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氧化铝生产工艺

氧化铝生产工艺
氧化铝生产工艺

1 我国氧化铝工业现状

我国铝土矿资源居世界第六位,储量仅占世界总量的2.4%,但具有经济意义可开采利用的储量只占查明资源储量的21.5%,资源保障程度有限,是铝土矿资源相对缺乏的国家。铝土矿资源主要分布在山西、广西、贵州和河南四省区,占全国资源储量的90%以上。大部分地区矿床类型以沉积型为主,适于露天开采的矿量占总量的38%,坑采储量约占总储量的60%以上,年开采量占世界开采总量的8%。

国外铝土矿多为铝硅比高的三水铝石和一水软铝石,而我国铝土矿资源可经济应用的大部分是高铝、高硅、低铁、难溶(铝硅比较低)的中低品位的一水硬铝石。沉积型一水硬铝石占全国铝土矿资源总量的98%以上,与国外应用的铝土矿相比,其提取氧化铝的难度大,磨矿及溶出条件苛刻,工艺能耗及生产成本较高。三水型铝土矿占全国总量的不足1%,且由于品位低、规模小、生产工艺不成熟,尚不具备工业意义。

1.1 氧化铝生产工艺

世界上氧化铝的生产主要是碱法,包括三种不同方法,即拜耳法、烧结法和联合法,工艺技术方法应用主要依据铝矿石的质量。

拜耳法是利用较高品位的铝矿石,与碱液、石灰乳及母液按比例混合后磨制成料浆,经预脱硅后在相应温度、压力条件下直接溶出铝酸钠,再经赤泥分离、种子分解和氢氧化铝焙烧等工序制得成品氧化铝。对于铝硅比大于7的高品位矿石,以拜耳法生产工艺为首选,其能耗低、投资省、产品质量好且污染物产生量少,属于氧化铝工业清洁生产工艺。

烧结法是将铝土矿破碎后与石灰、纯碱、无烟煤及返回母液按比例混合,磨成生料浆,喷入烧成窑制成熟料,再经熟料溶出、赤泥分离、铝酸钠分解和氢氧化铝焙烧等工序,制得成品氧化铝。该工艺流程长、能耗高、污染物产生量大,但其最大优点是可利用低品位铝土矿,符合我国铝土矿资源的特点。

联合法是将拜耳法和烧结法联合起来,处理铝硅比3~7的矿石,充分发挥各自的长处,联合法有并联、串联以及混联三种基本流程。

混联法是将高品位矿石采用拜耳法处理,拜耳法赤泥与低品位的矿石一起进入烧结法生产系统。整个工艺流程复杂,但氧化铝实收率高。能耗、物耗比单纯烧结法低,比常规拜耳法高,单位产品排污量介于二者之间。串联法是将全部矿石先用经济的拜耳法处理,回收绝大部分氧化铝,然后用烧结法处理拜耳法赤泥,回收大部分碱和小部

分氧化铝,烧结法溶液经脱硅后进入拜耳法系统,溶液析出的碱返回烧结法系统配科。

1.2 污染治理效果

1.2.1 废气治理

熟料烧成窑烟气治理熟料烧成窑是以煤粉为燃料的烧结法生产最主要的废气污染源。我国氧化铝企业早期对熟料烧成窑烟气治理一般采用旋风+棒纬式电除尘,由于棒纬式电除尘器为单电场,运行及除尘效率不稳定,排尘浓度一般在250~700mg/Nm3之间,对环境污染严重。近年来,各氧化铝企业加大熟料窑烟气治理力度,改为采用板卧式电除尘取代棒纬式电除尘。板卧式电除尘器为三电场或四电场,具有除尘效率高、操作方便、运行稳定、自动化水平高、维修量小的特点,除尘效率达99.5%以上,排尘浓度可控制在200mg/内,可达标排放。

氢氧化铝焙烧炉烟气治理流态化氢氧化铝焙烧炉,产生的烟气温度在1000℃左右,其主要污染物粉尘主要来源于文丘里干燥器,采用电除尘器收尘净化。为充分利用余热,热烟气与氢氧化铝物料逆向流动,利用热烟气余热干燥氢氧化铝并进行预焙烧,焙烧好的氧化铝与热烟气在热分离器中分离。热烟气经二级旋风预热器及文丘里干燥器进行热交换后,温度降至165℃左右,经旋风筒气固分离并经板卧式电除尘器除尘净化后由烟囱排放。国内外氢氧化铝焙烧炉全部采用板卧式电除尘器,排尘浓度可控制在50mg/N3内。

生产性粉尘收集与处理氧化铝生产工序多、流程长,生产环节物料破碎、筛分、磨粉、贮仓及输送等都易产生粉尘。目前,各氧化铝企业对以上散尘点均采取集尘罩辅以通风收尘系统进行处理。集尘罩采用高标准设备,以提高粉尘捕集率,通风除尘系统采用布袋除尘器,除尘效率在99%以上,粉尘排放浓度一般可控制在100mg/Nm3内。目前氧化铝厂主要环境问题是原燃料堆场的无组织排放。氧化铝企业的原料物料贮存量大,原料堆场特别是铝土矿堆场多为露天堆存,在风吹雨淋时,不仅容易造成原料物料的损失,而且容易造成环境污染。

1.2.2 废水处理

我国氧化铝企业已基本实现了生产废水的零排放,长期实践总结的氧化铝工业废水治理经验包括:

(1)采用先进的清洁生产工艺,对压煮溶出工艺采用全部间接加热工艺,对赤泥、氧化铝采用逆流洗涤,严格控制进入工艺系统的水

量;

(2)采取“清污分流、一水多用”的技术措施,生产用水设置循环水系统,循环水系统的排污水排入生产废水处理站处理,处理后的水返回工艺系统循环利用;

(3)赤泥附液在赤泥堆场澄清后作为生料配制用水,工艺过程的含碱溶液在工艺中循环利用,降低碱耗和减少废水排放等。

1.2.3 赤泥堆存

溶出后的矿浆采用高效沉降槽进行赤泥的分离和洗涤,通过多次反向洗涤后,赤泥一般经泵直接由管道输送至赤泥堆场堆存。

赤泥属于一般固体废物,根据国内外生产实践及试验结果,赤泥浸出液pH≤11.78,氟化物浓度≤5.22mg/L。由于赤泥含碱量高,在堆场均设置赤泥附液回收系统,回收的赤泥附液返回氧化铝生产工艺利用。国内赤泥堆场的建设均按《危险废物填埋污染控制标准》

(GB 18598-2001)设置十分成熟、可靠的防止附液流失、渗漏的防渗措施,长期监控结果表明,可有效防止赤泥堆场对环境造成污染影响。

2 氧化铝工业节能减排途径分析

2.1 清洁生产技术途径2.1.1 采用先进的工艺技术和设备

间接加热溶出工艺蒸汽直接加热压煮溶出是传统技术,由于溶出矿浆只进行二次自蒸发降温,热利用率低,并且新蒸汽直接加热,矿浆中碱液浓度被冲淡,为保证溶出,需提高循环母液的碱浓度,增加蒸发工序的蒸发量和汽耗。间接加热连续脱硅溶出工艺,新蒸汽冷凝水返回热电系统锅炉循环利用,二次汽用于预热矿浆,蒸汽冷凝水不进入矿浆系统,因此,采用具有国际先进水平的间接加热、高温溶出的溶出器组将有效降低能耗,与传统的压煮溶出技术及装备相比,吨氧化铝的溶出热耗低1.86GJ。

发器母液蒸发工序是氧化铝生产工艺中的汽耗大户,约占总汽耗的50%以上,同时占总能耗的20%以上,占生产成本的10%以上。要降低母液蒸发的汽耗,除采用先进合理的生产工艺和高效的生产设备外,最有

效的措施就是增加蒸汽的利用次数即蒸发器组的效数。目前氧化铝工业上使用的蒸发器主要有外加热式自然循环蒸发器和降膜蒸发器两种:

(1)外加热自然循环蒸发器,一般为三效或四效作业流程,其技术装备水平相当于前苏联20世纪五、六十年代水平,主要缺点是产能低,每组蒸发器蒸水量约40t/h,运转率只有约70%,且结垢速度快、清理周期短;汽耗高,每吨氧化铝汽耗为5.23t,折合14.11GJ。

(2)降膜蒸发器是国外普遍采用的拜耳法种分母液蒸发设备,是世界上最先进的蒸发器,其主要优点是蒸水量大。传统的四效自然循环蒸发器汽耗为0.45~0.5t汽/t水,六效管式降膜蒸发器汽耗为

