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第一章 氧化铝生产原理和方法第一节 氧化铝和铝矿烧结法和拜耳法是现在工业生产氧化铝关键方法。国外生产氧化铝绝大多数采取拜耳法生产氧化铝，中国结合自己资源情况，首创了拜耳-烧结混联法，极大地提升了氧化铝总回收率。伴随生产技术不停提升，石灰拜耳法、选矿拜耳法等部分新生产方法不停被应用到生产中来。一、氧化铝特征存在于自然界中氧化铝称为刚玉（-Al2O3），是在火山爆发过程中形成。它在岩石中呈无色结晶，也可和其它氧化物杂质（氧化铬和氧化铁等）染（形）成带色结晶，红色叫红宝石，蓝色叫蓝宝石。工业氧化铝是多种氧化铝水合物经加热分解脱水产物，根据它们生成温度能够分为低温氧化铝和高温氧化铝两类。通常电解炼铝用氧化铝是-Al2O3和-Al2O3混合物。-Al2O3它属六角晶系，因为有完整坚固晶格，所以它是全部氧化铝同质异晶体中化学性最稳定一个，在酸或碱液中不溶解。-Al2O3属于立方晶系，含有很大分散性，化学性质较为活泼，易和酸或碱溶液作用。氧化铝化学纯度成品氧化铝除关键成份是Al2O3外，往往含有少许SiO2、Fe2O3、Na2O和H2O等杂质。氧化铝中残余结晶水以灼减表示，它也是有害杂质。因为水和电解质中AlF3作用而生成HF，造成了氟盐损失，而且污染了环境。另外，当灼减高或吸湿后氧化铝和高温熔融电解质接触时，则会引发电解质暴溅，危及操作人员安全。氧化铝质量分级依据标准YS/7274-1998分为4个等级，如表1-2所表示。等级牌号Al2O3（%）SiO2（%）Fe2O3（%）Na2O（%）灼减（%）一级Al2O3-198.60.020.020.501.0二级Al2O3-298.40.040.030.601.0三级Al2O3-398.30.060.040.651.0四级Al2O3-498.20.080.050.701.0表1-2氧化铝质量等级标准氧化铝物理性质用于表征氧化铝物理性质指标有：安息角、-Al2O3含量、容量、粒度和比表面积和磨损指数等。二、铝土矿地壳中铝平均含量为8.7%左右，折合成氧化铝为16.4%，仅次于氧和硅，居于第三位，在金属元素中在第一位。因为铝化学性质活泼，它在自然界中以化合物状态存在。地壳中含铝矿物约有250种左右，其中约40%是多种铝硅酸盐，最关键含铝矿物只有14-15种，而铝土矿就是现在氧化铝生产关键矿石资源，世界上生产氧化铝95%左右是从铝土矿中提炼出来。评价铝土矿质量不仅看它化学成份、铝硅比高低，而且还要看铝矿类型。铝土矿中氧化铝含量通常在45%-75%之间。铝土矿中二氧化硅是碱法（尤其是拜耳法）生产氧化铝过程中最有害杂质。我们通常把铝土矿中氧化铝和二氧化硅重量之比值称为铝土矿铝硅比，以符号A/S表示。氧化铝生产要求铝土矿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技术经济指标影响很大。处理铝硅比低铝土矿较处理铝硅比高铝土矿在工艺上要复杂得多，而且单位产品投资及生产成本要高。铝土矿外观和物理化学性质改变很大，因其矿物组成和化学成份不一样而异，三水铝石型多呈松散碎屑状，而一水硬铝石关键为石质块状，矿石结构有土状、致密状和豆鲕状铝土矿能够含有从白色到赭色之间很多颜色。通常含铁高呈红色，含铁低呈灰白色、黄褐色及褐色，硬度变动于1-9之间。中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以上优质铝土矿较少。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和杂质分离过程。自然界中铝矿石及含铝原料类型繁多，同一类型铝土矿中多种杂质含量又各有差异。为了最经济地生产氧化铝，对不一样铝矿必需采取不一样生产方法，已经提出生产氧化铝方法大致可分为碱法、酸法联正当、电热法、高压水化学法等多个。1、碱法生产氧化铝碱法生产氧化铝就是用碱（NaOH或Na2CO3）处理铝土矿，使矿石中氧化铝和碱反应制成铝酸钠溶液。