耳法生产氧化铝。拜耳法处理一水硬铝石型铝土矿时工艺条件要苛刻一些。拜耳法最主要的缺点是不能单独处理氧化硅含量太高的矿石～此外～拜耳法对赤泥的处理也很困难。 1、拜耳法生产氧化铝的原理 拜耳法生产氧化铝的原理简述如下: 用苛性碱溶液在一定温度、一定压力条件下溶出铝土矿～氧化铝被溶出制得铝酸钠溶液～铝酸钠溶液净化后经过降温、添加晶种、搅拌分解析出氢氧化铝～析出的氢氧化铝经分离、洗涤、焙烧后得到氧化铝。分解后的母液,主要成分NaOH,经蒸发再重新溶出新的一批铝土矿～进入下一循环。氧化硅等杂质成为赤泥～经洗涤后外排或用于烧结法配料。 拜耳法生产氧化铝的基本流程 由于各地铝土矿的矿物成分和结构的不同以及采用的技术条件各有特点～各个工厂的具体工艺流程也常有差异。但作为拜耳法生产氧化铝其基本的流程主要由原矿浆制备、溶 出、溶出矿浆稀释及赤泥分离和洗涤、晶种分解、氢氧化铝分级和洗涤、氢氧化铝焙烧、母液蒸发及苏打苛化等工序组成。拜耳法处理一水硬铝石型铝土矿的基本流程如图1-1所示。 第二章 原料制备 原料制备是氧化铝生产的第一道工序～它包括铝土矿的破碎、配矿、磨矿、料浆的制备和石灰煅烧等。 它的主要任务是: ,1,铝土矿破碎和均化。 ,2,为拜耳法系统和烧结法系统分别磨制出合格的原矿浆和生料浆。 ,3,供应配料用的石灰以及碳酸化分解用的CO气及脱2硅、苛化用石灰乳。 铝土矿成分的稳定是均衡稳定生产的首要条件。因此～ 进入生产流程中铝土矿的铝硅比以及氧化铝、氧化铁等的含量都应达到一定的要求。配矿的作用就是把成分上的差别的几部分铝土矿根据生产要求按比例混合均匀。一般来说～配矿工作在矿山应该进行～矿山对各供矿点开采出的不同品位或成分上有差别的矿石按比例混合～混合后达到生产要求的铝土矿才能进厂～但在近年来的生产实践中很难做到这一点～由于供矿的渠道越来越复杂～几种不同品位的铝土矿有可能同时进厂～这就使得配矿难度加大。一般来说～粗碎的铝土矿进厂后在经过技术人员计算配矿数量～安排和确定堆料位臵～以便使混合后的铝土矿成分能够达到生产技术的要求。在有的工厂～进厂后的铝土矿先送原矿堆场贮存～进厂铝土矿经中碎和细碎后按不同品位分开堆放～碎铝土矿进行一次调配～合格后才能送支配料。 一、碎铝土矿的配矿方法 目前主要的配矿方式是用堆料机进行配矿。在一些老厂还有抓斗吊车,门式或桥式,配矿和贮罐配矿等。 1、堆料机配矿 混合碎矿也可以分两堆堆存～每堆存量数天～一堆使用～一堆配矿～用堆料机和桥式斗轮取料机分别自动堆取～多层平铺配矿～端面截取。 这种配矿方式适用于进矿成分复杂的工厂～技术操作上要求对进厂物料的成分和数量有充分的了解～每堆一次料要核算一次现有混矿的成分～同时仍要计算需要进厂铝土矿的品位和数量等。 对于矿石品位差别较大的工厂可以采用这种方法进行配矿～但配矿后的成分可能会与要求的成分有些偏差。 采用这种方法必须严格按照配矿计算方法进行～配出的 混矿A/S才能达到混矿指标要求～否则混矿分会有较大的偏差。 为了保证氧化铝生产中的化学反应能充分而快速地进行～参加化学反应的各种固体物料必须进行磨细与均匀混合。磨矿作业大多是在装有磨矿介质的磨机内进行的。目前氧化铝生产中磨矿多采用管磨机和格子型球磨机～并采用湿法磨矿作业。 磨矿作业电耗很大～在氧化铝生产中每磨碎1吨矿石往往要耗电15-23度～钢球和衬板消耗量1.2kg-1.6kg～加上磨矿作业的设备维护和修理的工作量大～因此改善磨矿作业条件～降低消耗和提高磨机生产率对氧化铝生产有很大的意义。 二、氧化铝生产中的磨矿 1、原矿浆的磨制是将碎铝矿按配比要求配入石灰和循环母液磨制成合格的原矿浆的过程。磨矿作业可采用格子型球磨机,简称格子磨,或管磨机,格子磨和管磨统称为球磨机,与分级设备组成一段闭路磨矿流程。 三、影响球磨机产能的因素 影响球磨机产能的因素很多～除球磨机的型号与样式、直径大小、转速、衬板形式、多仓球磨机的他仓度及各仓的长度和筛篦板过料面积等本身的因素外～还有许多其他的外部影响因素。当球磨机选定后～影响球磨机产能的主要因素有:矿石的可磨度、给矿粒度、产品细度要求、球级配比、球荷填充率、磨矿液固比等。 在铝土矿的高压溶出过程中～为了得到预期的溶出效果～应该通过配料计算确定矿浆中铝土矿、石灰和循环母液的配料比例。 四、拜耳法原矿浆指标对氧化铝生产的影响 1、固含 固含高低变化显示铝土矿与循环碱液配比的变化～固含高即铝矿多～配碱量少～固含低即铝矿少～配碱量多～生产上通常会在矿浆进入高压溶出之前进行固含调整。否则固含高将会影响铝土矿溶出反应完全程度～降低溶出率～增大赤泥量～降低氧化铝回收率,固含低会使溶出α 升高～造成k分解困难～降低分解率和循环效率。 2、细度 矿浆细度跑粗将会加速管道磨损～使预脱硅槽沉淀增多～影响铝土矿溶出反应完全成度。矿浆细度过细将使溶出赤泥变细～使赤泥沉降性能变差～影响拜耳法赤泥的沉降分离作业。 3、矿浆CaO含量 矿浆CaO配入量要适中～以保证溶出过程中消除TiO的2危害。加入量不足时～将会降低溶出率,游离的CaO会造成AlO的损失。 23 第三章 石灰烧制 第一节 石灰的种类及生产方法 按石灰中硅酸钙、铝酸钙和铁铝酸钙等成分的多少～石灰分为气硬性石灰和水硬性石灰。硅酸钙、铝酸钙和铁铝酸钙赋予石灰以水硬性的特征。