100万吨氧化铝厂设计.pdf

-1-*大 学 本本 科科 生生 毕毕 业业 设设 计计 说说 明明 书书 题题 目目 100 万吨氧化铝厂赤泥车间的设计万吨氧化铝厂赤泥车间的设计 学生姓名学生姓名 *指导教师指导教师 *学学 院院 冶金科学与工程学院冶金科学与工程学院 专业班级专业班级 冶金冶金*班班 完成时间完成时间 *年年*月月 -1-目录摘要.-3-前言.-4-第一章 厂址的选择和论证.-6-11 厂址选择.-6-1.1.1 厂址的地理特征.-6-1.1.2 厂址的气象特征.-6-1.1.3 厂址的交通运输特征.-6-1.1.4 水源.-7-1.1.5 电力资源.-7-1.2 生产产能的选择.-7-第二章 生产方法、工艺流程、工艺设备及主要技术、经济指标的选择与论证.82.1 生产方法的选择与论证.82.2 工艺流程、工艺设备的选择和论证.102.2.1 原料的准备.102.2.2 预脱硅.102.2.3 溶出.102.2.4 赤泥沉降分离及洗涤.112.2.5 铝酸钠溶液控制过滤.122.2.6 赤泥的输送与堆存.122.2.7 精液热交换.132.2.8 晶种分解.132.2.9 氢氧化铝过滤.172.2.10 氢氧化铝焙烧.172.2.11 蒸发.192.3 主要技术、经济指标的选择与论证.202.3.1 常压预脱硅.202.3.2 苛性碱的加入方式.202.3.3 溶出温度.202.3.4 配料苛性比值 k.202.3.5 循环母液碱浓度和苛性比值.212.3.6 分解温度.212.3.7 分解原液 Al2O3的浓度和苛性比值.212.3.8 晶种系数.222.3.9 赤泥组成.222.3.10 焙烧温度.232.4 设计参数总表.23第三章 物料平衡计算.2531 主要生产技术指标.2532 物料平衡计算.253.2.1 损失计算.253.2.2 循环溶液计算.273.2.3 浆液的稀释和沉降.293.2.4 铝酸钠溶液的分解.333.2.5 氢氧化铝浆液的沉降.343.2.6 产品氢氧化铝的洗涤与焙烧.363.2.7 苛化.373.2.8 蒸发和碳酸钠分离.4033 氧化铝物料小时流程表.42-2-第四章 赤泥沉降分离洗涤车间主体设备计算.434.1 原始数据.434.2 沉降面积，沉降槽直径，高度与台数的计算.434.3 洗涤次数的计算.444.3.1 进水量的计算.444.3.2 假设采用 5 次洗涤.444.3.3 假设采用 6 次洗涤.454.4 洗涤沉降面积和每台沉降槽直径的计算.474.4.1 溶液浓度的计算.474.4.2 洗涤沉降槽面积，直径及高度的计算.484.5 热损失的计算.49第五章 成本分析.5151 成本核算的条件.5152 劳动定员.5153 经济效益计算.52第六章 三废处理.536.1 废气的处理.536.2 废水的处理.536.3 废渣的处理.54总结.55参考文献.56-3-摘要通过对国内外各种氧化铝生产工艺进行了广泛深入的分析和对比，并根据本设计的具体条件，确立了本设计的工艺流程。经过论证，确定了生产的工艺参数：分解溶液的苛性比 k为 1.43，精液碱浓度为 145g/l；母液 k为 2.94，溶出碱浓度为 180 g/l；溶出温度 145，溶出赤泥 A/S=1.2，N/S=0.426，赤泥分离底流 L/S=1.38，赤泥洗涤底流 L/S=0.82。其中，本次设计的重点是赤泥洗涤车间。通过计算分析，设计了六次反向洗涤的工艺流程，并对热损失进行了验算。同时，还对全厂生产成本进行了计算，对种分车间的工作人员进行分配。最后，针对氧化铝生产会产生的主要环境污染，制定了具体的处理措施。关键字：氧化铝生产；拜尔法；三水铝石；溶出.Abstract Based on extensive analysis of the international and domestic alumina production technology，and the specific requirements of the design，the production process is established.With demonstrating，the parameters of production process are obtained:the k，Nk of pregnant liquor is 1.43 and 145 g/l，respectively;the