矿石中铁、钛等杂质和绝大部分二氧化硅则成为不溶性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。和赤泥分离后铝酸钠溶液经净化处理后，能够分解析出氢氧化铝，即Al（OH）3，将Al(OH)3溶液分离并经过洗涤和焙烧后，即取得产品氧化铝。分离Al(OH)3后溶液称为母液，能够用来处理下一批矿石，所以也称为循环母液。碱法生产氧化铝按生产过程特点，又分为拜耳法、烧结法和拜耳-烧结联正当（包含并联、串联、混联联正当等），现在工业上普遍采取碱法生产氧化铝。二、拜耳法生产氧化铝原理和基础工艺步骤采取拜耳法生产氧化铝已经有100多年历史，100多年来伴随科学发展、新技术应用，这一方法已经有了很大发展和改善。现在，它仍是世界上生产氧化铝关键方法之一。拜耳法用在处理低硅铝土矿（通常要求A/S7.0），尤其是用在处理三水铝石型铝土矿时有步骤简单、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一些地域以外，大多数氧化铝厂全部采取拜耳法生产氧化铝。拜耳法处理一水硬铝石型铝土矿时工艺条件要苛刻部分。拜耳法最关键缺点是不能单独处理氧化硅含量太高矿石，另外，拜耳法对赤泥处理也很困难。1、拜耳法生产氧化铝原理拜耳法生产氧化铝原理简述以下：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，析出氢氧化铝经分离、洗涤、焙烧后得到氧化铝。分解后母液（关键成份NaOH）经蒸发再重新溶出新一批铝土矿，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。拜耳法生产氧化铝基础步骤因为各地铝土矿矿物成份和结构不一样和采取技术条件各有特点，各个工厂具体工艺步骤也常有差异。但作为拜耳法生产氧化铝其基础步骤关键由原矿浆制备、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基础步骤图1-1所表示。第二章 原料制备原料制备是氧化铝生产第一道工序，它包含铝土矿破碎、配矿、磨矿、料浆制备和石灰煅烧等。它关键任务是：（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原矿浆和生料浆。（3）供给配料用石灰和碳酸化分解用CO2气及脱硅、苛化用石灰乳。铝土矿成份稳定是均衡稳定生产首要条件。所以，进入生产步骤中铝土矿铝硅比和氧化铝、氧化铁等含量全部应达成一定要求。配矿作用就是把成份上差异几部分铝土矿依据生产要求按百分比混合均匀。通常来说，配矿工作在矿山应该进行，矿山对各供矿点开采出不一样品位或成份上有差异矿石按百分比混合，混合后达成生产要求铝土矿才能进厂，但在多年来生产实践中极难做到这一点，因为供矿渠道越来越复杂，多个不一样品位铝土矿有可能同时进厂，这就使得配矿难度加大。通常来说，粗碎铝土矿进厂后在经过技术人员计算配矿数量，安排和确定堆料位置，方便使混合后铝土矿成份能够达成生产技术要求。在有工厂，进厂后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一样品位分开堆放，碎铝土矿进行一次调配，合格后才能送支配料。一、碎铝土矿配矿方法现在关键配矿方法是用堆料机进行配矿。在部分老厂还有抓斗吊车（门式或桥式）配矿和贮罐配矿等。1、堆料机配矿混合碎矿也能够分两堆堆存，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。这种配矿方法适适用于进矿成份复杂工厂，技术操作上要求对进厂物料成份和数量有充足了解，每堆一次料要核实一次现有混矿成份，同时仍要计算需要进厂铝土矿品位和数量等。对于矿石品位差异较大工厂能够采取这种方法进行配矿，但配矿后成份可能会和要求成份有些偏差。采取这种方法必需严格根据配矿计算方法进行，配出混矿A/S才能达成混矿指标要求，不然混矿分会有较大偏差。为了确保氧化铝生产中化学反应能充足而快速地进行，参与化学反应多种固体物料必需进行磨细和均匀混合。磨矿作业大多是在装有磨矿介质磨机内进行。