在气硬性石灰中～这些化合物的含量通常为4.0%-12.0%～个别也有达20%,当在石灰中这些化合物的含量为25%-40%时～则石灰呈弱水硬性～这种石灰称为弱水硬性石灰。强水硬性石灰的这些化合物含量为40%-90%。 石灰的生产方法 石灰煅烧一般都是在立窑和回转窑中进行。 石灰是温度控制在900?-1300?下煅烧以碳酸钙为主要成分的石灰原料而制得的～在煅烧过程中碳酸钙原料分解为氧化钙和二氧化碳气体。 1、生产石灰用的原料 用于生产石灰的原料是碳酸盐类岩石,或矿物,～其主要成分是碳酸钙,CaCO,。碳酸钙以两种矿物存在于自然界:3 方解石和文石。它含有的杂质有ALO、MgO、SiO、FeO等。23223在煅烧过程中～杂质含量过多则往往会生成熔结物,即结瘤,～破坏正常的煅烧制度～降低石灰的质量。石灰石含的水分对石灰质量没有影响～但会增加燃料的消耗和降低二氧化碳的浓度～石灰石的块度对煅烧过程也有一定影响～块度大～煅烧速度慢～且不易烧透,块度小～煅烧速度较快～煅烧易完全～但不能过小～过小则会使内通风不好。 氧化铝生产中对石灰石的质量要求:CaO,52.0%～MgO,1.5%,SiO,2.0%。 2 烧制石灰用的燃料 烧制石灰用的燃料有焦炭、无烟煤和可燃性气体等～选用何种燃料取决于燃料的资源情况。 以焦炉煤气为燃料的石灰回转窑的煅烧工艺 石灰回转窑的主要设备包括竖式预热器、回转窑、竖式冷却器等。 石灰窑一般生产工艺流程如图2-6所示。 石灰石由石灰库经皮带运送到预热器上部贮料仓～再由贮料仓通过棒条阀进入竖式预热器。物料在预热器通道内缓慢下移～滑入预热器的环形带～开始与来自回转窑的热废气接触。热废气进入空心筒时的温度在900?-1100?～并由推杆上部的空心通气孔通过环形带向石灰石传热～预热石灰石。而废气在预热上部冷却到300?左右～途经电收尘净化后～由排烟机排入大气。在预热器内被预热的石灰石由液压推杆送入回转窑。 合格的石灰落到具有风帽的冷却器内～与来自二次风机鼓入的冷风进行逆向热交换～温度降至100?以下后～经卸料器卸下～通过链斗输送机送往石灰库贮存的石灰供矿制、化灰工序使用。预热后的空气作为窑头的二次风参加煅烧。 石灰窑的煅烧采取负压操作～可根据CaCO分解吸热、3焦炉煤气热值计算石灰石和焦炉煤气的配比～根据焦炉煤气的成分计算焦炉煤气燃烧所需要的空气量。根据物料在窑内的堆积角度、物料在窑内的填充系数和窑的有关参数来计算石灰石下料量和窑速的关系。 石灰烧制主要技术指标对氧化铝生产的影响 石灰分解率高低对氧化铝生产的影响 石灰分解率高可提高原料的利用率和CO产量～减少石2 灰中未分解的CaCO含量。提高石灰质量～可以减少石灰用3 于拜耳法配料时带入的碳酸盐对拜耳法生产的危害～减轻石 灰用于制备石灰乳时的残渣分离负担～有利于提高石灰乳浓度质量。 石灰乳制备 制备石灰乳的目的 氧化铝生产中制备石灰乳主要是用于烧结法铝酸钠溶液的深度脱硅。其次～用作拜耳法精液过滤的助滤剂～有些纯拜耳法厂还用于碳酸钠的苛化。 第四章 溶出 溶出是氧化铝生产的主要工艺之一～它是指铝土矿中的AlO,转入铝酸钠溶液的过程。根据生产工艺不同～分为烧23 结法熟料溶出和拜耳法铝土矿溶出。烧结法熟料溶出是铝土矿与碱经过高温烧结成为熟料以后～再用水或稀碱溶液溶解制取铝酸钠溶液的过程～拜耳法铝土矿溶出是在一定温度、压力的条件下用苛性碱溶液将铝土矿中的氧化铝溶出成为铝酸钠溶液的过程。 第一节 拜耳法铝土矿溶出 铝土矿的溶出是拜耳法生产氧化铝的主要工序之一。溶出的目的是将铝土矿中的氧化铝水合物充分溶解而进入铝酸钠溶液。铝土矿中的氧化铝水合物存在状态的不同～要求的溶出条件也不相同。溶出工艺主要取决于铝土矿的化学成分以及矿物组成类型。通常～处理三水铝石型铝土矿的溶出温度一般为140?-145?～用苛性碱,NaO,浓度为,120-140,2k g/1的母液去溶出。一水铝石型铝土矿的溶出通常是在温度为240?-250?～用NaO浓度为,140-220,g/1的母液去溶2k 出。我国用拜耳法处理的一水硬铝石铝土矿～溶出温度通常在240?-265?～母液的NaO浓度为,230-260,g/1。 2k 一、铝土矿溶出工艺 随着科学技术的发展～高压溶出工艺不断改进～设备装臵水平不断提高～高压溶出的作业方式和设备装臵类型很多～主要有直接加热高压溶出器组、间接加热高压溶出器组、双流法高压溶出器组、管道溶出装臵等。我国早期建成的一些氧化铝厂～拜耳法溶出采用了直接高压出器组。近年来新建、扩建的氧化铝厂分别采用了单管预热压煮溶出器、管道化溶出装臵和双流法高压溶出器组等新技术。 拜耳法生产氧化铝已有100多年的历史。尽管拜耳法生产方法本身没有实质性的变化～但就溶出技术而言却发生了巨大的变化。溶出的方法能由单罐间断溶出作业发展为多罐串联连续溶出～进而发展为管道化溶出。溶出温度也得提高～最初溶出铝石的温度是105?～溶出不软铝石为200?～溶出一水硬铝石温度为240?～而目前的管道化溶出～温度可达20?-300?。加热方式由蒸汽直接加热发展为蒸汽间接加热～乃至管道化溶出高温段的熔盐加热。随着技术的进步～溶出过程的技术经济指标得到显著的改善和提高～减轻了附属工序的负担～直接或间接降低了氧化铝生产成本～提高了效益～也加大了资源的利用率。 