0.30t汽/t水。按年产氧化铝80万t计,其配套的蒸发装置年节约蒸汽422~563kt,折标准煤39.6~52.9kt。

一段种子分解技术目前,砂状氧化铝种子分解技术有两种:一种是以法铝为代表的使用大量种子的高浓度一段分解技术,另一种是以瑞铝为代表的一段细种子附聚和二段结晶长大的两段分解技术。采用一段分解技术比两段分解技术产出率高10kg/m[3],设备费投资减少21%以上,运行费用减少24%以上,电耗降低32%。

机械搅拌技术种分槽是氧化铝生产中不可取代的大型专用设备,它要求固体含量高的物流长时间停留并搅拌均匀,搅拌装置是种分槽的运行和耗能中心。目前所用搅拌装置有两种:压缩空气搅拌和机械搅拌。压缩空气搅拌是通过将压缩空气由种分槽底通入对料浆进行搅拌,空气压缩机能量消耗巨大,加上辅助设施,科浆搅拌能耗高达

0.1142kW/m[3]。而机械搅拌能耗仅0.023kW/m[3]左右,较压缩空气搅拌减少电耗80%左右,节省电能约21kWh/tAL2O3氢氧化铝流态化焙烧流态化焙烧的特点是利用1000℃左右焙烧产品的显热,在多级旋风冷却系统中预热进入流程的助燃空气,利用焙烧炉的高温烟气烘干并预热进入流程的氢氧化铝,充分回收余热,降低焙烧能耗,是当今世界最先进的氢氧化铝焙烧技术。流态化焙烧的能耗较焙烧窑低40%左右,投资比回转窑低15%,设备运转率高达95%以上,且内衬寿命长,维修量小。同时由于燃料减少,相应减少了so2和NO3产生量,烟气初始浓度也低,对环境的污染影响小。

氢氧化铝平盘过滤机洗涤氢氧化铝成品的附着水分对焙烧炉的热耗有直接影响,每降低1%的水份,可降低热耗55kJ/kgAL2O3,平盘过滤机具有过滤和洗涤的双重功能,生产能力大,滤饼水分低,卸车及反冲洗滤布再生均由计算机程序控制。平盘过滤机与相同生产能力的

转鼓过滤机相比,节能2.3×1MJ/tA。

深锥体式高效赤泥沉降槽赤泥沉降槽是重要的液固分离设备,目前世界最先进的沉降技术首推高效沉降槽,又称深锥体式高效沉降槽。和传统沉降槽相比,高效沉降槽周边清液层高,一般可达10m以上;底流固相浓度≥40%,溢流浮物浓度≤200mg/L;水力负荷和固体负荷分别达6m[3]/和0.3t/。其处理能力是传统沉降槽的2.6倍以上。高效沉降槽的底流固含为46%~53%,这样就减少了一道过滤工序,50%左右的含水率使得赤泥堆放适用干法堆存,赤泥输送采用高压隔膜泵。干法堆存既解决了湿法堆存可能存在的安全隐患及相应的地下水污染问题,也有利于减小赤泥堆场库容,降低基建投资。

2.1.2 提高砂状氧化铝产量

氧化铝是电解铝生产的原料,国内外均采用氧化铝吸附干法净化技术处理电解铝的特征污染物——氟。氟化氢分子具有较强的极性,氧化铝可以提供很大的活性吸附表面,此吸附反应生成物能够满足电解生产对原料的要求,只要气固两相具备充分的接触条件,在极短的时间(0.1秒)内,氧化铝对氟化氢的吸附反应即可完成。

氧化铝分为粉状氧化铝、中间状氧化铝和砂状氧化铝,氧化铝比表面积越大,接受吸附物的能力越强。砂状氧化铝比其他形状氧化铝的比表面积大的多,是电解铝理想的吸附剂。国外先进的氧化铝产品基本为砂状氧化铝,而我国由于受铝土矿资源影响,长期以来生产的大都是中间状或粉状氧化铝。近年,我国氧化铝企业均积极开展此方面的科研开发,国家科技部和中国铝业公司已立项开展工作,中铝旗下的各氧化铝企业已经实施了砂状氧化铝技术改造,可为电解铝净化系统提供较好的吸附剂。

2.1.3 串联法工艺技术产业化

串联法是适宜处理我国中低品位铝土矿的氧化铝生产方法,与现行的混联法比较,具有能耗少、投资省、生产成本低的优点。串联法可扩大拜耳法的比例,充分发挥拜耳法的优势,提取矿石中的大部分A,同时简化高能耗的烧结法工艺流程,缩小了其产能比例。每吨氧化铝的建设投资可降低12%,能耗可降低11GJ/tA。铝土矿中的A

经拜耳法和烧结法两次提取,提高了氧化铝的回收率,同时又降低了碱耗,尽量回收拜耳赤泥中的Na[,2]O,可最大限度地利用资源。并且烧结法不出产品,全部产品由拜耳法种子分解产出,有利于提高产品质量。

2.2 污染控制措施途径

2.2.1 提高熟料烧成窑烟气净化效率

熟料烧成窑是氧化铝烧结系统最大污染源,熟料烧成窑烟气湿度大,含碱、含尘浓度高,采用旋风加电除尘器二级治理技术,排尘浓度一般在200mg/以下。为了进一步降低其烟气含尘浓度,加大回收熟科粉尘,减少粉尘排放,从而提高氧化铝回收率,降低碱耗,国内企业对电除尘器进行改造,将原三电场除尘器改造为四电场除尘器,或采用在除尘系统加装高频集成整流电源技术或三相电源,通过提高自动控制系统能力,提高电流强度和电除尘器振打的有效性,来提高除尘效率。根据对熟料烧成窑烟气治理措施实际监测,其排尘浓度可控制在100mg/以下。

2.2.2 保证生产废水处理站处理能力

生产废水处理站设计除了考虑日常生产废水的处理,还应考虑回收初期雨水处理量,突发性事故消防用水处理量,以及生产系统不正常时盈水处理问题,因此,工业废水处理站的能力应远大于日常废水产生量。一旦发生以上情况,废水可进入废水处理站沉淀池暂时储存,待生产系统恢复正常后,储存池内的事故废水分期分批进入污水处理站进行处理后,取代部分水源进入生产系统循环,确保各种情况下,工程废水都能实现零排放。如中州分公司日常废水量

15822m[3]/d,废水处理站处理能力38400m[3]/d,处理后的水全部返回生产系统综合利用,可确保废水零排放。

2.2.3 加强监控和监测

无组织排放控制氧化铝企业对有组织粉尘排放均设置有完善的除尘设施,工业粉尘能够得到有效控制,对环境影响较小。但原矿堆场、预均化堆场及配套热电系统煤堆场的露天堆存存在无组织排放,特别在春季风大时易对厂区及附近地区造成影响。为了减少原料物料损失,减轻物料扬尘对环境的污染,应对原矿槽、均化堆场、煤堆场实施封闭或半封闭措施。

赤泥堆场监控氧化铝企业除按危险废物处置标准对赤泥堆场采取严格防渗措施外,还应设置相应的长期监测井以及坝体位移和浸润线观测设施。赤泥堆场长期监测井是监控赤泥堆场环境安全的重要手段,若赤泥堆场防渗措施稍有纰漏,长期监测井监测数据即可出现pH 值偏高现象,可加大取样频率,查找原因,以便采取补救措施,因此,长期监测井是防止赤泥附液污染地下水的有效监控措施。位移监控系统是赤泥堆场稳定安全运行的重要手段,一般在坝体埋设变形位移观测点,可依据坝体位移值及时发现坝体裂缝或滑坡预兆,以便采

取防范应急措施,避免发生安全事故和环境风险。

连续监测装置多数氧化铝企业对熟料烧成窑、焙烧炉、锅炉等烟气的监测基本采用人工取样,实验室分析。污染源监测频次一般为每月或每季1次。一旦净化系统出现故障,难以及时发现和维修,不正常排放时间延长。目前中铝中州分公司在炉窑净化系统排放口装设连续监测装置,对烟粉尘、等污染物浓度实行在线监控,可为氧化铝企业烟气净化设施高效稳定运行提供管理保障。