k，Nk of spent liquor is 2.94 and 180g/l，respectively;the digesting temperature is 145，the A/S of red mud is 1.2，and N/S is 0.426，the L/S of sedimentation red mud is 1.38，and 0.82 of the washing red mud.the emphase of these is the design of the red mud washing workshop.A process containing six-time reversed washing is designed.Moreover，its heat loss is calculated.Meanwhile，the cost of the plant is also calculated，labor is organized in the seed precipitation workshop.Exact motheds of waste disposal are designed according to the possible pollution brought by the alumina production process.Key words:alumina production;Bayer process;gibbsite；leaching.-4-前言铝作为有色金属生产、消费的主流，是需求量仅次于钢铁的第二大金属材料。由于铝具有质量轻、耐腐蚀(表面形成一层致密的氧化膜)、易导电、易延伸、外形美观等优点，所以它被广泛应用于包装、建筑、运输、电气和其他行业。氧化铝是炼铝的基本原料，每生产一吨金属铝消耗尽两吨氧化铝，世界上 90%以上的氧化铝用于生产电解铝，氧化铝工业的盛衰主要取决于电解铝工业的发展状况。虽然目前由于国际金融危机的影响，有色金属行业处于低迷期，但是从长期发展来看，未来几年，世界铝价亦将回升到高位区并继续上扬。当前，我国经济高速增长需要大量铝，铝的产销增长率高于同期我国国民经济的增长率。我国拉动内需，加强基础设施建设，增加对能源、交通、水利及公用设施的投资力度，必将增加对重要基础原材料铝的需求。而随着我国西部大开发战略的实施及消费结构的改变，我国的铝消费仍将处于高速增长阶段，所有这些，给我国氧化铝工业的发展提供了良好的机遇，市场发展前景非常广阔。1)氧化铝工业发展 1894 年世界上第一个拜耳法生产氧化铝的工厂投产，一百多年来，随着世界对金属铝的需求量增加，氧化铝工业得到迅速发展。2002 年以来世界和我国的氧化铝产量情况见下表：表 1 20022008 年世界和我国的氧化铝产量统计项目2002 年2003 年2004 年2005 年2006 年2007 年2008年世界 Al2O3产量/万吨4978.55259.15487.25615.75839.55886.36049.6我国 Al2O3产量/万吨545.0611.2698.0851.01369.61945.62278.4资料来源：中铝网 行情 统计数据 氧化铝产量统计目前世界上生产氧化铝的国家有 30 余个，氧化铝厂 85 座。主要集中在澳大利亚、中国、美国、巴西和俄罗斯，这 5 个国家氧化铝产能占世界总产能的 70%左右。全球氧化铝厂中规模在 100 万吨/年以上的有 30 家，生产能力占全球总产能的 50%以上。我国氧化铝工业是从1954年7月山东铝厂投产开始的，之后陆续建成了郑州铝厂、贵州铝厂、山西铝厂、中州铝厂和平果铝厂，形成了六大氧化铝工业基地。自1954年以来，我国氧化铝产量基本上以每十年翻一番的速度高速发展，特别是进入21世纪以来，氧化铝产量更是突飞猛进。由于我国经济的高速发展，氧化铝供不应求，为了解决这种矛盾，各大铝厂不断进行扩建，并且有许多民营氧化铝企业相继建成投产，如山东：魏桥铝电、南山铝业；山西：武圣铝业；河南：开曼铝业、东方希望铝业、汇源铝业；贵州：凯晟铝业、宏大铝业；重庆博赛先锋氧化铝公司等。但是仍然不能满足需求。为此，我国每年大量进口氧化铝，而且进口氧化铝基本上以现货采购为主。-5-例如，2004年氧化铝进口量达到630万吨，与我国当年氧化铝总需求量1290万吨相比，对外依存度为48.84%，与2000年相比，进口量增长2.2倍。