二、、影响铝土矿溶出过程的因素 1、铝土矿的矿物组成及结构的影响 铝土矿的溶出性能是指用循环母液溶出其中AlO的难23易程度。 除了矿物组成外～铝土矿的结构形态、杂质含量和分布状况也影响其溶出性能。 不同产地的一水硬铝石矿的溶出性能也不一致。广西平果矿为石质块状较致密～溶出性能就差～在240?～溶出时间60分钟。 表4-2我国各地矿石的溶出性能 单位 孝义 修文 新安 平果 溶出性能 赤泥铝1.03 1.15 1.22 1.66 硅比 相对溶出99.198.697.092.3率,%, 2 2 4 3 溶出液1.57 1.59 1.61 1.63 ,α, k 从表中可看出～溶出性能以山西孝义矿最优～贵州修文矿次之～河南新安矿第三～广西平果矿最差。 2.溶出温度的影响 提高温度使矿石的矿物形态方面的差别所造成的影响趋于消失。 3、循环母液苛性碱浓度的影响 4、配料苛性比影响 5、矿浆搅拌强度的影响 6、铝土矿的磨细程度 7、添加石灰的影响 8、溶出时间的影响 铝土矿溶出过程中～只要ALO的溶出率没有达到最大23 值～那么增加溶出时间～ALO的溶出率就会增加。对于一水23 硬铝石型矿来说～当溶出温度为250?时～溶出时间对溶出率影响率很大。当溶出温度提高后～溶出时间对溶出率的影响相对减弱。 三、溶出的控制 1、溶出压力和温度的控制 温度是影响溶出速度的主要因素～特别是当溶出一水硬 铝石型铝土矿时更是居于主导地位。一个工厂在确定溶出温度时～除需要考虑经济效果外～还应考虑热源,蒸汽、高温载热体或别的热源,和高压设备制造等方面的技术条件。溶出温度和循环母液浓度确定之后～溶出压力也就是随之而定了。高压溶出器机组的机械强度就是根据这个溶出压力和温度设计的。为了保证安全～实际操作压力不允许超过设计压力～但操作压力应该保持在接近允许的最高压力和温度下工作～以发挥设备的能力～提高溶出过程的产量和质量。溶出温度和机组压力、母液碱浓度及通汽速度之间存在着一定的内在联系。铝酸钠溶液的饱和蒸汽随温度的升高而升高。当温度一定时～则其饱和蒸汽压随母液中NaO浓度的升高而降2k 低～而与氧化铝浓度几乎无关。 2、溶出时间的控制 具体的矿粒在溶出器内的停留时间和以上计算的平均时间是有差别的。矿粒不可能有秩序地在溶出器中循序前进～而是有的提前～有的滞后。颗粒最大的矿粒沉速最快～最先沉到罐底～最先被排出机组～因而溶出最不完全。沉速越慢～溶出越好～粒度越来越小的矿粒反而在溶出器内停留最久。溶出器的直径越大、个数越少～这种停留时间的差别也越严重。矿粒磨细粒度均匀～此差别就小。当满罐程度高～此差别对溶出率的影响也小。 四、高压溶出过程中的结疤及防治 1、高压溶出过程中的结疤 在铝土矿的预热和溶出过程中～一些矿物与循环母液发生化学反应～生成溶解度很小的化合物从液相中结晶析出并沉积在容器表面上～形成结疤。在氧化铝生产过程中～各工 序的结疤现象普遍存在。 拜耳法过程结疤的矿物组成与铝土矿的组成、添加剂及各工序的工艺条件都有很大关系。较为常见的结疤成分有硅矿物、钛矿物、铝矿物、铁矿物及磷酸盐等。根据结疤的来源及其物理、化学性质不同～可将结疤的矿物成分分为四大类。 ,1,因溶液分解而产生～以Al,OH,为主。主要在赤3 泥分离沉降槽、赤泥洗涤沉降槽、分解槽等设备的器壁上生成。视条件不同～可以是三水铝石、拜耳石、诺尔石、一水软铝石及胶体。 ,2,由溶液脱硅以及铝土矿与溶液间反应而产生。如钠硅渣、水化石榴石等～此类结疤主要是在矿浆预热、溶出过程及母液蒸发过程中出现～其结晶形态与温度、溶液组成、时间等多种因素有关。 ,3,因铝土矿中含钛矿物在拜耳法高温溶出过程中与添加剂及溶液反应而生成。主要成分为钛酸钙CaO〃TiO和2羟基钛酸钙CaTiO,OH,。这类结疤主要在高温区生成。 242 ,4,除上述三种以外的结疤成分～还有一水硬铝石、铁矿物,针铁矿、赤铁矿、磁铁矿等,、磷酸盐、含镁矿物、氟化物及草酸盐等。这类结疤相对较少。 2、结疤的清理 清除结疤的方法有机械清理、火烧清理、高压水清洗和酸洗等方法。 对不同结疤应有不同的清洗方法。一般的结疤可用5.0%-15.0%的HSO清洗～在处理含钛酸钙的结疤时～硫酸中24 应添加1.5%-2.5%HF。为避免HF的毒性～可以用NaF来代替～此时应延长清洗时间。为防止设备被酸腐蚀～酸洗温度不宜 过高～不超过70?-75?～并加入缓蚀剂。它的用量为酸液量的0.8%-1.0%。利用酸泵将酸在要清洗的设备和酸槽循环流动。经过90-300分钟～便可使结疤溶解脱落～然后再用清水冲洗～原矿浆由100?升温到150?时在预热器内生成的结疤用草酸加磷酸的混合酸清洗效果好。由180?加热到220?范围内有结疤用盐酸、草酸和氢氟酸的混合效果最好。对于致密的含钛酸钙的高温结疤～必须经酸洗再用高压水洗才能奏效。 机械清理用风动硬质合金钻头进行～钻头中间可以通水同时冲洗,火烧清理是骤然如热管道～使结疤急剧爆裂脱落～从而达到清理目的。 第五章 液固分离 氧化铝生产实质上是将铝土矿中的氧化铝溶入碱溶液中～与其他有害杂质相分离后～再从溶液中析出的变化过程～在这一作业过程中有许多工序要进行液固分离～如拜耳法或烧结法的赤泥与粗液的分离、氢氧化铝与分解母液的分离、烧结法精液与硅渣的分离、结晶碱与蒸发母液的分离等～因此液固分离是氧化铝生产中的重要作业工序。