现在氧化铝生产中磨矿多采取管磨机和格子型球磨机，并采取湿法磨矿作业。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，加上磨矿作业设备维护和修理工作量大，所以改善磨矿作业条件，降低消耗和提升磨机生产率对氧化铝生产有很大意义。二、氧化铝生产中磨矿1、原矿浆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原矿浆过程。磨矿作业可采取格子型球磨机（简称格子磨）或管磨机（格子磨和管磨统称为球磨机）和分级设备组成一段闭路磨矿步骤。三、影响球磨机产能原因影响球磨机产能原因很多，除球磨机型号和样式、直径大小、转速、衬板形式、多仓球磨机她仓度及各仓长度和筛篦板过料面积等本身原因外，还有很多其它外部影响原因。当球磨机选定后，影响球磨机产能关键原因有：矿石可磨度、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。在铝土矿高压溶出过程中，为了得到预期溶出效果，应该经过配料计算确定矿浆中铝土矿、石灰和循环母液配料百分比。四、拜耳法原矿浆指标对氧化铝生产影响1、固含固含高低改变显示铝土矿和循环碱液配比改变，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。不然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k 升高，造成份解困难，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，影响拜耳法赤泥沉降分离作业。3、矿浆CaO含量矿浆CaO配入量要适中，以确保溶出过程中消除TiO2危害。加入量不足时，将会降低溶出率；游离CaO会造成Al2O3损失。第三章 石灰烧制第一节 石灰种类及生产方法按石灰中硅酸钙、铝酸钙和铁铝酸钙等成份多少，石灰分为气硬性石灰和水硬性石灰。硅酸钙、铝酸钙和铁铝酸钙给予石灰以水硬性特征。在气硬性石灰中，这些化合物含量通常为4.0%-12.0%，部分也有达20%；当在石灰中这些化合物含量为25%-40%时，则石灰呈弱水硬性，这种石灰称为弱水硬性石灰。强水硬性石灰这些化合物含量为40%-90%。石灰生产方法石灰煅烧通常全部是在立窑和回转窑中进行。石灰是温度控制在900-1300下煅烧以碳酸钙为关键成份石灰原料而制得，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、生产石灰用原料用于生产石灰原料是碳酸盐类岩石（或矿物），其关键成份是碳酸钙（CaCO3）。碳酸钙以两种矿物存在于自然界：方解石和文石。它含有杂质有AL2O3、MgO、SiO2、Fe2O3等。在煅烧过程中，杂质含量过多则往往会生成熔结物（即结瘤），破坏正常煅烧制度，降低石灰质量。石灰石含水分对石灰质量没有影响，但会增加燃料消耗和降低二氧化碳浓度，石灰石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质量要求：CaO52.0%，MgO1.5%,SiO22.0%。烧制石灰用燃料烧制石灰用燃料有焦炭、无烟煤和可燃性气体等，选择何种燃料取决于燃料资源情况。以焦炉煤气为燃料石灰回转窑煅烧工艺石灰回转窑关键设备包含竖式预热器、回转窑、竖式冷却器等。石灰窑通常生产工艺步骤图2-6所表示。石灰石由石灰库经皮带运输到预热器上部贮料仓，再由贮料仓经过棒条阀进入竖式预热器。物料在预热器通道内缓慢下移，滑入预热器环形带，开始和来自回转窑热废气接触。热废气进入空心筒时温度在900-1100，并由推杆上部空心通气孔经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。在预热器内被预热石灰石由液压推杆送入回转窑。合格石灰落到含有风帽冷却器内，和来自二次风机鼓入冷风进行逆向热交换，温度降至100以下后，经卸料器卸下，经过链斗输送机送往石灰库贮存石灰供矿制、化灰工序使用。预热后空气作为窑头二次风参与煅烧。