但随着中国电解铝产量增幅放缓以及中国氧化铝产量不断快速增长，中国从2006年开始进口氧化铝的数量将会明显放缓。国内2005年氧化铝产量约为850万吨，2006年产量达到1369.6万吨，2007、2008年产量分别达到1945.6万吨和2278.4万吨，显然国内氧化铝产能释放的速度正在加快。表2 20012006年全球氧化铝供求平衡状况 单位：万吨2001年2002年2003年2004年2005年2006年产量485251445453579760646607消费量465450875457581261536567供需平衡19857-4-14-8940资料来源：CRU、中国商务部 另外，据中国有色金属工业协会副会长潘家柱透露，根据中国政府提出的到 2020年国内生产总值比 2000 年翻两番的要求，中国原铝消费在今后几年内将持续保持较快增长，到 2010 年有望突破 1100 万吨。这势必为我国铝工业的发展提供良好的机遇，鉴于此，本次设计年产量 100 万吨的氧化铝厂是可行的。2)铝土矿资源情况 铝在地壳中的平均含量为 8.8%，但目前铝的可利用矿产资源仅为铝土矿、霞石和明矾石，而 95%以上的氧化铝是从高品位的铝土矿提取的。就目前来看，全球铝土矿的资源是很丰富的，下表是世界铝土矿储量分布情况：表 3 世界铝土矿储量分布 单位：亿吨国家或地区储量基础储量国家或地区储量基础储量几内亚澳大利亚巴西牙买加印度中国74.038.039.020.07.77.286.074.049.025.019.020.0圭亚那苏里南委内瑞拉俄罗斯其他世界总计7.05.83.22.041.0240.09.06.03.52.547.0350.国外铝土矿的组成特点：世界铝土矿大多是三水铝石型或三水铝石一水软铝石混合型，仅中国、俄罗斯、希腊等少数国家有一水硬铝石型铝土矿，因此世界氧化铝大多由拜耳法生产。我国铝土矿资源已知储量达 13.86 亿吨，工业储量约 5.6 亿吨。但是，我国铝土矿大多是高铝、高硅、低铁的一水硬铝石-高岭石型矿石，铝硅比多在 47 之间(但也有一定数量的铝硅比大于 9 的高质量矿石)。因此，我国氧化铝生产多采用烧结法或拜耳-烧结联合法，这就使我国的氧化铝成本较其他国家高，这对我们的国际竞争很不利，于是，我们可以采用进口三水铝石，在国内建厂生产的方式来提高国际竞争力。-6-第一章 厂址的选择和论证11 厂址选择厂址的选择是设计中的一项十分重要的内容，厂址选择对工业企业的建设速度、建厂投资、生产发展、经济效益、环境保护及工农关系等具有重要意义。厂址选择的一般原则是：符合工业布局及区域性总体规划和城市建设规划的要求；尽可能利用城镇设施，节约投资；要靠近原材料、水、电供应充足和产品销售便利的地方，有良好的交通运输条件；要注意节约用地；要有适当的自然地形和适宜的工程地质、水文、地震等级条件及较好的协作条件等2。由于本次设计所使用的铝土矿来自印度，所以氧化铝厂拟选在有海港的山东龙口。1.1.1 厂址的地理特征 山东省烟台市龙口地处胶东半岛西北部，总面积 893平方公里，海岸曲线长 68.4公里；辖13个镇(区街)、632个村(居)，人口63万。龙口市东临烟台，南近青岛，北与大连、天津、秦皇岛隔海相望，是环渤海经济带上一颗璀璨的明珠。龙口出煤，新生代第三纪的煤。属褐煤、长焰煤，共生油母页岩。龙口煤业公司下设三对生产矿井、年产煤炭650 万吨。经过钻探、高分辨率地震勘探，目前在龙口煤业公司北皂煤矿北部海下 26平方千米的范围里，探明煤炭储量 1.17 亿吨。1.1.2 厂址的气象特征龙口市属温带季风型气候，冬无严寒，夏无酷暑，四季分明，气候宜人，年平均气温 12左右，年平均降雨量 600 毫米左右，无霜期 190 多天3。1.1.3 厂址的交通运输特征 龙口市公路交通发达，航运方便，已基本形成了水陆空立体交通运输体系。全市公路通车里程达到 524.8 公里，公路密度达到每百平方公里58.8 公里。大莱龙铁路龙口段已全线铺通，11.6 公里进港线建成通车后港口腹地将扩展至西北、华北等地，港口功能得到充分发挥，大大促进龙口经济尤其是物流产业的快速发展。龙口市的 206 线高速公路与烟青、烟威、同三、济青高速公路一起形成四通八达的运输网络。全国最大的地方港-龙口港是国家一级对外开放口岸，拥有码头岸线3000 余米，生产泊位 20 个，其中万吨级以上泊位 8 个，设有危险品、煤炭、集装箱、客滚专用及多用途泊位和散杂泊位等，年货物吞吐能力达1500 多万吨，客运量 50 多万人次，目前已与世界 30 多个国家和地区及国内各港通航，并开通了龙口至东南亚、韩国、日本及国内黄浦和沿海内贸集装箱班轮航线。