液固分离方法有沉降、过滤和离心分离～离心分离在氧化铝生产中用得较少～本章不予介绍。 沉降分为重力沉降和离心沉降。氧化铝生产中的沉降大多采用较经济的重力沉降～重力沉降最适宜处理固液相密度差比较大、固体含量不太高而处理量比较大的悬浮液～但无法将液体中悬浮的固体微粒完全分离干净。赤泥的分离与洗涤是氧化铝生产中使用沉降槽最多的地方～最具代表性。 过滤可分为真空过滤和加压过滤。真空过滤适于处理固体含量比较大的溶液～氧化铝生产中一般处理的对象是沉降 分离所得底流和种分分解后的浆液～真空过滤设备有转鼓过滤机、立式圆盘过滤机、水平圆盘过滤机等。加压过滤一般适于处理固体含量比较少的悬浮液～它能将悬浮液中的固体颗粒基本分离干净～处理的对象是沉降分离所得溢流和真空过滤所得滤液～如烧结法和拜耳法清液的精制、母液浮沲物的回收等。加压过滤设备有立式叶滤机、卧式叶滤机、袋滤机、板框式压滤机等～氧化铝生产中一般用前三种～尤其是立式叶滤机～由于操作简便、产能高、指标好～在氧化铝生产中应用越来越广泛～有取代卧式叶滤机的趋势。板框式压滤机因操作复杂、产能低～一般不用于氧化铝大工业的生产。 第一节 过滤 一、过滤基本原理 过滤是悬浮液进行液固分离的一种有效方式～其基本原理是:在压力差的作用下～借助一种能将固体颗粒截留而让液体通过的多孔介质～将固体颗粒从悬浮液中分离出来的过程。通常将多孔介质称为过滤介质。 二、过滤工艺 氧化铝生产中有两种过滤工艺～即真空过滤和加压过滤。下面对两种过滤工艺分别介绍: 1、加压过滤工艺 加压过滤包括立式叶滤机、卧式叶滤机、袋滤机、板框压滤机等。立式叶滤机易于实现不用拉开机头即以高压水冲洗卸泥等操作～因而自动化程度化较高～运行周期也较长～使用在氧化铝生产中粗液的精滤。下面通过立式叶滤机来介绍加压过滤机的工艺～立式0f滤机工艺流程如图5—2所示。 叶滤机是多组滤片按一定方式装入密闭的滤筒内～属于周期性作业过滤设备～一个叶滤循环由4个阶段构成: (1)滤液循环挂饼。利用泵将粗液由粗液槽打人叶滤机～在滤布上挂上一层滤饼～因为刚进料时滤液不是通过滤饼过滤～因此滤液浮游物高～进入高位槽后要通过浑精液槽返回粗液槽。此过程需1分钟，10分钟。 (2)正常作业。滤布挂饼完成后～合格的滤液由高位槽进入精液槽～此过程根据生产情况可进行40分钟，120分钟。 (3)叶滤机卸泥。长时间过滤后～滤饼增厚～过滤阻力增大～产能降低～需断料卸压～利用高位槽滤液反冲卸饼～此过程需0秒，10秒。 (4)滤饼沉淀。卸泥后的混合物由滤筒流入滤饼槽～此过程需40秒，120秒。 在叶滤机系统设备运行一段时间后～需用碱液进行泡洗～清除结疤～疏通管道～保证设备正常运行。叶滤机采用加压过滤～推动力较大～可适用于过滤溶液浓度较高、粘度较大而不易分离的悬浮液。 2、真空过滤工艺 工作中真空过滤机过滤面的两侧～受到不同压力的作用～其接触料浆一侧为大气压～而过滤面的背面则与真空源相通～真空源是利用真空设备提供负压。所以真空过滤机的推动力就是两面的压力差即真空度。在此压力差作用下～悬浮液中的固体颗粒被截留在滤布表面形成滤饼～滤液被真空吸力抽走～从而达到过滤目的。 氧化铝生产真空过滤机工作时连续运转～过滤面可分为以下几个区: (1)布料区。需过滤的料浆分布到过滤面上～转鼓和立盘的过滤～布料区是过滤面浸在滤浆槽中,平盘是将料浆直接送人水平盘面的布料区。 (2)吸滤区。‘在此区域通过真空作用将料浆母液吸入真空受液槽～滤饼被截留在滤布上～达到固液分离的目的。 (3)洗涤区。通过固液分离区后滤饼仍然附着一定量的母液～在平盘、转鼓中还需要进行洗涤～洗涤要用热水～以充分洗净。 (4)卸料区。过滤完成后滤饼要卸出～与过滤设备分离～卸料有多种方式～有刮刀、反吹、螺旋、折带等。 (5)过滤介质再生区。卸料后～有的过滤机仍然存在残余滤饼～可进行反吹或水洗使过滤介质再生。 目前应用最广泛的真空设备是水环式真空泵～它需要独立的循环降温供水系统。 在氢氧化铝过滤与洗涤中～立盘、转鼓、平盘过滤机由于过滤物料温度不太高～因此没有水冷器、分水器设备。 第二节 赤泥分离洗涤 在目前的氧化铝生产中～大多采用重力沉降或重力沉降 与过滤联合的方法来实现赤泥分离与洗涤的作业过程。无论是拜耳法的铝土矿溶出浆液还是烧结法的熟料溶出浆液～都要进行赤泥和铝酸钠溶液的分离～以得到粗制的铝酸钠溶液——粗液。为使分离作业顺利进行～拜耳法铝土矿的溶出浆液在分离前必须进行稀释～而烧结法的熟料溶出浆液必须进行快速分离～以减少二次反应的化学损失,而分离后的赤泥要尽可能地用热水洗涤干净～以减少碱和氧化铝的机械损失(赤泥附液损失)。由于生产方法不同～赤泥分离洗涤的工艺流程不尽相同。现分述如下: 一、拜耳法赤泥分离洗涤工艺流程 拜耳法赤泥分离洗涤流程传统的拜耳法生产氧化铝～其赤泥分离洗涤流程如下图所示。 此流程主要包括以下四个过程: 1、赤泥浆液的稀释。高压溶出后的压煮矿浆～用一次赤泥洗液稀释～以便于赤泥沉降分离～并且可满足种分对溶液浓度和纯度(Si0)的要求。 2 2、赤泥的沉降分离。稀释后的浆液送人沉降槽进行沉降分离。沉降槽溢流中的浮游物含量应小于0(25g,l～以减轻下一步叶滤机的负担。 