2.3 环境管理措施途径

2.3.1 提高铝土矿资源利用率

近年氧化铝价格处于高位,为追求氧化铝产量,部分企业采富矿、弃贫矿,造成铝土矿资源的极大浪费。为了提高资源利用率,应贫富兼顾,合理开采和利用现有铝土矿资源。应整合铝土矿资源配置,发挥集团公司既有利用中高品位氧化铝生产系统,又有处理中低品位铝土矿生产系统的优势,使铝土矿资源得到充分利用。禁止建设资源利用率低的铝土矿山,采矿损失率坑采不超过6.4%,露采不超过4.5%;采矿贫化率坑采不超过5.6%,露采不超过2.5%。为提高资源保证率,还应加大我国铝土矿资源的勘查工作。

铝土矿露天开采应实行“剥离—采矿—复垦”一体化工艺,将复垦工程作为采矿工艺的组成部分,及时恢复被采矿作业破坏的耕地、林地、草地等的生态性能,改善植被立地条件。应实行生态补偿政策和措施,促使企业进一步提高资源利用率和减少生态破坏。

2.3.2 利用国外优质铝土矿

我国周边国家如越南、印度、印度尼西亚、菲律宾等和澳大利亚的铝土矿资源十分丰富,且品位优良,多为三水铝石或三水铝石——水铝石的混合矿。利用其优质的铝土矿资源,采用拜耳法生产工艺技术,低成本、低污染生产氧化铝的优势十分明显。因此,可实施鼓励“走出去”战略,积极合理开发国外优质铝土矿资源

氧化铝生产流程

氧化铝生产流程控制概述(1) 铝是世界上第二大常用金属,其产量和消费量仅次于钢铁,是国民经济中具有支撑作用和战略地位的金属原材料。氧化铝是铝冶炼的主要原料,每生产1吨原铝需要消耗近2吨氧化铝。此外,各种特殊性能的氧化铝也广泛应用于电子、石油、化工、耐火材料、陶瓷、造纸、制药等行业,因此,氧化铝生产在我国经济建设中占有十分重要的地位。 我国具有较丰富的铝土矿资源(保有储量约26亿吨),居世界第四位,具备发展铝工业的资源条件。我国的氧化铝是在建国后伴随着电解铝的生产和发展建立起来的,八十年代以来得到了较快发展。近年来,氧化铝价格的暴涨,激励投资者和氧化铝厂持续加速生产和扩张。国内目前已有中铝公司所属的山东、山西、河南、中州、贵州、平果、重庆与遵义(拟建)八大铝厂,广西华银(160万吨)、阳煤集团(120万吨)、鲁能晋北、山东信发(100万吨)、三门峡开曼、东方希望(80万吨)铝业等数十个大小氧化铝厂建成或在建。据专家估计,2006年我国的氧化铝产量将年增29-33%,达到1200-1300万吨。 氧化铝生产工艺类型 氧化铝是用不同的生产方法是从铝土矿中提取出来的白色粉末。氧化铝是典型的大型复杂流程性工业,全世界90%以上的氧化铝直接采用的是经济的拜耳法生产流程,而我国氧化铝企业因矿质的不同,而分别选用不同的生产工艺。 烧结法:适于矿石品位含硅高、难溶的、中等资源品位的一水硬铝石,流程长、工艺复杂。我国绝大部分老的氧化铝企业多采用这一方法进行氧化铝冶炼。山东铝厂、中州铝厂Ⅰ期、山西铝厂Ⅰ期

烧结法氧化铝生产过程主要包括熟料烧成、熟料溶出、精液制备、分解和蒸发等主要的生产工序。 来自原料磨的生料浆通过回转窑烧制成易于溶出的铝酸钠熟料,再经碳分母液和一次洗液浸泡后进行溶出;此后通过赤泥分离洗涤、粗液脱硅、硅渣分离等工序生成的精液分别送至碳分和种分工序进行分解反应,析出氢氧化铝;种分母液经蒸发形成的种蒸母液送拜尔法碱液调配后给原矿浆配料;碳蒸母液则返回至原料磨配料。析出的氢氧化铝送焙烧工序进行焙烧。与拜耳法相比,烧结法主要在熟料烧成和碳分分解的控制部分是完全不同的两个过程 拜尔法:拜尔法是Karl Joseph Bayer于1887年发明,他发现加入精种的铝酸钠溶液中可以分解出AL(OH)3,分解母液蒸发后可以在高温高压下溶出铝土矿中的AL(OH)3。该发现后来在实验中得到证实并应用于工业实践,是国外氧化铝最广泛采用的生产工艺。适于生产易溶的三水铝石和一水软铝石,处理中等品位铝土矿碱耗高、矿耗大是常规拜耳法生产氧化铝的缺点。贵州铝厂Ⅰ期、平果铝厂 拜尔法氧化铝生产过程主要包括预脱硅、溶出过程,赤泥洗涤、过滤过程,种分分解过程和氢氧化铝过滤、焙烧等主要的生产工序。 选矿拜尔法:可将A/S为4以上的铝土矿通过浮选成A/S为11.2的矿浆,可提高单管溶出系统的溶出率,工艺管道和罐内不易结巴。中州铝厂Ⅱ期 串联法:处理中低晶位铝土矿的适宜方法。先以较简单的拜尔法处理矿石,最大限度地提取矿石中的氧化铝,然后再用烧结法回收拜尔法赤泥中的 Al2O3和 Na2O,可降低氧化铝生产的综合能耗,Al2O3的总回收率高,

氧化铝生产工艺流程

氧化铝生产工艺流程及在线设备描述 我厂氧化铝生产工艺流程采用拜耳法工艺。其用的矿石、石灰用汽车运入卸矿站,通过板式输送机,胶带输送机及卸料车进入矿仓和石灰仓。磨头仓底部出料设有电子皮带计量装置。按规定的配料比与经过计量的循环母液加入磨机。磨矿过程采用一段球磨与水力旋流器分级闭路的一段磨矿流程,磨制合格的原矿浆送往原矿浆槽,再用泵送至溶出工序的矿浆槽。 矿浆槽内矿浆送入溶出系统,管道化溶出采用Φ159Φ×8/2 ∣Φ480×10×1150000管道化溶出器,三套管四层间接加热连续溶出设备(Φ159管走料,Φ480管供汽),通过四段预热和三段加热,使物料出口温度达145℃,送入保温罐保温一小时以上,经过三级闪蒸和稀释,完成溶出过程。 稀释矿浆在Φ16M高效沉降槽内进行液固分离,底流进入洗涤沉降槽,进行5~6次赤泥反向洗涤,末次洗涤沉降槽底流经泵送往赤泥堆场进行堆存。 将合成絮凝剂制备成合格的溶液,按添加量加入赤泥分离沉降槽,将制备好的合成絮凝剂按添加量加入赤泥洗涤沉降槽,以强化赤泥沉降、分离和洗涤效果。 分离沉降槽溢流用泵送入粗液槽,再送226m2立式叶滤机进行控制过滤,过滤时加入助滤剂(石灰乳或苛化渣),滤饼送二次洗涤槽,精液送板式热交换器。 精液经板式热交换器与分解母液和冷却水进行热交换,冷却至设定温度后,再与种子过滤滤饼(晶种)混合,然后用晶种泵送至种分分解槽首槽(1#或2#槽),经连续种分分解后,从11#槽(或12#槽)顶用立式泵抽取分解浆液进行旋流分级。分级溢流进13#(或12#)分解槽,底流再用部分分解母液稀释后自压或用泵至产品过滤机,分解11#槽的分解浆液,从槽上部出料自流或下部用泵至120m2种子过滤机,滤饼用精液冲入晶种槽,滤液入锥形母液槽。 AH浆液经泵送入80 m2平盘过滤机,进行成品过滤、洗涤、氢氧化铝滤饼经皮带送至氢氧化铝储仓或直接送至焙烧炉前小仓。母液送种子过滤机的锥形母槽。氢氧化铝洗液(白泥洗液)送溶出稀释槽。锥形母液槽的溢流进母液槽,底流送立盘过滤机过滤,滤液进母液槽,滤饼混合后作种分种子。母液槽内母液部分送氢氧化铝旋流分级底流作稀释液,其余经板式热交换器与精液进行热交换提温送至蒸发原液槽。 蒸发原液除少部分不经蒸发直接送母液调配槽外,大部分送六效管式降膜蒸发器内进行浓缩,经三次闪蒸后的蒸发母液送调配槽。在流程中Na2CO3高于规定指标时,需排盐,此时,蒸发二级闪蒸出部分母液送强制循环蒸发器内进行结晶蒸发,并加入部分盐晶种,作为蒸发结晶的诱导结晶,然后在析盐沉降槽进行分离,底流用排盐过滤机进行过滤分离,滤饼用热水溶解后,送入苛化槽内,添加石灰乳进行苛化,苛化渣送赤泥洗涤系统。排盐过滤机滤液和盐分离沉降槽溢流进强碱液槽,其一部分送入蒸发出料第三次闪蒸槽与蒸发母液混合,还有一部分送各化学清洗用点和种分槽化学清洗槽。新蒸汽含碱冷凝水和二次蒸汽冷凝水用作氢氧化铝洗水或送沉降热水站。生产补碱用NaOH浓度大于30%的液体苛性碱,循环母液储槽区域设有补碱设施。 焙烧炉前小仓料位与仓下皮带计量给料机连锁,控制焙烧炉进料量。含水6~8%的氢氧化铝经皮带、螺旋喂料机送入文丘里干燥器内,干燥后的氢氧化铝被汽流带入一级旋风预热器中,一级旋风出来的氢氧化铝进入第二级旋风预热器,并与从热分离器来的温度约1000℃的烟气混合后进行热交换,氢氧化铝的温度达320~360℃,结晶水基本脱除,预焙烧过的氧化铝在第二级旋风预热器与烟气分离卸入焙烧炉的锥体内,焙烧炉所用的燃烧空气经预热至600~800℃从焙烧炉底部进入,燃料、预焙烧的氧化铝及热空气在炉底充分混合并燃烧,氧化铝的焙烧在炉内约1.4秒钟时间完成。