龙口港总体布局规划已经由山东省政府批准，属国家重点建设港口。规划中的港口陆域布局分东港区、中港区、西港区三部分。东港区以老港区为基础，属于建成区，中港区位于东港区北面，可建设万吨级以上泊位 30 至 40 个。2020 年前规划建设集装箱、钢材、盐、水泥等专用泊位 7 个，港口吞吐能力可达 2000 万吨以上。西港区位于屺母岛端部，是预留深水泊位区域，具备建设 1025 万吨级码头的自然条件，拟建 10 万吨级-7-以上的大宗散货、石油化工深水码头3。随着大莱龙铁路的开通和渤海天然气、石油进行开采，龙口港将获得更大的发展机遇。1.1.4 水源龙口境内共有大中型水库 3 座，蓄水能力达 2.2 亿立方米，建有亚洲最大的地下水库-黄水河地下水库，城区日供水能力达到9 万吨。设立了新区和海滨经济园区，目前正在加紧建设中，初步形成了 东城西城相融、南山北海呼应、新区居中、组团式发展 的城市建设新格局。据初步检测，其水质和水量都能满足建氧化铝厂的需要。1.1.5 电力资源每生产一吨氧化铝大约消耗 200 度以上的电力能源，因此电力是建设氧化铝厂的最重要外部条件之一。区内的百年电力公司是全国第一座由中央和地方集资兴建的坑口电厂，装机总容量 106 万千瓦，2002 年发电量 56.2 亿千瓦时。电力供应基本上富余的。1.2 生产产能的选择 根据本地区具有建大型铝工业基地的条件，并考虑到国家经济发展和当地的实际情况拟定初步建设规模为每年 100 万吨氧化铝，氧化铝全部从印度进口，原则上不预留今后扩建的场地。氧化铝厂生产的氧化铝大部分用于电解生产铝。当前我国广泛采用中间下料的大型预焙阳极电解槽和干法烟气净化系统，以减少污染。而电解要求使用流动性好，溶解快，吸附 HF 能力强和粉尘量小的砂状氧化铝，所以本设计的工艺流程，技术指标的选择都以生产砂状氧化铝为基础。8第二章 生产方法、工艺流程、工艺设备及主要技术、经济指标的选择与论证2.1 生产方法的选择与论证目前世界上生产氧化铝的方法在工业上主要是采用碱法制取氧化铝。常用的方法有以下几种4：1)拜尔法(湿化学法)是直接利用含有大量游离苛性碱的循环母液处理铝土矿，溶出其中氧化铝得到铝酸钠溶液，再往铝酸钠溶液中添加氢氧化铝(晶种)经长时间搅拌便可分解析出氢氧化铝，分解母液经蒸发后再用于溶出下一批铝土矿。2)石灰石烧结法或苏打石灰石烧结法是在铝土矿中配入石灰石或石灰、纯碱(含大量碳酸钠的碳分母液)，在高温下烧结得到含有固态铝酸钠的熟料，用水或稀碱溶液溶出熟料得到铝酸钠溶液，铝酸钠溶液脱硅净化后，通入二氧化碳气体便可分解结晶氢氧化铝。分解后的母液经蒸发后循环利用。3)拜尔-烧结联合法是利用拜耳法和烧结法的优点处理中低品位的铝土矿。其特点是：流程比以上两者都复杂，既包含有拜尔法流程也有烧结法流程，其两者的位置要看具体的矿物而定，根据矿物的不同可能一个为另一个的辅助或其补充；生产成本介于以上两者之间；可以处理各种铝土矿；生产成本在以上二者之间；其产品的质量较好。综上所述，拜耳法流程简单；生产成本低；得到的氧化铝产品质量好；一般处理矿物的铝硅比高(一般在 7 以上)，铁，硫，有机物等含量低。铝土矿处理方法和合理的工艺设备流程的选择取决于许多因素，其中主要是：1)硅量指数(A/S)，即铝土矿中 Al2O3对 SiO2的重量比；2)原料中硫化物、碳酸盐和有机物的含量；3)氯化合物和硅化合物的矿物组成；4)氧化铁含量。本设计所给的铝土矿的 A/S 大于 9，氧化铁含量为 17.97%，氧化硅含量为4.92%，不属于高硅高铁矿，且其他杂质含量不高，所以采用拜尔法来生产是较为合适的。拜尔法工艺流程见图 1-1。9破碎碎铝矿均化磨矿预脱硅溶出稀释赤泥分离控制过滤精液热交换晶种分解沉降分离焙烧循环母液调配蒸发苛化赤泥堆场赤泥压滤赤泥洗涤过滤洗涤石灰乳热水石灰乳种分母液新蒸汽氧化铝粗液热水底流洗液种分母液洗液氢氧化铝晶种循环母液氧化铝仓及包装碳酸钠液碱新蒸汽铝土矿苛化渣去赤泥一洗图 2-1.拜耳法生产氧化铝工艺流程简图102.2 工艺流程、工艺设备的选择和论证 拜尔法的基本工艺除溶出、稀释、分解和蒸发四个主要过程外，还有矿石的破碎和原矿浆的制备过程、泥渣和氢氧化铝的分离洗涤过程、氢氧化铝的煅烧过程和碳酸钠的苛化过程等。