石灰窑煅烧采取负压操作，可依据CaCO3分解吸热、焦炉煤气热值计算石灰石和焦炉煤气配比，依据焦炉煤气成份计算焦炉煤气燃烧所需要空气量。依据物料在窑内堆积角度、物料在窑内填充系数和窑相关参数来计算石灰石下料量和窑速关系。石灰烧制关键技术指标对氧化铝生产影响石灰分解率高低对氧化铝生产影响石灰分解率高可提升原料利用率和CO2产量，降低石灰中未分解CaCO3含量。提升石灰质量，能够降低石灰用于拜耳法配料时带入碳酸盐对拜耳法生产危害，减轻石灰用于制备石灰乳时残渣分离负担，有利于提升石灰乳浓度质量。石灰乳制备制备石灰乳目标氧化铝生产中制备石灰乳关键是用于烧结法铝酸钠溶液深度脱硅。其次，用作拜耳法精液过滤助滤剂，有些纯拜耳法厂还用于碳酸钠苛化。第四章 溶出溶出是氧化铝生产关键工艺之一，它是指铝土矿中Al2O3；转入铝酸钠溶液过程。依据生产工艺不一样，分为烧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和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过程，拜耳法铝土矿溶出是在一定温度、压力条件下用苛性碱溶液将铝土矿中氧化铝溶出成为铝酸钠溶液过程。第一节 拜耳法铝土矿溶出铝土矿溶出是拜耳法生产氧化铝关键工序之一。溶出目标是将铝土矿中氧化铝水合物充足溶解而进入铝酸钠溶液。铝土矿中氧化铝水合物存在状态不一样，要求溶出条件也不相同。溶出工艺关键取决于铝土矿化学成份和矿物组成类型。通常，处理三水铝石型铝土矿溶出温度通常为140-145，用苛性碱（Na2Ok）浓度为（120-140）g/1母液去溶出。一水铝石型铝土矿溶出通常是在温度为240-250，用Na2Ok浓度为（140-220）g/1母液去溶出。中国用拜耳法处理一水硬铝石铝土矿，溶出温度通常在240-265，母液Na2Ok浓度为（230-260）g/1。一、铝土矿溶出工艺伴随科学技术发展，高压溶出工艺不停改善，设备装置水平不停提升，高压溶出作业方法和设备装置类型很多，关键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、管道溶出装置等。中国早期建成部分氧化铝厂，拜耳法溶出采取了直接高压出器组。多年来新建、扩建氧化铝厂分别采取了单管预热压煮溶出器、管道化溶出装置和双流法高压溶出器组等新技术。拜耳法生产氧化铝已经有100多年历史。尽管拜耳法生产方法本身没有实质性改变，但就溶出技术而言却发生了巨大改变。溶出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。溶出温度也得提升，最初溶出铝石温度是105，溶出不软铝石为200，溶出一水硬铝石温度为240，而现在管道化溶出，温度可达20-300。加热方法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熔盐加热。伴随技术进步，溶出过程技术经济指标得到显著改善和提升，减轻了隶属工序负担，直接或间接降低了氧化铝生产成本，提升了效益，也加大了资源利用率。二、影响铝土矿溶出过程原因1、铝土矿矿物组成及结构影响铝土矿溶出性能是指用循环母液溶出其中Al2O3难易程度。除了矿物组成外，铝土矿结构形态、杂质含量和分布情况也影响其溶出性能。不一样产地一水硬铝石矿溶出性能也不一致。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中国各地矿石溶出性能溶出性能单位孝义修文新安平果赤泥铝硅比1.031.151.221.66相对溶出率（%）99.1298.6297.0492.33溶出液（k）1.571.591.611.63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.溶出温度影响提升温度使矿石矿物形态方面差异所造成影响趋于消失。3、循环母液苛性碱浓度影响4、配料苛性比影响5、矿浆搅拌强度影响6、铝土矿磨细程度7、添加石灰影响8、溶出时间影响铝土矿溶出过程中，只要AL2O3溶出率没有达成最大值，那么增加溶出时间，AL2O3溶出率就会增加。