氧化铝生产工艺学习情境4.3

教学过程设计: 一、资讯 教师: 布置任务2.3熟料溶出的操作与控制 提出问题 1.写出熟料溶出过程的两个主要反应式。 2.什么叫做熟料溶出的二次反应和二次反应损失? 3.二次反应的实质是什么? 4.什么叫熟料溶出过程的净溶出率?影响净溶出率的因素有哪些? 5.进入溶出湿磨的物料有哪些?调整液由哪些溶液所组成? 知识准备 2.3.1 衡量熟料溶出效果的指标 熟料溶出作业的效果通常是由熟料的A1203净溶出率和Na20净溶出率等两个指标来衡量。 Al203净溶出率的计算公式如下: Na20净溶出率的计算公式如下: 式中: A熟、A赤——熟料和弃赤泥中所含A1203的质量分数,%; N补N赤『一熟料和弃赤泥中所含Na20的质量分数,%; C熟、C赤-一熟料和弃赤泥中所含Ca0的质量分数,%; 上式的计算基础是熟料中的钙盐不溶于铝酸钠溶液,熟料中所含氧化钙的质量(t)与赤泥所含氧化钙的质量(t)相等。 当熟料的标准溶出率基本固定时,Al203和Na20净溶出率越高,就表示溶出过程中Al203的损失和Na20的损失就越少,也就是表示溶出效果越好。 在工业生产中,通常把熟料中的Al。0。和Na。0的标准溶率和净溶出率的差值称做溶出过程的二次化学反应损失。而把在烧结过程中没有生成相应的铝酸钠和铁酸钠所造成的A1203损失(100%-A1203的标准溶出率)和Na20损失(100% - Naz0的标准溶出率)称作一次化学损失。 2.3.2熟料溶出过程的反应

生产中把熟料中的A1203和Na20进入溶液的反应称作主反应,也叫一次反应。把原硅酸 钙与铝酸钠溶液的反应称作副反应,也叫二次反应。 熟料溶出过程的主反应 (l) 铝酸钠固体的溶解反应 熟料中固体铝酸钠(Na20.Al203)很容易溶于水和稀碱溶液。磨细的熟料在90℃下,其 中的Na20.A1203在3~5分钟内便能完全溶出来,以NaAl (OH)。的形态进入溶液,得到Al203 浓度为120g/L的铝酸钠溶液。化学反应式如下: Na20.Al203+4H20= 2NaAl (OH)4 (2) 铁酸钠固体的溶解反应 固体铁酸钠在水中是极不稳定的,遇水接触立即发生水解,生成NaOH和Fe203.H2O。 反应式如下: Na20.Fe203+4H20=2NaOH+Fe203·3H20 0 生成的NaOH进入溶液,提高了溶液的苛性比值,从而提高了铝酸钠溶液的稳定性和Na20溶出率,生成的Fe203.3HzO沉淀组成了赤泥的一部分。 (3) 硫酸钠和硫化钠、硫化铁 硫酸钠和硫化钠在溶出时会全部溶解进入溶液,其中硫化钠最终会被氧化为硫酸钠;硫化铁不溶解进入赤泥排掉。 熟料溶出过程的副反应 在溶出过程中原硅酸钙会与铝酸钠溶液的各组分发生相互反应,生成含有A1203或同时含有A1203和Na20的不溶性物质而进入赤泥,造成Al203和Na20的损失,这就是二次化学反应损失。 化学反应过程如下: 2Ca0.Si02+2NaOH+aq =Na2Si03+2Ca (OH) 2+aq 3Ca (OH) 2+2NaAl (OH) 4+aq=3Ca0.A1203·6H20+2NaOH+aq 3Ca0.A1203·6H20+xNa2Si03+aq=3Ca0.A1203.xSi02.(6- 2x) H20+2xNaOH+aq 通过上述副反应,溶液中的Al203和Na20就会以铝酸钙和水化石榴石的形式进入赤泥而损失掉,使熟料中的Al203和Na20在实际溶出时的净溶出率要小于标准溶出率。 2.3.3影响溶出过程的因素 熟料配方的影响 (1) 铝硅比 熟料铝硅比低,说明熟料中原硅酸钙含量高,因而在溶出时二次反应也比较强烈,使二次反应损失增大,氧化铝和氧化钠的净溶出率降低。 (2) 碱比和钙比 高碱配方的熟料,氧化钠溶出率低,并且还会引起溶出液苛性比值升高,增加二次反应损失。 高钙配方的熟料,生成铝酸钙的可能性大,造成氧化铝损失也大;同时苛化反应增加,会使溶出液的苛性比值升高,增加二次反应损失;熟料中游离氧化钙多,会使赤泥溶剂化,造成沉降性能恶化,造成熟料溶出率降低。 低碱、低钙配方的熟料,使生料中的氧化钠不足以使全部氧化铝和氧化铁变成

氧化铝的生产方法

氧化铝的生产工艺流程 氧化铝的生产工艺流程从矿石提取氧化铝有多种方法,例如:拜耳法、碱石灰烧结法、拜耳-烧结联合法等。拜耳法一直是生产氧化铝的主要方法,其产量约占全世界氧化铝总产量的95%左右。70年代以来,对酸法的研究已有较大进展,但尚未在工业上应用。 拜耳法 系奥地利拜耳(K.J.Bayer)于1888年发明。其原理是用苛性钠(NaOH)溶液加温溶出铝土矿中的氧化铝,得到铝酸钠溶液。溶液与残渣(赤泥)分离后,降低温度,加入氢氧化铝作晶种,经长时间搅拌,铝酸钠分解析出氢氧化铝,洗净,并在950~1200℃温度下煅烧,便得氧化铝成品。析出氢氧化铝后的溶液称为母液,蒸发浓缩后循环使用。拜耳法的简要化学反应如下: 由于三水铝石、一水软铝石和一水硬铝石的结晶构造不同,它们在苛性钠溶液中的溶解性能有很大差异,所以要提供不同的溶出条件,主要是不同的溶出温度。三水铝石型铝土矿可在125~140℃下溶出,一水硬铝石型铝土矿则要在240~260℃并添加石灰(3~7%)的条件下溶出。现代拜耳法的主要进展在于:①设备的大型化和连续操作;②生产过程的自动化;③节省能量,例如高压强化溶出和流态化焙烧;④生产砂状氧化铝以满足铝电解和烟气干式净化的需要。 拜耳法的工艺流程见图1。