2.2.1 原料的准备1)原料的均化堆场本设计的原料由印度的 ASHAPURA 公司提供，由于其铝土矿来自较多的矿点，各矿点的矿石品位 Al2O3、A/S 等指标波动很大，故设计考虑在原料车间设置均化堆场，同时均化堆场也起到铝土矿存储、缓冲的作用。本设计均化采用的是矩形堆场，设两个料堆，采用“平铺直取”的堆、取料方法，布料端自动同料堆保持一定的最小距离，取料时在料堆端面一次切取断面各层物料，以达到均化的目的，均化指标 A/S 波动小于0.2。均化堆场的容量为 70kt 铝土矿，均化前的铝土矿露天堆场容量为 100kt 以上。2)原料磨 本设计有两种可供选择的方案：方案一：传统的单仓球磨加螺旋分级机流程。方案二：球磨+水力旋流器。方案一的工艺设备比较简单，但机械故障多，分级效率低，这不仅使矿浆细度的合格率难以保证，而且还会有相当部分合格粒级返砂回磨机内发生过磨现象，磨矿电耗高。针对本设计采用的是印度的三水铝石，矿石的硬度不大，所以暂定采用方案二。选用 4.5x8.5m 溢流型球磨机。为保证磨矿的效率和原矿浆的细度，应使入磨铝矿的粒度小于 25mm，另外还要严格的控制球磨机内的液固比，分级机溢流矿浆的液固比和反砂量。2.2.2 预脱硅工业生产中为了防止或减轻硅渣结疤，通常将原矿浆在 8095下搅拌 610h，使硅矿物尽可能完全转化为硅渣，这一过程称为预脱硅5。矿浆经预脱硅后，溶出液的硅量指数明显提高，因此设计考虑在矿浆进入溶出工序之前，设置常压预脱硅工序。根据中铝郑州研究院的实验研究报告，印度矿在与脱硅温度95，预脱硅时间6h 的情况下，预脱硅率可85%。首先采用两级套管(利用二次蒸汽预热)预热矿浆，第一级预热套管长度 500m，第二级加热套管长度为 334m，然后采用机械搅拌常压脱硅工艺，选择 2 组脱硅槽每组 7 台，其中两台带加热管束。2.2.3 溶出在我国氧化铝工业生产中，较为先进的的溶出技术有“管道预热-压煮器加热溶出”11的间接加热溶出技术、“管道化间接加热溶出”技术、单管预热高压釜溶出技术等。它们通过提高溶出温度来强化溶出，我国部分氧化铝厂采用以上技术的工艺指标如下表6：表2-1 国内部分氧化铝厂的拜耳法溶出条件及指标循环碱浓度g/l溶出温度溶出时间min溶出液分子比溶出赤泥铝硅比溶出赤泥钠硅比山西铝厂平果铝厂郑州铝厂2302451802602602704560456025301.461.401.51.32.01.80.510.340.35但是以上强化溶出技术都是针对我国铝土矿为较难溶出的一水硬铝石所采取的技术。本次设计所用的铝土矿是三水铝石，根据三水铝石易于溶出、溶出温度低(一般是120140)的特点17，设计采用三套管预热、压煮器保温溶出工艺。2.2.4 赤泥沉降分离及洗涤 赤泥的沉降分离是拜尔法氧化铝生产过程中的主要工序之一，起着承上启下的作用，生产操作中，时常由于固液分离不好使生产不能正常进行，直接影响固液分离效率和氧化铝的产出率，因此，提高固液分离效率已成为氧化铝生产的重要内容。赤泥的分离洗涤设备主要有深锥沉降槽、平底沉降槽。与平底沉降槽相比，深锥沉降槽具有以下优点：单位面积产能高，泥量、溢流能力强；占地面积小，约为大型平底沉降槽的30%左右；水解损失小，并有利自动化控制；散热损失小，散热面积约为大型平底沉降槽的80%，不用向槽内通蒸汽即可保证沉降温度之需；可加大进料L/S，有利沉降，对进料L/S要求放宽。大型平底沉降槽、深锥沉降槽的规格和性能指标见表2-26。进料技术条件：Na2O 浓度:Na2Ok 165g/l 固体含量:4%6%温度:100 固体粒级分布:500m 100%315m 98.5%63m 75%表2-2 大型平底沉降槽、深锥沉降槽的规格和性能指标大型平底沉降槽深锥沉降槽沉降槽直径D，m沉降槽高度H，m底流固含，%溢流固含，mg/l溢流产能，m3/(m2h)固体产能，t/(m2h)絮凝剂加入量364.5630(用于分离赤泥)3540(用于分离赤泥洗涤)2500.50.040.08(与絮凝剂种类有关)1212184044(13 次洗涤)4852(末次洗涤)45%晶种分解晶种系数2.5原液温度85闪蒸器出料温度86循环母液温度85蒸发流程六效降膜蒸发洗水加入量0.6t/t-Al2O3分离滤饼含水量15%洗涤滤饼含水量6%滤液固含2g/l氢氧化铝过滤洗涤设备平盘过滤机时间2030min温度1050条件流程气态悬浮焙烧炉Na2O0.35%-Al2O3510%灼减1%比表面积5080m2/g焙烧产品质量粒度+150m15%-45m10%26第三章 物料平衡计算为了便于计算，下面的物料平衡计算按生产 1 吨氧化铝为基准进行24。