3、赤泥反向(逆流)洗涤。含有一定附液(铝酸钠溶液)的赤泥再经过4，6个沉降槽进行4，6次反向洗涤～回收附液中的A10和Na0。 232 4、赤泥脱钠及过滤。洗涤沉降槽的末次底流赤泥送入脱钠槽加入石灰乳进行脱钠～进一步回收赤泥中的Na0,经2过滤洗涤后的赤泥送往赤泥堆场。 第七章 氢氧化铝焙烧 第一节概述 氢氧化铝焙烧是氧化铝生产工艺过程中最后一道工序～焙烧的目的就是把氢氧化铝中的附着水、结晶水脱除～并完成部分γ-AlO向α- AlO转变～生成物理和化学性质符合2323 电解要求的氧化铝。 氧化铝的许多物理性质～特别是比表面积、α- AlO含23量、安息角以及灼减等主要决定于焙烧条件～氧化铝粒度与焙烧条件也有很大的关系。粉状氧化铝和砂状氧化铝～它们的物理特性有所区别～它们的焙烧条件也是不相同的～在生产过程中应严加控制。 氢氧化铝焙烧装臵的发展经历了回转窑和流态化焙烧炉两个阶段。氧化铝工业发展初期～一台回转窑设备便能完成烘干、脱水、预热、焙烧、冷却等全部工艺过程～但是它 的热利用不足～系统散热损失大～焙烧热耗高～我国早期氢氧化铝焙烧均采用此设备。自20世纪80年代开始～流态化焙烧技术引进成功～有些技术已经消化吸收～流态化焙烧炉气固传热效率高、耗低～已经成为我国氢氧化铝焙烧不可缺少的设备。 第二节氢氧化铝的焙烧原理及工艺 氢氧化铝焙烧的基本原理 焙烧是将前一工序送来的氢氧化铝在焙烧炉中高温脱水生成氧化铝的过程～反应式如下: 2Al,OH,==AlO+HO? 32332 氢氧化铝在焙烧过程中要经过烘干、脱水、晶型转变三个过程。 过程反应式及反应热: 水分烘干HO?HO 2447.6KJ/kg 2,液,2,汽, 结晶水脱除:2A l,OH,?γAlO+3HO,汽,2083.2KJ/kg 3232 晶形转变γ-AlO+3HO?α- AlO-324.3KJ/kg 23223 反应热与附着水蒸发热之和加上废气不可避免的过热称之为理论热耗～氢氧化铝焙烧的理论热耗 2428KJ/kg-2637KJ/kg. 我国氧化铝厂～目前使用气态悬浮焙烧炉,CSC,较多。入炉湿氢氧化铝经过两级干燥预热后在主炉焙烧～再通过两段冷却排出～根据物料在系统内的变化也可以分四个部分。 1、干燥 湿氢氧化铝进入文丘里干燥器～被来自预热旋风分离器的热风吹起～并迅速干燥～再进入干燥旋风分离器进行气固分离～干燥后温充约为150?了～附着水全部脱除。 2、预热、预焙烧 干燥的氢氧化铝遇见主炉排出的高温烟气～大部分结晶水被脱除掉～进入预热旋风分离器进行气固分离～温度在300?-400?之间。 3、焙烧 预热、预焙烧后的物料进入主炉进行焙烧～脱除剩余的结晶水～并进行部分γ-AlO向α- AlO的晶型转变～焙烧2323 瞬间完成～焙烧温度在1000?-1200?之间～在此过程中通过焙烧温度来控制氧化铝的灼减指标。 4、冷却 焙烧后的高温氧化铝经四级旋风冷却器～由空气直接冷却～再进入流化床冷却器～通过冷却管束与冷却水间接换热～冷却至80?以下排出。 二、生产工艺及基本流程 拜耳法的生产工艺主要由溶出、分解和焙烧三个阶段组成。全流程主要 加工工序为:矿石的破碎、均化及湿磨、高温高压溶出、赤泥分离洗涤、叶 滤、种子分解、母液蒸发及氢氧化铝焙烧。 生产工艺过程见后附图。 破碎均化磨细石灰炉 配料 煅烧 常压脱硅及高压化 ,,溶出 ,,稀 ,,灰 赤泥 ,,分离 释 叶赤泥 ,,洗涤 ,, 冷却及种子分解滤 送分级 堆 场 种子固液 过滤 分离 蒸发及洗 ,,排盐 ,, 涤 苛焙 ,,,, 苛化渣,,,, 分离 化 烧 第四章 氧化铝技术经济指标释义及计算 一、氧化铝产量 (单位:t) 氧化铝产量分为狭义和广义两种。狭义的氧化铝产量是指氢氧化铝经过焙烧后得到的氧化铝，也称作冶金级氧化铝或焙烧氧化铝，是电解铝生产的原料;广义的氧化铝产量是指冶金级氧化铝、商品普通氢氧化铝折合量及其他产品折氧化铝的合计，习惯上称作成品氧化铝总量，多用于计算生产能力，下达产量计划和检查计划完成情况。 氢氧化铝产量 氢氧化铝产量，它是反映报告期氧化铝生产实际水平的一项重要产量指标。 ?氢氧化铝产量(t),精液流量(m3)×精液氧化铝浓度(kg/m3)×分解率/0.647/1000 ?氢氧化铝月度产量(t),冶金级氧化铝产量/0.647+商品氢氧化铝包装干量+其他产品折合氧化铝/0.647?氢氧化铝仓存差额 二、氧化铝总回收率 (单位:%) 氧化铝总回收率是指产出氧化铝中含氧化铝量占消耗物料(铝矿石、石灰石等)中含氧化铝量的百分比，其计算公式为: 氧化铝总回收率,产出氧化铝量/投入氧化铝量×100, 三、氧化铝碱耗 (单位:kg/t) 氧化铝碱耗是指生产1t氧化铝所消耗的NaOH(100,)，其计算公式为: 氧化铝碱耗,报告期消耗NaOH量(kg)/报告期实产氧化铝量(t) 四、氧化铝工艺能耗 (单位:kgbm/t) 氧化铝工艺能耗是指生产1t氧化铝所直接消耗的各项能源，包括:电、煤、蒸汽、焦炭、煤气、新水等消耗。 计算工艺能耗时，只计算企业消耗的一次能源量，企业消耗的二次能源，折算到一次能源。其能源消耗量可用千克标煤或吨标煤表示，以各项能源消耗乘以折算标准煤的系数计算。其计算公式为: 氧化铝工艺能耗,(?