拜耳法的优点主要是流程简单、投资省和能耗较低,最低者每吨氧化铝的能耗仅3×106千卡左右,碱耗一般为100公斤左右(以Na2CO3计)。拜耳法生产的经济效果决定于铝土矿的质量,主要是矿石中的SiO2含量,通常以矿石的铝硅比,即矿石中的Al2O3与SiO2含量的重量比来表示。因为在拜耳法的溶出过程中,SiO2转变成方钠石型的水合铝硅酸钠(Na2O·Al2O3·1.7SiO2·nH2O),随同赤泥排出。矿石中每公斤SiO2大约要造成1公斤Al2O3和0.8公斤NaOH的损失。铝土矿的铝硅比越低,拜耳法的经济效果越差。直到70年代后期,拜耳法所处理的铝土矿的铝硅比均大于7~8。由于高品位三水铝石型铝土矿资源逐渐减少,如何利用其他类型的低品位铝矿资源和节能新工艺等问题,已是研究、开发的重要方向。 碱石灰烧结法 适用于处理高硅的铝土矿,将铝土矿、碳酸钠和石灰按一定比例混合配料,在回转窑内烧结成由铝酸钠(Na2O·Al2O3)、铁酸钠(Na2O·Fe2O3、原硅酸钙(2CaO·SiO2)和钛酸钠(CaO·TiO2组成的熟料。然后用稀碱溶液溶出熟料中的铝酸钠。此时铁酸钠水解得到的NaOH也进入溶液。如果溶出条件控制适当,原硅酸钙就不会大量地与铝酸钠溶液发生反应,而与钛酸钙、Fe2O3·H2O 等组成赤泥排出。溶出熟料得到的铝酸钠溶液经过专门的脱硅过程,SiO2O形成水合铝硅酸钠(称为钠硅渣)或水化石榴石3CaO·Al2O3·xSiO2·(6-2x)H2O 沉淀(其中x≈0.1),而使溶液提纯。把CO2气体通入精制铝酸钠溶液,和加入晶种搅拌,得到氢氧化铝沉淀物和主要成分是碳酸钠的母液。氢氧化铝经煅烧成为氧化铝成品。水化石榴

氧化铝工艺流程简介

氧化铝工艺流程简介 一、生产工艺简介 公司采用国际先进的拜耳法生产工艺,主要设备从德国、法国、荷兰、澳大利亚等国进口;生产指挥系统采用美国Rockwell公司的DCS控制系统。公司还建有庞大的生产ERP系统及信息管理系统,集生产调度、控制、信息采集、管理于一体。 二、生产工艺流程图

三、工艺流程简述 1、原料工序原料矿石堆场在建厂初期,为方便装卸矿石及避免大量杂质在倒运过程进入生产流程,堆场使用原矿石将地基提升50cm压实后用于储存铝土矿。原矿石由汽车运进厂的铝土矿经地磅站称重后和原矿堆场的铝土矿经破碎后一起倒入卸矿站,经胶带输送机送往均化堆场堆存,为避免斗轮取料机将杂质当做矿石取走,取料机斗轮离地面30cm,其间用矿石进行填充,再由胶带输送机将铝土矿送往原料磨的磨头仓。外购石灰由汽车运进厂,卸入石灰卸矿站,经胶带输送机送往石灰仓,一部分石灰通过胶带输送机送往原料磨磨头仓,另一部分石灰送往石灰消化工段。在石灰消化工段,石灰与热水一同加入化灰机中,制备的石灰乳流进石灰乳槽,石灰乳用泵送往蒸发车间苛化工序和沉降车间控制过滤工序。在原料磨工段,铝土矿、石灰及循环母液按比例加入原料磨中磨制原矿浆,原矿浆用水力漩流器进行分级,分级机溢流为合格的原矿浆,送入原矿浆槽,分级机底流返回原料磨。为应对磨机突发故障及流程稳定,矿浆槽必须保持一定液位。 2、溶出工序来自原料磨已研磨好的原矿浆首先进入溶出预脱硅槽,矿浆通过预脱硅槽的压差进行自溢流至末槽,同时为消除矿浆中的SiO2对溶出过程的影响,根据车间操作规程,矿浆在预脱硅槽首槽加热至100℃,且原矿浆在脱硅槽中停留8h以上,以达到预脱硅的目

氧化铝生产工艺

氧化铝生产工艺 在氧化铝生产行业,氧化铝的生产方法大约分四类:碱法、酸法、酸碱联合法、和热法,但目前用于工业生产的基本全部属于碱法。 用碱法生产氧化铝,是用碱(NaOH或Na2CO3)来处理铝矿石,使矿石中的氧化铝转变为铝酸钠溶液。矿石中的铁、钛等杂质和绝大部分的硅则成为不溶解的化合物,将不溶解的残渣(由于含氧化铁而成红色,故称赤泥)与溶液分离,经洗涤后弃去或综合利用,已回收利用其中的有用组分。纯净的铝酸钠溶液分解析出氢氧化铝,经与母液分离、洗涤后焙烧,得到氧化铝产品。 用碱法生产氧化铝又可分为:①拜尔法②烧结法③联合法,因我国的铝土矿资源的特殊性,主要为一水硬铝石,因此在早期建厂的生产氧化铝的方法均采用烧结法、混联法,后期建厂和扩建工程多采用拜尔法较多,拜尔法具有工艺流程简单,投入成本少,产品质量好等特点。 具体情况如下: 中国铝业山东分公司:1954年建厂,采用烧结法,后经四次扩建,主要采用拜尔法,2006年的总产量已达128万吨 中国铝业河南分公司:1965年建厂投产,主要采用混联法,1999年完成4次扩建,年产达80万吨,2005年新建年产70万吨的拜尔法生产线,2006年的年生产量已达到232万吨。 中国铝业贵州分公司:1978年完成一期拜尔法生产线,年产15万吨,后经扩建,采用混联法,2006年已达到年产120万吨。 中国铝业山西分公司:1987年一期烧结法投产,后经扩建,1992年完成二期混联法,年产达70万吨,2005年投产的拜尔法80万吨项目,到2006年已经达到年产219万吨目标。 中国铝业中州分公司:1992年一期投产烧结法,后经两次扩建选矿拜尔法生产线,2006年年产量达172万吨。 中国铝业广西分公司:1995年拜尔法投产使用,2006年总产量达94万吨。 中国铝业集团还有重庆、遵义准备建造氧化铝厂。 除中国铝业公司外,现已建或拟建的氧化铝项目29个,山东荏平氧化铝、山东魏桥氧化铝氧化铝、山西鲁能晋北氧化铝、山东龙口东海氧化铝、山东信发(100万吨)、河南开曼铝、东方希望铝业(三门峡)有限公司、广西华银(160万吨)、阳煤集团(120万吨)等众多氧化铝企业。据专家估计,2006年我国的氧化铝产量将年增29-33%,达到1200-1300万吨。

氧化铝冶炼工艺流程简介

氧化铝的主要冶炼工艺介绍 氧化铝的冶炼工艺大致可以分为烧结法、拜耳法和烧结-拜耳联合法等。 一、烧结法 1.1烧结法的基本原理 将铝土矿与一定数量的纯碱、石灰(或者石灰石)、配成炉料在高温下进行烧结,使氧化硅和石灰化合成不溶于水的原硅酸钙,氧化铝与纯碱化合成可溶于水的固体铝酸钠,而氧化铁与纯碱化合成可以水解的铁酸钠,将烧结产物(熟料)用稀碱溶液溶出时固体铝酸钠便进入溶液,铁酸钠水解放出碱,氧化铁以水合物与原硅酸钙一道进入赤泥。在用二氧化碳分解铝酸钠溶液便可以析出氢氧化铝,经过焙烧后产出氧化铝。分离氢氧化铝后的母液成为碳分母液经过蒸发后返回配料。 1.2烧结法工艺过程简述 烧结法生产氧化铝有生料浆制备、熟料烧结、熟料溶出、赤泥分离以及洗涤、粗液脱硅、精液碳酸化分解、氢氧化铝的分离以及洗涤、氢氧化铝焙烧、母液蒸发等主要生产工序。 生料浆制备:将铝土矿、石灰(或石灰石)、碱粉、无烟煤以及碳分母液按一定的比例,送入原料磨中磨制成生料浆,经过料浆槽的三次调配成各项指标合格的生料浆,送熟料窑烧结。 熟料烧结:配合格的生料浆送入熟料窑内,在1200℃-1300℃的高温下发生一系列的物理化学变化,主要生产使氧化硅和石灰化合成不溶于水的熟料。熟料窑烧结过程通常在熟料窑(回转窑)内进行,氧化硅和石灰化合成不溶于水的原硅酸钙,氧化铝和纯碱化合成可溶于水的固体铝酸钠,而氧化铁与纯碱化合成可以水解的铁酸钠,并且烧至部分熔融,冷却后成外观为黑灰色的颗粒状物料即熟料。 熟料溶出:熟料经过破碎达到要求的粒度后,用稀碱溶液(生产上称调整液),在湿磨内进行粉碎性溶出,有用成分氧化铝和氧化钠进入溶液,成为铝酸钠溶液,而杂质铁和硅则进入赤泥。 赤泥分离和洗涤:为了减少溶出过程中的化学损失,赤泥和铝酸钠溶液必须快速分离,为了回收赤泥附液中所带走的有用成分氧化铝和氧化钠,将赤泥进行多次反向洗涤再排入堆场。