31 主要生产技术指标1)产品为一级品氧化铝(国标)：Al2O3不低于 98.6%，本设计取：Al2O3为 99%2)铝土矿的化学组成(%)Al2O3 Fe2O3 SiO2 TiO2 CO2 H2O 其它 合计 45.97 17.97 4.92 4.73 0.28 25.58 0.55 100 3)石灰的化学组成(%)CaO CO2 其他 合计 85.00 3.40 11.60 1004)氧化铝实际溶出率：87.14%，总回收率取：84%5)碱耗：75.58 补碱组成(g/L)Na2Ok Na2Oc CO2 密度：1440 kg/m3438.8 7.2 5.1 6)循环母液的组成(g/L)Na2Ok Al2O3 Na2Oc CO2 Na2OT 密度：1285.71 kg/m3180 100.8 15.65 11.11 195.65 k=2.947)铝酸钠溶液组成(g/L)Na2Ok Al2O3 Na2Oc CO2 密度：1295.53 kg/m3 145 166.81 12.61 8.95 k=1.438)沉降分离槽底流 L/S=1.38，末次洗涤槽底流 L/S=0.829)弃赤泥液相中 Na2O的含量(浓度)：4kg/t-干赤泥10)溶出后的赤泥的 A/S=1.2，N/S=0.42611)晶种分解中种子比为 2.5，种子附水率为 20%，分离后氢氧化铝浆液的 L/S=1.012)氢氧化铝洗涤水的消耗量为 0.6 吨/吨-AH，氢氧化铝滤饼的含水量为 10%13)蒸发中，Na2CO3H2O 带走的循环母液量为 30%14)苛化时的石灰数量为化学反应计算量的 125%；苛化率为 90%32 物料平衡计算3.2.1 损失计算根据原始数据，该铝土矿的铝硅比 A/S9.33，故理论溶出率 理 100%89.28%ASA实际溶出率 实 100%87.14%矿赤矿)/()/()/(SASASA27因总回收率比实际溶出率低，故本次设计的实际的总回收率取 84%。在氧化铝的产出率为 84.0%的条件下，如果制取 1 吨含有 990 公斤成品氧化铝，则需要：990(0.840.4597)2563.78 kg 干铝土矿其中应含有氧化铝：2563.7845.97%1178.57 kg因而，氧化铝的总损失量：1178.57990188.57 kg其中，破碎及储存时氧化铝的损失量为生产一吨氧化铝所需的总 Al2O3量的0.5%。即为：0.5%1178.575.89 kg 相当与损失干铝土矿：0.5%2563.78=12.82 kg则进入湿磨工序的干土矿：2563.78-12.82=2550.96 kg湿磨过程中 Al2O3 的损失与破碎时相同，即只有：0.5%1178.57kg，相当于铝土矿为 12.82 kg则送溶出的原矿浆矿石量为：2550.96-12.82=2538.14 kg送溶出的铝土矿中含，kg：Al2O3：2538.140.45971166.18Fe2O3：2538.140.1797456.10SiO2：2538.140.0492124.88TiO2：2538.140.0473120.05CO2：2538.140.00287.11灼减：2538.140.2558649.26其它：2538.140.005513.96 合计：2538.14需要加入的苛性碱为：76.95(438.87.2)0.1725 m3或 0.17251440248.4 kg苛性碱带入，kg：Na2O：76.95 kg CO2：0.88 kg H2O(按差值计)：170.57 kg 合计：248.4赤泥的组成，kg：Al2O3：124.881.2149.86(赤泥 A/S1.2)Na2O：124.880.42653.20(赤泥 N/S0.426)Fe2O3：456.10 SiO2：124.8828 TiO2：120.05 其它：13.96 未计入赤泥灼减：149.86+53.20+456.10+124.88+120.05+13.96=918.05 kg灼减的计算如下：(1)若赤泥中的 SiO2以 Na2OAl2O32SiO22H2O 的形式存在，那么 124.88 kgSiO2结合：124.8836(260)37.46 kg H2O(2)若 1.8%的 Fe2O3在赤泥中以 Fe(OH)3形式存在，则：456.101.8%541602.77 kg H2O由此可得灼减为：37.462.7740.23 kg总赤泥量为：918.0540.23958.28 kg 若包括水解损失的 9.78 kg Al2O3则为 958.289.78156102973.24 kg由于洗涤不完全，从而带走：973.240.820.004=3.19 kg Na2O式中 0.82弃赤泥的液固比；0.004弃赤泥中 1 kg 干赤泥所含的 Na2O 量。