煤、焦、汽、电、煤气、新水等工艺能耗×单位 发热值折标煤)/实产氧化铝量 式中:某种能源的工艺能耗,(基本生产用量，应摊管、线损失量)/实产氧化铝产量。 标煤的发热值为:29307.6kJ /kg 折算标准煤的系数,某种能源的单位发热值/29307.6 电热折算:3600kJ/kwh 其它能耗发热值应以化验室实际测定数据为准(参考值蒸汽:2900 kJ/kg ，焦化煤气:17000,18000kJ/m3，煤炭:26000,28000kJ/kg)。 五、氧化铝综合能耗 (单位:kgbm/t) 氧化铝综合能耗是生产1t氧化铝所综合消耗的各项能源，包括:电、煤、蒸汽、焦炭、煤气、新水等消耗。 氧化铝综合能耗也可解释为氧化铝工艺能耗加上产品应分摊的间接能源消耗。间接能源消耗是指企业辅助、附属部门消耗分摊量;能源转换损耗是指企业内部能源正常损耗分摊量。 其计算公式为: 氧化铝综合能耗,氧化铝工艺能耗，间接能源消耗 六、氧化铝煤气消耗 (单位:m3/t ) ?氧化铝煤气消耗是指生产1吨焙烧氧化铝所消耗的煤气量，其计算公式为: 煤气消耗,焙烧氧化铝煤气消耗量(m3)/焙烧氧化铝产量(t) ?煤气热耗(kJ /t) 氧化铝煤气热耗是指生产1t焙烧氧化铝所消耗的煤气热量。 煤气消耗换算成煤气热耗公式为: 煤气热耗,煤气消耗(m3)×煤气平均发热值(kJ /m3)/焙烧氧化铝 产量(t) 七、氧化铝标煤耗 (单位:kg/t) ?氧化铝标煤耗是指生产1t氧化铝所消耗的标煤量，其计算公式为: 氧化铝标煤耗,[原煤消耗量(kg)×原煤的低位发热量(kJ /kg)+焦炭消耗量(kg)×焦炭的低位发热值(kJ /kg)]/标煤发热量(kJ /kg)/ 焙烧氧 化铝产量(t) 式中:除生产煤气的煤和焦炭参加氧化铝标煤耗计算外，生产其他用煤和焦炭均不参加计算。 ?氧化铝标煤热耗(kJ /t) 氧化铝标煤热耗是指生产1t氧化铝所消耗的标煤热量。 标煤消耗换算成标煤热耗，其计算公式为: 标煤热耗,标煤消耗(kg)×标煤发热量(kJ /kg)/焙烧氧化铝产量(t) 八、氧化铝新水消耗 (单位:t/t) 氧化铝新水消耗是指生产1t氧化铝所消耗的新水量，其计算公式为: 新水消耗,新水实际消耗量(t)/实产氧化铝量(t) 九、氧化铝矿石消耗 (单位:t/t) 氧化铝矿石消耗是指生产1t氧化铝所消耗的铝矿石，其计算公式为: 氧化铝矿石消耗(t /t),矿石消耗量(t)/实产氧化铝产量(t) 式中:矿石以干基计算。 十、氧化铝石灰消耗 (单位:kg /t) 氧化铝石灰消耗是指生产1t氧化铝所消耗的石灰，其计算公式为: 氧化铝石灰消耗,石灰消耗量(kg)/实产氧化铝产量(t) 十一、入磨矿石铝硅比 (单位:比值) 入磨矿石铝硅比是指入磨铝矿石中氧化铝含量与二氧化硅含量的比值，用来衡量矿石质量。其计算公式为: 矿石铝硅比,矿石中氧化铝平均含量/矿石中二氧化硅平均含量 式中:平均含量采用加权平均计算。 十二、氧化铝溶出率 (单位:,) 氧化铝溶出率是指实际反应后进入到铝酸钠溶液中的氧化铝与原料铝土矿中氧化铝总量之比，其计算公式为: 氧化铝溶出率,(Q矿A矿-Q泥A泥)/Q矿A矿×100, 式中:Q矿、Q泥分别指矿石量和赤泥量;A矿、A泥分别指矿石及赤泥中氧化铝的质量百分含量。 生产中在实际计算氧化铝的溶出率时，通常以硅为内标，视同矿石中的硅全部转入赤泥中，即溶出前后硅的总量不变化，通过矿石溶出前后铝硅相对含量的变化来计算溶出率，其计算公式为: 氧化铝溶出率,[(A/S)矿-(A/S)泥]/(A/S)矿×100, 式中:A/S是氧化铝(AL2O3)与二氧化硅(SiO2)质量之比的简写。 氧化铝溶出率在生产中通常分为净溶出率和实际溶出率。 (1)氧化铝净溶出率:是指矿石中铝硅比与弃赤泥铝硅比之差与矿石中铝硅比的比值，其计算公式为: 氧化铝净溶出率,(A/S矿,A/S弃赤)?A/S矿×100, (2)氧化铝实际溶出率:是指矿石中铝硅比与溶出赤泥铝硅比之差与矿石中铝硅比的比值，其计算公式为: 氧化铝实际溶出率(,),(A/S矿,A/S溶赤)?A/S矿×100, 十三、种分分解率 (单位:%) 种分分解率是指在种分分解过程中析出的氧化铝量与精液中的氧化铝量之百分比，称为种分分解率。 在计算种分分解率时,由于晶种附液和析出氢氧化铝引起溶液浓度与体积的变化，直接按照溶出液中氧化铝浓度的变化来计算分解率是不准确的。因为分解前后苛性碱的绝对数量变化很少，故种分分解率是以分解母液的苛性化系数与精液的苛性化系数之差与分解母液苛性化系数的比值来计算的，其计算公式为: 种分分解率,(分解母液αk,精液αk)/分解母液αk×100, 式中:αk是指单位体积的铝酸钠溶液中所含苛性碱与氧化铝的分子比。 十四、氧化铝产出率 (单位:g/L) 氧化铝产出率是指单位体积的精液经过种分分解后产出的氧化铝的重量，其计算公式为: 氧化铝产出率,精液中的氧化铝浓度(g/L)×种分分解率(,) 十五、分解槽单位产能 (单位:kg/m3.h) 分解槽单位产能是指单位时间内从分解槽单位体积中分解出来的AL2O3数量，其计算公式为: 分解槽单位产能,分解原液的AL2O3浓度(g/L)×分解率(,)/分解时间(h) 十六、赤泥率 (单位:%) 赤泥率是指产出赤泥质量与投入矿石质量的百分比。 