氧化铝生产工艺流程图

氧化铝生产工艺流程图 流程仿真技术原理 根据工艺过程所涉及到的基础物性数据,引用或创建特定的物性包,建立生产过程中的单元设备的数学模型和单元设备之间的模型,从而完成完整描述实际生产过程系统的数学模型[6,7]。通过一定的数学方法对过程中所涉及到的模型进行联列求解。通过装置的稳态和动态模型,进行不同方案和工艺条件的分析,为新工艺的规划、研究开发和技术可靠性进行分析,为生产实际提供优化操作指导。在动态模拟中,还可以通过不同控制策 略的比较,对生产过程进行优化控制[5]。 生产过程的数学模型通常为一大型非线性代数方程组,过程模拟实质就是通过求解该非线性方程组来预测在一定工艺条件下生产过程的性能。常用 的求解方法主要有序贯模块法、联立方程法和联立模块法[3]。 氧化铝生产工艺 氧化铝的生产方法有酸法、碱法和热法。目前氧化铝工业生产实际应用的是碱法。碱法又包括拜耳法、烧结法及各种形式的联合法。因拜耳法生产成本低,经济效益好,流程相对简单,应用最广,所以主要介绍一下拜耳法的生产工艺。 所谓拜耳法是因为它是由K.J.bayer在1889-1892年提出而得名的。拜耳法主要包括两个主要过程,一是Na2O与Al2O3摩尔比为1.8的铝酸钠在常温下,只要添加氢氧化铝作为晶种,不断搅拌,溶液种的Al2O3就可以呈氢氧化铝析出,直到其中Na2O:Al2O3的摩尔比提高到6为止,此即为铝酸钠溶液的晶种分解过程。另一过程是已经析出了大部分氢氧化铝的溶液。在加热时,又可以溶出铝土矿中的氧化铝水合物。此即利用种分母液溶出铝土矿的过程。交替使用这两个过程处理铝土矿,得到氢氧化铝产品,构成所谓拜耳法循环[8]。拜耳法的生产工艺流程图如图1 所示。

氧化铝厂简介

氧化铝厂简介 中国铝业广西分公司氧化铝厂(以下简称氧化铝厂)是中国铝业广西分公司下属的一个重要生产分厂,一期工程设计产能30万吨,1 991年9月动工兴建,1995年9月建成投产;二期工程设计产能40万吨,2001年5月动工兴建,2003年6月建成投产;三期工程设计产能88万吨,2005年12月动工兴建,2008年7月建成投产。 氧化铝厂下设4个职能科室(生产控制中心、设备管理科、安全环保科、综合科)和5个车间(生产一区、生产二区、综合车间、电气车间、坝场站),现有员工1003人,其中大中专毕业生615人,中级职称50人、高级职称13人、技师27人、高级技师3人。 氧化铝厂采用纯拜耳法氧化铝生产工艺,主要包括原料、溶出、沉降、分解、蒸发及焙烧六个主体生产工序,主要工艺技术有:两段磨—水力旋流器磨矿分级新工艺;单套管及压煮器预热、机械搅拌间接加热强化溶出工艺;开发了三次沉降和一次过滤的赤泥洗涤工艺;在国内首次开发应用了赤泥的干法输送与堆存技术;开发应用高浓度、高固含、高产出率一段法分解生产砂状氧化铝新工艺和新装备;在国内首次开发应用了多效管式降膜蒸发和强制循环排盐新工艺新 装备;研究开发了工业废水重复利用技术,实现了氧化铝工业废水“零”排放。 自一期工程建成投产以来,氧化铝厂的生产工艺经过不断研究开发与技术改进,技术经济指标持续优化,产能持续提升,目前四条生产线的年生产能力已经达到200万吨。主要技术经济指标不仅居国内领先水平,而且达到或超过世界先进水平。“右江牌”氧化铝为广西名牌产品,全部为冶金级砂状氧化铝,曾经填补国内砂状氧化铝的空白,产品质量符合行业一级品S-AO986的要求。

工业参考资料炼铝的生产方法

工业炼铝的生产方法 主要原理是霍尔-埃鲁铝电解法:以纯净的氧化铝为原料采用电解制铝,因纯净的氧化铝熔点高(约2045℃),很难熔化,所以工业上都用熔化的冰晶石(Na3AlF6)作熔剂,使氧化铝在1000℃左右溶解在液态的冰晶石中,成为冰晶石和氧化铝的熔融体,然后在电解槽中,用碳块作阴阳两极,进行电解。 全面介绍如下: 《铝的生产加工》 铝在生产过程中有四个环节构成一个完整的产业链:铝矿石开采-氧化铝制取-电解铝冶炼-铝加工生产。 一般而言,两吨铝矿石生产一吨氧化铝;两吨氧化铝生产一吨电解铝。 (一)氧化铝的生产方法 迄今为止,已经提出了很多从铝矿石或其它含铝原料中提取氧化铝的方法。由于技术和经济方面的原因,有些方法已被淘汰,有些还处于试验研究阶段。已提出的氧化铝生产方法可归纳为四类,即碱法、酸法、酸碱联合法与热法。目前用于大规模工业生产的只有碱法。 铝土矿是世界上最重要的铝矿资源,其次是明矾石、霞石、粘土等。目前世界氧化铝工业,除俄罗斯利用霞石生产部分氧化铝外,几乎世界上所有的氧化铝都是用铝土矿为原料生产的。 铝土矿是一种主要由三水铝石、一水软铝石或一水硬铝石组成的矿石。到目前为止,我国可用于氧化铝生产的铝土矿资源全部为一水硬铝石型铝土矿。 铝土矿中氧化铝的含量变化很大,低的仅约30%,高的可达70%以上。铝土矿中所含的化学成分除氧化铝外,主要杂质是氧化硅、氧化铁和氧化钛。此外,还含有少量或微量的钙和镁的碳酸盐、钾、钠、钒、铬、锌、磷、镓、钪、硫等元素的化合物及有机物等。其中镓在铝土矿中含量虽少,但在氧化铝生产过程中会逐渐在循环母液中积累,从而可以有效地回收,成为生产镓的主要来源。 衡量铝土矿优劣的主要指标之一是铝土矿中氧化铝含量和氧化硅含量的比值,俗称铝硅比。 用碱法生产氧化铝时,是用碱(NaOH或Na2CO3)处理铝矿石,使矿石中的氧化铝转变成铝酸钠溶液。矿石中的铁、钛等杂质和绝大部分的硅则成为不溶解的化合物。将不溶解的残渣(赤泥)与溶液分离,经洗涤后弃去或进行综合处理,以回收其中的有用组分。纯净的铝酸钠溶液即可分解析出氢氧化铝,经分离、洗涤后进行煅烧,便获得氧化铝产品。分解母液则循环使用来处理另一批矿石。碱法生产氧化铝有拜耳法、烧结法以及拜耳--烧结联合法等多种流程。拜耳法是由奥地利化学家拜耳(K·J·Bayer)于1889~1892年发明的一种从铝土矿中提取氧化铝的方法。一百多年来在工艺技术方面已经有了许多改进,但基本原理并未发生变化。为纪念拜耳这一伟大贡献,该方法一直沿用拜耳法这一名称。