表 3-1 Al2O3和 Na2O 的损失量Al2O3损失项目占铝土矿中%公 斤Na2O(公斤)破碎及储存0.55.89/湿磨0.55.893.00赤泥不溶解形式12.715149.8653.20赤泥溶解形式0.283.323.19水解0.839.78/分解0.3474.097.45蒸发及析出碳酸钠0.3484.106.11石灰乳渣0.0450.531.2焙烧0.3824.52.8合计15.948187.9676.953.2.2 循环溶液计算分解过程中氧化铝的分解率：(m-k)m=(2.941.43)2.94=51.36%因此，进入分解的铝酸钠溶液中含 Al2O3：(9904.5)0.51361936.33 kg如果分解过程中无机械损失，则留于母液中的 Al2O3：1936.339904.5941.83 kg如果考虑到 Al2O3分解，蒸发和碳酸钠苛化时的损失，则循环溶液中 Al2O3为29941.834.094.100.53933.11 kg当 m2.94 时，其所含的 Na2Ok为 933.112.941.6451667.18 kgNa2Oc 量为 Na2Ok的 8%，即：100%8%KCCONaONaONa222 则：15.65g/lCONa29281809282KONa循环母液的体积为：1667.18 1809.265 m3循环母液的密度：p=PNa2O/2+NaOcOAlp000425.00009.0232Na2O 1285.71/m3其中，PNa2O 表示苛性碱密度，1.21 g/l (Al2O3)表示氧化铝密度，100.76 g/l (NaOc)表示碳酸碱密度，15.65 g/l则循环溶液重量为：9.265 1285.7111912.1 kgNa2Oc：9.26515.65 145 kgCO2：145 44 62102.9 kg则 H2O：11912.1145102.9933.111667.189063.41 kg原矿浆量铝土矿重量苛性碱重量循环母液3.00 2538.14248.411912.13.00 14695.64 kg式中 3.00磨矿时 Na2O 的损失，kg根据上述计算所得的数据引出溶出的平衡表如表 3-2 所示:30表3-2 溶出平衡表进 kg出 kg铝土矿溶出浆液Al2O31166.18Al2O32099.29Fe2O3456.10Na2OT1889.63SiO2124.88Fe2O3456.10TiO2120.05SiO2124.88CO27.11TiO2120.05其他13.96CO2110.89灼减649.26其他13.96合计2538.14灼减649.26苛性碱Na2Ok75.71H2O9234.56Na2Oc1.24CO20.88H2O170.57合计244.02循环母液Al2O3933.11Na2Ok1667.18Na2Oc145CO2102.9H2O9063.41合计11912.1总计14698.64合计14698.643.2.3 浆液的稀释和沉降稀释后的赤泥浆液的溶液中，Na2Ok的浓度为 145g/l。当 k1.43 时，其 Al2O3浓度为：1451.6451.43166.80 g/l。当1.565 时，Na2Oc的浓度为166.801.5651.645-14513.69 g/lTCO2的浓度为13.6944629.72 g/l则 p=PNa2O/2+=1295.53 kg/m3NaOcOAlp000425.00009.0232Na2O则 H2O 的浓度为：1295.5313.691459.72166.80960.32 g/l31根据带走的铝酸钠溶液：958.2841.381322.43 kg958.284赤泥重量，不计 Al2O3水解损失；1.38沉降分离后底流液固比；铝酸钠溶液的组成见表 3-3。