对于一水硬铝石型矿来说，当溶出温度为250时，溶出时间对溶出率影响率很大。当溶出温度提升后，溶出时间对溶出率影响相对减弱。三、溶出控制1、溶出压力和温度控制温度是影响溶出速度关键原因，尤其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、高温载热体或别热源）和高压设备制造等方面技术条件。溶出温度和循环母液浓度确定以后，溶出压力也就是随之而定了。高压溶出器机组机械强度就是依据这个溶出压力和温度设计。为了确保安全，实际操作压力不许可超出设计压力，但操作压力应该保持在靠近许可最高压力和温度下工作，以发挥设备能力，提升溶出过程产量和质量。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内在联络。铝酸钠溶液饱和蒸汽随温度升高而升高。当温度一定时，则其饱和蒸汽压随母液中Na2Ok浓度升高而降低，而和氧化铝浓度几乎无关。2、溶出时间控制具体矿粒在溶出器内停留时间和以上计算平均时间是有差异。矿粒不可能有秩序地在溶出器中循序前进，而是有提前，有滞后。颗粒最大矿粒沉速最快，最先沉到罐底，最先被排出机组，所以溶出最不完全。沉速越慢，溶出越好，粒度越来越小矿粒反而在溶出器内停留最久。溶出器直径越大、个数越少，这种停留时间差异也越严重。矿粒磨细粒度均匀，此差异就小。当满罐程度高，此差异对溶出率影响也小。四、高压溶出过程中结疤及防治1、高压溶出过程中结疤在铝土矿预热和溶出过程中，部分矿物和循环母液发生化学反应，生成溶解度很小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，各工序结疤现象普遍存在。拜耳法过程结疤矿物组成和铝土矿组成、添加剂及各工序工艺条件全部有很大关系。较为常见结疤成份有硅矿物、钛矿物、铝矿物、铁矿物及磷酸盐等。依据结疤起源及其物理、化学性质不一样，可将结疤矿物成份分为四大类。（1）因溶液分解而产生，以Al（OH）3为主。关键在赤泥分离沉降槽、赤泥洗涤沉降槽、分解槽等设备器壁上生成。视条件不一样，能够是三水铝石、拜耳石、诺尔石、一水软铝石及胶体。（2）由溶液脱硅和铝土矿和溶液间反应而产生。如钠硅渣、水化石榴石等，这类结疤关键是在矿浆预热、溶出过程及母液蒸发过程中出现，其结晶形态和温度、溶液组成、时间等多个原因相关。（3）因铝土矿中含钛矿物在拜耳法高温溶出过程中和添加剂及溶液反应而生成。关键成份为钛酸钙CaOTiO2和羟基钛酸钙CaTi2O4（OH）2。这类结疤关键在高温区生成。（4）除上述三种以外结疤成份，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、结疤清理清除结疤方法有机械清理、火烧清理、高压水清洗和酸洗等方法。对不一样结疤应有不一样清洗方法。通常结疤可用5.0%-15.0%H2SO4清洗，在处理含钛酸钙结疤时，硫酸中应添加1.5%-2.5%HF。为避免HF毒性，能够用NaF来替换，此时应延长清洗时间。为预防设备被酸腐蚀，酸洗温度不宜过高，不超出70-75，并加入缓蚀剂。它用量为酸液量0.8%-1.0%。利用酸泵将酸在要清洗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时在预热器内生成结疤用草酸加磷酸混合酸清洗效果好。由180加热到220范围内有结疤用盐酸、草酸和氢氟酸混合效果最好。对于致密含钛酸钙高温结疤，必需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，钻头中间能够通水同时冲洗；火烧清理是骤然如热管道，使结疤急剧爆裂脱落，从而达成清理目标。第五章 液固分离氧化铝生产实质上是将铝土矿中氧化铝溶入碱溶液中，和其它有害杂质相分离后，再从溶液中析出改变过程，在这一作业过程中有很多工序要进行液固分离，如拜耳法或烧结法赤泥和粗液分离、氢氧化铝和分解母液分离、烧结法精液和硅渣分离、结晶碱和蒸发母液分离等，所以液固分离是氧化铝生产中关键作业工序。