氧化铝生产工艺复习资料

铝土矿是目前氧化铝生产中最主要的原料,主要成分为Al 2O 3,SiO 2,Fe 2O 3,TiO 2等,氧化铝主要以三水铝石,一水软铝石,或一水硬铝石状态存在,按氧化铝水合物类型可分为三水铝石型,一水软铝石型,一水硬铝石型或各种混合型 衡量铝土矿质量的标准为:铝硅比、氧化铝含量、矿物类型。铝硅比是指矿石中Al 2O 3含量与SiO 2含量的质量比. 我国铝土矿的主要特点:是高铝、高硅、低铁的一水硬铝石型铝土矿。 生产氧化铝的方法:有碱法、酸法、酸碱联合法、热法。在工业上得到应用的只有 碱法 ,其重要的中间产物是铝酸钠溶液;碱法生产氧化铝主要有拜耳法、碱石灰烧结法和拜耳-烧结联合法,联合法流程有串联、并联和混联。 电解炼铝用的氧化铝必须在氧化铝的纯度和氧化铝的物理性质上符合一定的质量要求。 硅量指数是指铝酸钠溶液中Al 2O 3与SiO 2的质量比,以A/S 表示。 拜耳法的循环效率指一吨Na 2O 在一次拜耳法循环中所产出的Al 2O 3的量(吨),用E 表示,E 的数值越高说明碱的利用率越好。E=1.645×(MR m -MR a )/MR m ·MR a 拜耳法的循环碱量:指生产一吨氧化铝在循环母液中所必须含有的碱量(不包括碱损失),它是循环效率的倒数。 铝酸钠溶液的分子比(苛性比值)是指:铝酸钠溶液中Na 2O 与Al 2O 3的摩尔比,它表示铝酸钠溶液中氧化铝的饱和程度和稳定性。MR=1.645×[Na 2O]/[Al 2O 3] 铝酸钠溶液中的碱分为:苛性碱NaO k 、碳酸碱NaO c 和硫酸碱NaO s :苛性碱NaO k 和碳酸碱NaO c 的和称为全碱NaO T 氧化铝实际溶出率:铝土矿与NaOH 反应实际溶出到溶液中的Al 2O 3量与铝土矿中Al 2O 3总量之比 氧化铝理论溶出率:理论上矿石中可以溶出的Al 2O 3量与矿石中Al 2O 3总量之比。 氧化铝相对溶出率:氧化铝实际溶出率与理论溶出率之比 赤泥的产出率:每处理1t 铝土矿所生成的赤泥量 碱耗:铝土矿溶出过程,每溶出1tAl 2O 3所损失的碱量 铝酸钠溶液的稳定性通常是用从过饱和的铝酸钠溶液开始分解析出氢氧化铝所需时间的长短来衡量的。 配料分子比指:预期矿石中Al 2O 3充分溶出时,溶出液所应达到的分子比 氢氧化铝晶粒附聚:就是在范德华力、自粘力、附着力以及毛细管力和物质之间的紧密接触而形成的表面张力等力的作用下,氢氧化铝晶粒自发和定向的连接在一起的现象。 拜耳法溶出工艺目前分为:压煮器和管道化两大类溶出技术,其中管道化溶出技术是目前比较先进的溶出技术,根据我国一水硬铝石铝土矿的溶出特点,我国形成了具有自主知识产权的管道预热-停留罐溶出技术 一水碳酸钠的苛化是在拜耳法生产过程中,由于苛性碱与矿石中的碳酸盐以及空气中的二氧化碳作用的结果,母液每一次循环都有一部分苛性碱变成了一水碳酸钠。使这部分一水碳酸钠从新变成苛性碱称为一水碳酸钠的苛化。 熟料溶出的副反应指在熟料溶出过程中赤泥中的原硅酸钙2CaO·SiO 2可以与铝酸钠溶液发生一系列的化学反应,使已溶出来的Na 2O 和Al 2O 3又有一部分重新转入赤泥而损失。这些反应称为二次反应或副反应。二次反应所造成的Na 2O 和Al 2O 3的损失称为二次反应损失或副反应损失。 熟料溶出二次反应的主要产物是 水合铝硅酸钠、水化石榴石。 我国碱石灰烧结法采用:低苛性比值、高碳酸钠浓度、二段磨料溶出工艺。 碱比、钙比:碱石灰烧结法生料配方中,[N]/([A]+[F])称为碱比;[C]/[S]称为钙比。 饱和配方是指在烧结法配料过程中采用碱比等于1,钙比等于2的炉料配方称为饱和配方。在碱石灰烧结法生产氧化铝时,我国采用低碱高钙配方,这和我国生料掺煤工艺相符合。 判断熟料质量好坏的标准有:标准溶出率、熟料的密度和粒度、负二价硫含量S 2-。衡量熟料溶出过程好坏的标志是净溶出率 回转窑熟料烧结时,根据物料沿窑长的温度变化分为窑体分为:烘干带、预热带、分解带、烧成带、冷却带五个带。 烘干带:脱附着水干燥。 窑气800→250℃,炉料80 →200℃ 预热带:脱结晶水,Na 2SO 4开始分解 窑气1200→800℃,炉料200 →750℃ 分解带:Na 2CO 3+Al 2O 3→ Na 2O?Al 2O 3+CO 2↑ Na 2CO 3+Fe 2O 3→ Na 2O?Fe 2O 3+CO 2↑ Na 2CO 3+Al 2O 3?2SiO 2→ Na 2O?Al 2O 3?2SiO 2+ CO 2↑ 窑气1400→1200℃,炉料750 →1200℃ 烧成带: 2CaO+Na 2O?Al 2O 3?2SiO 2→Na 2O?Al 2O 3+2CaO?SiO 2 窑气1500℃以上 ,炉料1250-1300℃ 冷却带:熟料逐渐冷却到900-1000 ℃ 左右经下料口进入冷却机 碱石灰烧结法生产氧化铝的基本原理 将铝土矿与一定数量的苏打、石灰、循环母液配成炉料,在回转窑内进行高温烧结,炉料中的Al 2O 3与Na 2CO 3反应生成易溶于水或稀碱溶液的铝酸钠 (Na 2O ?Al 2O 3),杂质氧化铁生成易水解的铁酸钠(Na 2O ?Fe 2O 3),二氧化硅和氧化钛分别生成不溶性的原硅酸钙(2CaO ?SiO 2)和钛酸钙(CaO ?TiO 2) 。将烧结产物(熟料)用稀碱溶液溶出时Na 2O·Al 2O 3便进入溶液,Na 2O·Fe 2O 3水解放出碱,原硅酸钙(2CaO ?SiO 2)和钛酸钙(CaO ?TiO 2)不溶进入赤泥,从而实现杂质矿物与有用矿物的分离。 % 100)/()/)/(%100A Q A Q A Q ?-= ?-= 矿 泥 矿矿 矿泥 泥矿矿实(S A S A S A η%100)/A 1 1%100A ?- =?-= S A S (理η%1001 )/)/()/?--==矿泥 矿理实相((S A S A S A ηηη泥 矿泥 S S = η )/kg 1 /608 100008.60][3222O tAl O Na S A S A S O Na (损失-=?-= %100Al CaO CaO Al Al 323232?????? ? ? ?? -=熟 泥熟泥熟净 O O O A η

氧化铝生产工艺

第一章氧化铝的生产原理和方法 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-Al2O3),是在火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-Al2O3和γ-Al2O3的混合物。α-Al2O3它属六角晶系,由于有完整坚固的晶格,所以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-Al2O3属于立方晶系,具有很大的分散性,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Al2O3外,往往含有少量的SiO2、Fe2O3、Na2O和H2O等杂质。 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AlF3作用而生成HF,造成了氟盐的损

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 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-Al2O3含量、容量、粒度和比表面积以及磨损指数等。 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

氧化铝工艺知识竞赛题

考试题目 单位:姓名:成绩: 一、填空题: 1、矿石加工有铝矿粗碎、中细碎、双层圆振动筛、堆料机取料机、皮带输送等工序。 2、原矿作业区主要任务是为原料制备送合格矿石。 3、进入作业现场必须穿戴好该作业场所规定劳动保护品,禁止穿高跟鞋、拖鞋进入生产、检修场所。 4、不安全因素可概括为:物的不安全状态,人的不安全行为,和安全管理上的不完善。 5、鄂式破碎机在正常工作情况下,轴承的温升不应超过35℃,最高温度不得超过70℃。 6、原料磨系统要求的产品细度为:98.5%≤-0.315 mm,70%≤-0.063mm。固含要求300~400 g/l. 配钙:8~10%. 7、辊磨系统要求的产品细度为:-5 mm≥ 80% -3mm ≥65%; -1mm≥40%; 8、石灰乳制备系统要求的技术条件为:石灰分解率≥92%。有 效钙>85% 粒度15~50mm 9、进入化灰机水温≥80℃,控制指标为石灰乳浓度:大于等 于180g/l 10、制备原矿浆的主要原料有:铝土矿、石灰、循环碱 液。 11、隔膜泵型号DGMB325/8.5A流量0~325m3/h压力8.5MPa