表 3-3 铝酸钠溶液组成表组成浓度(g/l)%Al2O3166.8012.87Na2Ok14511.19Na2Oc13.691.06CO29.720.75H2O960.3274.13合计1295.53100此溶液中含有 Al2O3：1322.430.1287170.20 Na2Ok：1322.430.1119147.98 Na2Oc：1322.430.010614.02 CO2：1322.430.00759.92 H2O：1322.430.7413=980.31 合计：1322.43随同弃赤泥的附液，损失 3.32 kg Al2O3和 3.19 kg Na2OT，其中有 2.906 kg Na2Ok和 0.284 kg Na2Oc，CO2为 0.202 kg，水解损失 9.78 kg Al2O3和 5.18 kgH2 O。则进入稀释时，一次洗液中含有(kg)：Al2O3：170.20-3.32-9.78=157.1Na2Ok：147.98-2.906=145.074Na2Oc：14.02-0.284=13.736CO2：9.92-0.202=9.72H2O(按差值计)：2289.83总计：2615.46溶出溶液稀释的洗液中的水量，以铝酸钠溶液赤泥和溶出浆液中水量之差值来计算。在铝酸钠溶液中，每 12.87 kg Al2O3占有 74.13 kgH2O(表 3-3)则：2099.29149.86157.12106.53 kg 时 Al2O3占有的含水量为 2106.5374.13 12.8712133.416 kg式中：2099.29 为溶出浆液中 Al2O3含量，kg 149.86 为赤泥中 Al2O3含量，kg32 157.1 为一次洗液中 Al2O3含量，kg洗水中的水量为：12133.41640.23649.269234.562289.83 kg式中：12133.416 为铝酸钠溶液中的 H2O 量 40.23 为赤泥的灼减 649.26 溶出浆液的灼减(表 3-2)9234.56 溶出浆液中的 H2O 量(表 3-2)根据计算得出的赤泥浆液稀释分离和赤泥洗涤的物料平衡表见表 3-43-6。表 3-4 赤泥溶液稀释平衡进 kg出 kg溶出浆液(见表 2)赤泥浆液Al2O32099.29Al2O3149.86Na2OT1889.63Na2OT53.20Fe2O3456.10Fe2O3456.10SiO2124.88Ti2O120.05Ti2O120.05SiO2124.88CO2110.89其他 13.96其他13.96灼减40.23灼减649.26合计958.28H2O9234.56合计14698.64铝酸钠溶液(按差值计)洗水Al2O32106.53Al2O3157.1Na2Ok1823.11Na2Ok145.074Na2Oc172.13Na2Oc13.736CO2120.61CO29.72H2O12133.42H2O2289.83合计16355.80合计2615.46总计17314.1总计17314.133表 3-5 赤泥浆液分离平衡表进 kg出 kg稀释浆液赤泥958.28赤泥958.28铝酸钠溶液(赤泥附液)铝酸钠溶液(见表 3-4)Al2O3170.20Al2O32106.53Na2Ok147.98Na2Ok1823.11Na2Oc14.02Na2Oc172.13CO29.92CO2120.61H2O980.31H2O12133.42合计1322.43合计16355.80送分解的铝酸钠溶液(按差值算)Al2O31936.33Na2Ok1675.13Na2Oc158.11CO2110.69H2O11153.11合计15033.37总计17314.1总计17314.134表 3-6 赤泥洗涤平衡进 kg出 kg赤泥(未计水解)958.28赤泥(计入水解量)973.24Al2O39.78水解H2O5.18粗液(赤泥附液)(见表 3-5)弃赤泥中的液相Al2O3170.20Al2O33.32Na2Ok147.98Na2Ok2.906Na2Oc14.02Na2Oc0.284CO29.92CO20.202H2O980.31H2O779.078合计1322.43合计785.79稀释用洗水(按差值)Al2O3157.1Na2Ok145.074Na2Oc13.736CO29.72H2O2289.83新洗涤用水2078.82合计2615.46总计4374.49总计4374.493.2.4 铝酸钠溶液的分解加入精液晶种分解工序的 1936.33 kg 中，仍有 93