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。氧化铝生产中沉降大多采取较经济重力沉降，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悬浮液，但无法将液体中悬浮固体微粒完全分离洁净。赤泥分离和洗涤是氧化铝生产中使用沉降槽最多地方，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溶液，氧化铝生产中通常处理对象是沉降分离所得底流和种分分解后浆液，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。加压过滤通常适于处理固体含量比较少悬浮液，它能将悬浮液中固体颗粒基础分离洁净，处理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精制、母液浮沲物回收等。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，氧化铝生产中通常见前三种，尤其是立式叶滤机，因为操作简便、产能高、指标好，在氧化铝生产中应用越来越广泛，有替换卧式叶滤机趋势。板框式压滤机因操作复杂、产能低，通常不用于氧化铝大工业生产。第一节 过滤一、过滤基础原理过滤是悬浮液进行液固分离一个有效方法，其基础原理是：在压力差作用下，借助一个能将固体颗粒截留而让液体经过多孔介质，将固体颗粒从悬浮液中分离出来过程。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含立式叶滤机、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，所以自动化程度化较高，运行周期也较长，使用在氧化铝生产中粗液精滤。下面经过立式叶滤机来介绍加压过滤机工艺，立式0f滤机工艺步骤图52所表示。叶滤机是多组滤片按一定方法装入密闭滤筒内，属于周期性作业过滤设备，一个叶滤循环由4个阶段组成：(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经过滤饼过滤，所以滤液浮游物高，进入高位槽后要经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，合格滤液由高位槽进入精液槽，此过程依据生产情况可进行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，确保设备正常运行。叶滤机采取加压过滤，推进力较大，可适适用于过滤溶液浓度较高、粘度较大而不易分离悬浮液。2、真空过滤工艺工作中真空过滤机过滤面两侧，受到不一样压力作用，其接触料浆一侧为大气压，而过滤面后面则和真空源相通，真空源是利用真空设备提供负压。所以真空过滤机推进力就是两面压力差即真空度。在此压力差作用下，悬浮液中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，从而达成过滤目标。氧化铝生产真空过滤机工作时连续运转，过滤面可分为以下多个区：(1)布料区。需过滤料浆分布到过滤面上，转鼓和立盘过滤，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布料区。(2)吸滤区。在此区域经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，达成固液分离目标。(3)洗涤区。经过固液分离区后滤饼仍然附着一定量母液，在平盘、转鼓中还需要进行洗涤，洗涤要用热水，以充足洗净。(4)卸料区。过滤完成后滤饼要卸出，和过滤设备分离，卸料有多个方法，有刮刀、反吹、螺旋、折带等。(5)过滤介质再生区。卸料后，有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。现在应用最广泛真空设备是水环式真空泵，它需要独立循环降温供水系统。在氢氧化铝过滤和洗涤中，立盘、转鼓、平盘过滤机因为过滤物料温度不太高，所以没有水冷器、分水器设备。