在计算赤泥率时，通常以氧化铁和二氧化硅作为内标，视同矿石中的氧化铁和二氧化硅全部转入赤泥中，即溶出前后氧化铁和二氧化硅的总量不变化，其计算公式为: 赤泥率,产出赤泥质量/投入矿石质量×100, ,(矿石中氧化铁的质量百分含量+二氧化硅质量百分含量)/(赤泥中的氧化铁质量百分含量+二氧化硅质量百分含量)×100, 十七、拜尔法循环效率 (单位:g/L) 拜尔法循环效率是指单位体积的循环母液在一次作业周期中所生产的氧化铝的量，称为拜尔法循环效率。 具体来说就是在拜尔法生产中，利用循环母液在高温下溶出铝土矿中的氧化铝，而后又在低温低浓度添加晶种的情况下析出氢氧化铝。而母液经过蒸发又浓缩到循环母液原来的成份，这样一个循环过程称为一次作业周期，亦称拜尔法循环。循环母液每经过一次循环，便从铝土矿中提取出一批氧化铝。 在计算循环效率时，假定生产过程中不发生氧化铝与氧化钠的损失，1升循环母液的苛性钠含量为Nk克，在溶出过程中由于溶出了氧化铝，循环母液的苛性比值发生了变化，但是Nk的绝对值仍是保持不变的。根据苛性比值的定义，则循环效率的推导及计算公式为: 拜尔法循环效率,溶出液氧化铝浓度-循环母液氧化铝浓度 ,1.645×循环母液Nk×[(1/溶出液αk)-(1/循环母液αk)] ,1.645×循环母液Nk× [(循环母液αk,溶出液αk)/(循环母液αk×溶出液αk)] 式中:Nk是苛性钠的简写。 拜尔法循环效率是拜尔法生产氧化铝中一项基本的技术经济指标。循环效率提高，意味着利用单位容积的循环母液可以产出更多的氧化铝。 十八、质量指标 (1)氧化铝品级率:是氧化铝产品的质量指标，它是指符合质量标准的某品级产量占总合格产量的百分比，其计算公式为: 氧化铝品级率(,),出厂氧化铝某品级量(t)/产品产量(t)×100, 根据有色金属行业YS/T274-1998标准，氧化铝分为四级(见下表)。 氧化铝等级标准 化学成分，, 牌 杂质含量不大于 Al2O3 号 不小于 SiO2 Fe2O3 Na2O 灼减 AO,1 98.6 0.02 0.02 0.50 1.0 AO,2 98.4 0.04 0.03 0.60 1.0 AO,3 98.3 0.06 0.04 0.65 1.0 AO,4 98.2 0.08 0.05 0.70 1.0 表中:灼减是指氧化铝在300?排除吸附水后，再在1100?左右充分灼烧所减少的质量百分数。 AO是氧化铝(AL2O3)的简写。 (2)砂状氧化铝:是表示氧化铝的物力性质的。其特点是氧化铝安息角较小(一般30,35o);平均粒度较粗且组成均匀，细粒子较少(-325目一般不多于10,)比表面积大等。 (3)氢氧化铝:根据GB/T4294-1997标准，氢氧化铝分为三级(见下表) 氢氧化铝等级标准 化学成分，, 杂质含量不大于 AL2O牌号 3 Fe2ONa2 灼减 SiO2 不小于 3 O AO,1 64.5 35 0.02 0.02 0.4 AO,2 64.0 35 0.04 0.03 0.5 AO,3 63.5 35 0.08 0.05 0.6 十九、主要设备运转率(单位:,) 主要设备运转率(即作业率)是指在测设备实际运转时间占日历时间的百分比，它反映设备的时间利用情况，其计算公式为: 设备运转率,实际运转台时/设备日历时间×100, 计算说明: (1)实际运转台时，从下料开始计算。 (2)各种原因停下的设备，不论时间长短，都视为非运转时间。 (3)在测设备，包括运转、修理、待修和备用的设备。 二十、设备产能 (单位:t/h或m3/h) 设备产能是指设备的实际产量或物料处理量，它反映设备的物料处理能力。设备产能又分设备台时产能和设备日产能。 (1)设备台时产能是指设备每小时实际产量(或物料处理量)，其计算公式为: 设备台时产能,产量或处理量(t或m3)/设备运转时间(h) (2)设备日产能是指设备每天实际产量(或物料处理量)，计算公式为: 设备日产能,产量或处理量(t或m3)/设备运转时间(d) 二十一、工业总产值(元): 拜尔法的总产值是AH产量×800元(1990年不变价格)计算所得。 二十二、全员劳动生产率(元/人): 该指标反应企业的生产效率和劳动投入的经济效益。计算公式为: 全员劳动生产率,工业总产值/全部职工平均人数 二十三、其他指标 (1) 石灰石中有效钙CaO含量(单位:,):是指石灰中氧化钙的质量百分含量。 (2) 石灰乳有效钙(单位:g/L):是指单位体积的石灰乳中，所含氧化钙的质量。 (3) 燃料低位发热量(单位:kJ /kg):是指单位质量的试样在充有过量氧气的氧弹内燃烧，其燃烧产物为氧气、氮气、二氧化碳、二氧化硫、气态水以及固态灰时放出的热量称为恒容低位发热量。低位发热量也即由高位发热量减去水的气化热后得到的发热量。 (4) 矿石中AL2O3含量(单位:%):是指矿石中氧化铝的质量百分含量。 (5) 矿石中Si02含量(单位:%):是指矿石中二氧化硅的质量百分含量。 (6) 矿石中附着水含量(单位:%):是指矿石中附着水的质量百分含量。 (7) 精液氧化铝浓度(单位:g/L):是指单位体积的精液中，所含氧化铝的质量。 (8) 精液氧化钠浓度(单位:g/L):是指单位体积的精液中，所含氧化钠的质量。 (9) 外排赤泥附液氧化钠含量(单位:g/L):是指单位体积的外排赤泥附液中，所含氧化钠的质量。 (10) 外排赤泥液固比(单位:比值):是指外排赤泥中液相的质量和固相的质量之比。 (11) 分解原液AL2O3浓度(单位:g/L):是指单位体积的分解原液中，所含氧化铝的质量。 (12)分解原液Na2O浓度(单位:g/L):是指单位体积的分解原液中，所含氧化钠的质量。 (13)蒸发母液Nk(单位:g/L):是指单位体积的蒸发母液中，所含苛性钠的质量。 (14)蒸发母液AL2O3浓度(单位:g/L):是指单位体积的蒸发母液中，所含氧化铝的质量。 (15)循环母液Nk(单位:g/L):是指单位体积的循环母液中，所含 苛性钠的质量。 (16)循环母液αk(单位:比值):是指单位体积的循环母液中，所含苛性钠与氧化铝的分子比。 (17)溶出液αk(单位:比值):是指单位体积的溶出液中，所含苛性钠与氧化铝的分子比。 (18)粗液αk(单位:比值):是指单位体积的粗液中，所含苛性钠与氧化铝的分子比。 (19)精液αk(单位:比值):是指单位体积的溶出液中，所含苛性钠与氧化铝的分子。 (20)溶出赤泥铝硅比A/S(单位:比值):是指溶出赤泥中，氧化铝的质量百分含量与二氧化硅质量百分含量的比值。 (21)溶出赤泥钠硅比N/S(单位:比值):是指溶出赤泥中，氧化钠的质量百分含量与二氧化硅质量百分含量的比值。 (22)弃赤泥铝硅比A/S(单位:比值):是指弃赤泥中，氧化铝的质量百分含量与二氧化硅质量百分含量的比值。 (23)弃赤泥钠硅比N/S(单位:比值):是指弃赤泥中，氧化钠的质量百分含量与二氧化硅质量百分含量的比值。 (24)精液浮游物(单位:g/L):是指单位体积的精液中，所含浮游物的质量。 (25)粗液浮游物(单位:g/L):是指单位体积的粗液中，所含浮游物的质量。 (26)矿浆细度(单位:,):是反映矿浆磨制粗细程度的指标。(27)立盘AH附水(单位:,):是指在立盘取样的氢氧化铝中，附着水的质量百分含量。 (28)平盘AH附水(单位:,):是指在平盘取样的氢氧化铝中，附着水的质量百分含量。 (29)平均固含(单位:g/L):是指单位体积的分解原液中，所含固态氢氧化铝的平均质量。 (30)晶种系数:表示添加晶种的数量，是指添加晶种中AL2O3含量与 溶液中AL2O3含量的比值。 (31)有机物:主要来源于矿石中的腐植酸及沥青，后者随赤泥排出，前者与碱溶液反应生成各种腐植酸钠进入溶液，积累到一定程度后使溶液染成深褐色，它的存在不仅使种分氢铝及蒸发析出的含水碳酸钠晶体细小，在搅拌及输送的过程中易产生泡沫。目前溶液中有机物有:草酸(H2C2O4)、草酸钠(Na2C2O4)、草酸钙(CaC2O4)等 (32)筛目:做筛分所用筛子的筛孔数目.(即每英寸长度的筛孔数目)。 32 60801015172026 筛号 0 # # 0# 0# 0# 0# 0# , 0.0.0.筛孔尺寸0.0.0.0.0. 070604 mm 25 18 15 10 09 5 1 5 (33)填充率(,):一般对球磨机而言，即球磨机内研磨体所占容积(包括空隙)与磨机有效容积的百分比。磨机磨矿介质的填充率一般为30,,45,，生产中可用磨矿介质所占球磨机的横截面积之比来计算，其计算公式为: 填充率,磨机介质在磨内的横截面积/磨机有效半径2×π (34)临界转速:球在磨机内旋转所产生的离心力等于球重时的速度叫临界速度。一般磨机的实际转速是临界转速的75,89,，经验公式:临界转速,42.4D0.5。 式中:D—球磨机的有效直径(m)。 第四章 氧化铝生产技术的发展方向 多年来国外氧化铝生产在改革工艺流程，降低能耗，研制高效能、低消 耗的大型专用设备;探索资源的综合利用;提高产品质量，增加产品品种;检测分析，控制自动化等方面都取得了很大的进展。欧洲和日本的氧化铝生产产品以粉状氧化铝为主，美洲以生产砂状为主。氧化铝产品主要供应电解铝生产主要原料，一吨电解金属铝需要两吨氧化铝。1988年在铝产量为1450万吨左右，仅次于钢铁产量，居各种有色金属首位。世界许多国家正大力发展氧化铝工业，氧化铝除主要供电解炼铝用以外，在其它工业部门也得到了 广泛应用，非炼铝用氧化铝属于多品种氧化铝。 目前,我国氧化铝生产技术与国际先进水平之间的主要差距是生产能耗高、装备和自动控制水平较落后。未来我国氧化铝工业生产技术的发展方向是:混联法尽快过渡到并联法,尽可能降低烧结法比例,逐步过渡到串联法。双流法溶出工艺可以运用于生产中溶出一水硬铝石;管道化溶出工艺溶出一水硬铝石技术应尽快推广。大力研究开发生产氧化铝的新型装备及自动控制 方法,尽快开发多品种氧化铝的生产。 氧化铝产量远远满足不了我国电解铝厂的需要，每年都进口大批氧化铝。氧化铝产量和品种不断的增加。根据我国铝土矿资源的特点和生产现状，我氧化铝工业必须发展自己的技术。我国采用并发展了烧结法，首创了混联联合法。氧化铝总回收率和碱耗与国外同类工厂相比达到了先进水平，并用最经济的方法，从循环母液中回收金属镓。当前，我国氧化铝工业的主要技术发展方向，继续发展具有我国特点的烧结法和联合法生产工艺;采用间接 加热强化溶出、流态化焙烧等新技术和新设备。