12、高压溶出反应温度275℃、停留时间60分钟、压煮器容积为120m3。 13、隔膜泵用的仪表风压力不能低于0.45MPa。 14、高压溶出的目的就是用苛性碱溶液迅速将铝土矿中的氧化铝溶出,制成铝酸钠溶液。 15、高压溶出现场具有高温、高压和高碱度的“三高”特点。 16、溶出套管规格3-Φ219×12/Φ630-660,套管预热器每级加热面积764m2,每级套管有4根,单根管长98m 17、评价铝土矿的质量不仅要看它的化学成份、A/S的高低,而且还要看它的矿物类型。 18、铝土矿按氧化铝结晶形态可分为一水硬铝石、一水软铝石、三水铝石矿等三种基本形态。 19、华兴高压溶出矿浆预热是在套管,预热所用的蒸汽主要来自于自蒸发器所产蒸汽。 20、溶出温度是影响溶出速度最主要的因素。 21、赤泥分离是将溶出浆液中的铝酸钠溶液与溶出后的残渣赤泥进行分离,分离出的含浮游物较少的溶液粗液送往铝酸钠溶液精制工序。分离出的赤泥,经洗涤回收赤泥附液中的Na2O和Al2O3后,送去压滤工序。 22、稀释后槽搅拌装置主要由电机、减速机、搅拌轴、搅拌叶片、底座等构成。 23、沉降岗位粗液泵有(3)台,单台流量Q=550~850M3/h扬程H=30M,电机P=160Kw。 24、赤泥外排泵房主要是采用高压隔膜泵来输送赤泥。

氧化铝的基本概念及相关知识

氧化铝的基本概念及相关知识 Alumina(氧化铝)一词可能来源于Alumen(明矾)而明矾一词最早的文字记载出现在公元前五世纪。纯氧化铝是1746年J.H.波特(Pott)首先从明矾中提取出来的。1786年L.B.莫维约(De Morveau)认为明矾的主要成份是Alumina(矾土),约到1820年英国才将Alum译成Alumina,格来维尔(Grevule)于1799年提出的一种矿物中含有AL2O3成分,称这种矿物为“刚玉”刚玉又称为(α-AL2O3)是唯一一种纯氧化铝天然矿物。 1858年苏打-铝土矿烧结法由(法国)路易.勒萨斯提出,1902年帕卡尔提出了生料配比,使其完善, 1868~1892年奥地利化学家K.J.拜耳发明了生产氧化铝的拜耳法,用它处理高品位铝土矿。 每生产一吨金属铝消耗近两吨氧化铝(1.91~1.92吨)我厂2002年1.939吨。 我国于1950年开始建设山东铝厂,用碱――石灰烧结法生产氧化铝,该厂于1954年7月1日投产,从此拉开了我国氧化铝工业生产的序幕,继山东铝厂之后,郑州铝厂于1965年、贵州铝厂1978年、山西铝厂1987年,中州铝厂1993年、平果铝厂1995年相继投产。 1、氧化铝的物理化学性质及主要用途 氧化铝是一种白色的结晶体,不溶于水,但可溶于酸和碱溶液,它的碱性和酸性都很弱,是一种典型的两性化学物。 氧化铝主要是供电解炼铝用,(90%以上),但是电子、石油、化工、耐火材料、陶瓷、塑料、纺织、磨料、造纸以及制药等许多部门也需要各种特殊性能的氧化铝和氢氧化铝。并且国内外不少氧化铝厂都重视发展多品种氧化铝生产,例如活性氧化铝、低钠氧化铝、喷涂氧化铝、γ-AL2O3、超α-AL2O3、高纯氧化铝和氢氧化铝,拟薄水铝石以及铝胶等,这些非冶金级的多品种氧化铝占整个氧化铝产量的8~10%左右,品种在200种以上。 2、氧化铝的生产方法分类及细分 氧化铝生产方法分为碱法、酸法、酸碱联合法、热法,其中碱法中包括拜耳法、烧结法、拜-烧联合法1、串联法、2、并联法、3、混联法。 3、生产氧化铝的铝矿分类,最重要的铝矿资源及衡量标准

氧化铝生产工艺

第一篇氧化铝生产工艺 第一章氧化铝生产原理 1. 我国铝土矿资源有什么特点?铝土矿如何分类? 2. 铝土矿中的主要化学成份有哪些? 3. 电解用氧化铝的物理性质指标有哪几项?按物理性质氧化铝可分为哪几种? 4. 什么是氧化铝的灼减?我国目前规定的值是多少? 5. 铝土矿质量从哪些方面评价? 6. 目前生产氧化铝的方法有哪几种?其中碱法生产氧化铝又分为哪几种? 7. 简述拜耳法和烧结法生产氧化铝包括哪几个主要工序? 8. 什么是苛性碱和铝酸钠溶液的苛性比值? 9. 什么是拜耳法的循环效率?如何计算。 10. 影响铝酸钠溶液稳定性的因素有哪些? 第二章原料制备 1. 碎铝土矿配矿的方法有哪几种?我厂采用的配矿方法有哪几种? 2. 原矿浆磨制的主要指标有哪些?我厂拜耳法通过什么方式配入石灰? 3. 原矿浆和生料浆采用什么样的磨矿流程? 4. 什么叫球荷填充率? 5. 生产中影响球磨机产能的主要因素有哪些? 6. 生熟料的碱比、钙比、铁铝比、铝硅比,如何计算? 7. 什么是三段配料。 8. 生产石灰的燃料主要有哪些?哪种燃烧最适合混料式立窑(石灰炉)? 9. 石灰煅烧过程的主要反应有哪些?石灰炉分哪几个区? 第三章熟料烧结 1、熟料烧结的原理是什么?写出主要反应方程式。 2、熟料烧结中原硅酸钙的同质异构体有哪几种,化学活性最强的是哪一种,生产过程中主要以哪一种存在? 3、熟料窑从窑尾到窑头,按物料发生物理和化学变化的不同,一般分为几个带?主要作用是什么?长度各为多少? 4、工业用煤分哪几种,烧成煤和无烟煤分别属于什么煤种? 5、煤的工业分析指标有哪几个? 6、风扫式煤粉磨的特点是什么? 7、生料成份配比变化对熟料窑的影响有哪些? 8、硫在氧化铝生产过程中的危害有哪些? 9、生料加煤脱硫的原理是什么?

先进氧化铝生产的技术

先进的氧化铝生产技术 公司采用拜尔法生产氧化铝。主要工艺设备集成了目前国内外最新技术于一身。采取的主要工艺设备技术有:两段磨加水力旋流器分级工艺、预脱硅技术、GEHO公司的隔膜泥浆泵、管道化预热与间接加热压煮器强化溶出技术、大型深锥高效沉降槽、大型全自动立式叶滤机、高固含高浓度与中间降温分解工艺、大型立盘种子过滤机和水平盘式三次逆流洗涤成品氢氧化铝过滤机、管式降膜蒸发器以及高效节能的气体悬浮焙烧炉等。这些设备工艺技术结合拜尔法,整个工艺简单、流程短、能耗低、单位产品投资及生产成本低、产品质量高。 1、铝土矿储运及破碎 铝土矿由矿山粗破碎后用卡车运入厂内并取样分析化学成分。进厂铝土矿先经过筛分破碎机进行细破,细破矿石粒度0~25mm,然后通过皮带输送到均化堆场均化。筛分破碎机采用英国MMD公司生产的对辊破碎机,这种破碎机消除了圆锥式破碎机在破碎湿矿容易堵塞的毛病,消除了雨季生产时矿石供应的瓶颈以及破碎站投资偏大的问题。 2、磨矿 针对中国铝矿石的特点,公司采用的棒磨开路,球磨与水旋器闭路的两段磨——水旋器磨矿分级技术。磨矿采用棒磨和球磨串联,水力旋流器分级的一段闭路一段开路两段磨矿系统。一段为棒磨,二段为球磨。共四组磨矿系统,每组各包括一台棒磨机、一台球磨机和一组旋流器。其中水力旋流器用进口法国NEYRTEC公司产品,这是国内独家采用的进口技术和设备。该磨矿分级技术具有明显的优点,设备大型化、充分发挥了棒磨机和球磨机各自的特性,工艺配置合理,旋流器分级效率高,磨矿电耗低。 3、预脱硅——压煮器强化溶出 工艺特点: 公司氧化铝厂高压溶出装置采用管道化预热、间接加热压煮强化溶出技术。 此技术是专门针对一水硬铝石矿难溶的特点开发的,具有以下优点:第一、实现了蒸汽间接加热,能耗低。第二、设备运转率高,可达93%以上。第三、设备产能大。第四、检修维护工作量较小。第五、工艺技术指标先进,氧化铝产出率高。第六、采用十级闪蒸和十级预热技术,废热回收效率高。

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