第二节 赤泥分离洗涤在现在氧化铝生产中，大多采取重力沉降或重力沉降和过滤联合方法来实现赤泥分离和洗涤作业过程。不管是拜耳法铝土矿溶出浆液还是烧结法熟料溶出浆液，全部要进行赤泥和铝酸钠溶液分离，以得到粗制铝酸钠溶液粗液。为使分离作业顺利进行，拜耳法铝土矿溶出浆液在分离前必需进行稀释，而烧结法熟料溶出浆液必需进行快速分离，以降低二次反应化学损失；而分离后赤泥要尽可能地用热水洗涤洁净，以降低碱和氧化铝机械损失(赤泥附液损失)。因为生产方法不一样，赤泥分离洗涤工艺步骤不尽相同。现分述以下：一、拜耳法赤泥分离洗涤工艺步骤拜耳法赤泥分离洗涤步骤传统拜耳法生产氧化铝，其赤泥分离洗涤步骤以下图所表示。此步骤关键包含以下四个过程：1、赤泥浆液稀释。高压溶出后压煮矿浆，用一次赤泥洗液稀释，方便于赤泥沉降分离，而且可满足种分对溶液浓度和纯度(Si02)要求。2、赤泥沉降分离。稀释后浆液送人沉降槽进行沉降分离。沉降槽溢流中浮游物含量应小于025gl，以减轻下一步叶滤机负担。3、赤泥反向(逆流)洗涤。含有一定附液(铝酸钠溶液)赤泥再经过46个沉降槽进行46次反向洗涤，回收附液中A1203和Na20。4、赤泥脱钠及过滤。洗涤沉降槽末次底流赤泥送入脱钠槽加入石灰乳进行脱钠，深入回收赤泥中Na20；经过滤洗涤后赤泥送往赤泥堆场。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终一道工序，焙烧目标就是把氢氧化铝中附着水、结晶水脱除，并完成部分-Al2O3向- Al2O3转变，生成物理和化学性质符合电解要求氧化铝。氧化铝很多物理性质，尤其是比表面积、- Al2O3含量、安息角和灼减等关键决定于焙烧条件，氧化铝粒度和焙烧条件也有很大关系。粉状氧化铝和砂状氧化铝，它们物理特征有所区分，它们焙烧条件也是不相同，在生产过程中应严加控制。氢氧化铝焙烧装置发展经历了回转窑和流态化焙烧炉两个阶段。氧化铝工业发展早期，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，不过它热利用不足，系统散热损失大，焙烧热耗高，中国早期氢氧化铝焙烧均采取此设备。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，已经成为中国氢氧化铝焙烧不可缺乏设备。第二节氢氧化铝焙烧原理及工艺氢氧化铝焙烧基础原理焙烧是将前一工序送来氢氧化铝在焙烧炉中高温脱水生成氧化铝过程，反应式以下：2Al（OH）3=Al2O3+3H2O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H2O（液）H2O（汽） 2447.6KJ/kg结晶水脱除：2A l（OH）3Al2O3+3H2O（汽）2083.2KJ/kg晶形转变-Al2O3+3H2O- Al2O3 -324.3KJ/kg反应热和附着水蒸发烧之和加上废气不可避免过热称之为理论热耗，氢氧化铝焙烧理论热耗2428KJ/kg-2637KJ/kg.中国氧化铝厂，现在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，再经过两段冷却排出，依据物料在系统内改变也能够分四个部分。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热风吹起，并快速干燥，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、预焙烧干燥氢氧化铝遇见主炉排出高温烟气，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、预焙烧后物料进入主炉进行焙烧，脱除剩下结晶水，并进行部分-Al2O3向- Al2O3 晶型转变，焙烧瞬间完成，焙烧温度在1000-1200之间，在此过程中经过焙烧温度来控制氧化铝灼减指标。4、冷却焙烧后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，经过冷却管束和冷却水间接换热，冷却至80以下排出。