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1、高铝粉煤灰预脱硅－碱石灰烧结法生产氧化铝 工艺流程标准化框图 二氧化碳 预脱硅 分离与洗涤 石灰石 生料浆制备 活性硅酸钙 熟料烧结 熟料溶出 一段脱硅 种分 成品过滤 焙烧 二段脱硅 无烟煤 硅钙渣 高铝粉煤灰 氧化铝 活性硅酸钙制备 蒸发 烟煤 碳分 蒸发 （主产品） （副产品） （副产品） 脱硅液 脱硅粉煤灰 氢氧化钠 溶液 电石渣 硅钙渣脱碱 去溶出和生料浆制备工序 高铝粉煤灰预脱硅-碱石灰烧结法生产氧化铝工艺流程标准化框图文字说明： （一）粉煤灰预处理 高铝粉煤灰与氢氧化钠溶液按照一定的比例混合形成粉煤
2、灰浆液，进入预脱硅工序，在一定的反应温度、压力和反应时间下，粉煤灰浆液中高铝粉煤灰与NaOH溶液发生反应，生成含有硅酸钠溶液的脱硅粉煤灰浆液，通过泵输送进入分离与洗涤工序，在此工序内，通过分离设备完成固相（脱硅粉煤灰）和液相（硅酸钠溶液）的分离，固相（脱硅粉煤灰）送往生料浆制备工序，液相（硅酸钠溶液）送往活性硅酸钙制备工序，添加石灰乳进行反应生成副产品活性硅酸钙，并回收氢氧化钠溶液进入蒸发工序，蒸发后进入预脱硅工序使用。 （二）熟料制备 将脱硅粉煤灰、石灰石、无烟煤及碳分蒸发来的碳分母液（Na2CO3）按照碱比、钙比、水分要求在生料浆制备工序制备成合格生料浆，由生料浆输送泵送入熟料烧结工序
3、回转窑窑尾，通过在回转窑窑头喷入的煤粉燃烧形成的热量进行烧结，形成主要成为铝酸钠、硅酸二钙、钛酸钙等的熟料，熟料经过中碎系统送往熟料仓。 （三）铝酸钠溶液制取 来自熟料仓中熟料进入熟料溶出工序，通过与调整液混合溶出形成溶出浆液，溶出浆液经分离后形成固相（硅钙渣）和液相（铝酸钠粗液），固相（硅钙渣）送硅钙渣脱碱工序与电石渣进行反应，生成碱含量符合要求的副产品硅钙渣，液相（铝酸钠粗液）进入一段脱硅工序，经过高温高压一段脱硅反应后，一部分铝酸钠溶液送往种分工序，另一部分铝酸钠溶液继续添加石灰乳进行深度脱硅反应，反应后的铝酸钠精液送往碳分工序。 （四）氧化铝的制取 送往碳分
4、工序的铝酸钠精液在碳分槽中通入二氧化碳进行连续碳酸化分解，分解生成的氢氧化铝经种子过滤机进行过滤，滤饼送往种分工序作为晶种，滤液送蒸发工序进行回用。由一段脱硅工序送来的铝酸钠溶液与碳分工序送来的氢氧化铝晶种进行混合降温，形成高固含的氢氧化铝浆液送往成品过滤工序，通过过滤机进行分离与洗涤，液相送往蒸发，固相氢氧化铝送往焙烧工序，通过焙烧炉将氢氧化铝生产成冶金级的氧化铝（主产品）。 高铝粉煤灰预脱硅－碱石灰烧结法提取氧化铝 物料流量标准化框图 （高铝粉煤灰中氧化铝含量48%，年产24万吨氧化铝） 电石渣（8t/h） 二氧化碳 生石灰11t/h
5、 预脱硅 分离与洗涤 石灰石（60t/h） 生料浆制备 活性硅酸钙（22t/h） 熟料烧结 熟料溶出 硅钙渣脱碱 一段脱硅 种分 成品过滤 焙烧 二段脱硅 硅钙渣（80t/h） 高铝粉煤灰（75t/h） 氧化铝（30t/h） 活性硅酸钙制备 蒸发 烟煤（23t/h） 碳分 蒸发 （主产品） （副产品） （副产品） 脱硅液220方/h 干脱硅粉煤灰64t/h 氢氧化钠溶液循环量（188方/h） 补充烧碱（2.0t/h） 苛化液300方/h 生料浆200方/h 熟料 140t/h 溶出来粗液 362t/h 115方/h
6、265方/h 氢氧化铝46t/h 260方/h 283t/h 32t/h 24万吨/年氧化铝主要生产和消耗量 （高铝粉煤灰中氧化铝含量48%，年产24万吨氧化铝） 主要物料消耗量（万吨/年） 主要产品量（万吨/年） 粉煤灰 60 氧化铝 24 石灰石 80 活性硅酸钙 18 氢氧化钠 1.6 硅钙渣 65 烟煤 25 无烟煤 --- 焦炭 1.5 电石渣 7 蒸汽 高压 29.2 低压 172 水 192 电 2160（万度） 高铝粉煤灰预脱硅－碱石灰烧结法提
7、取氧化铝物料流量标准化框图工艺叙述和说明： 一、预脱硅和分离与洗涤工序 1、主要目的 高铝粉煤灰中硅含量高，使用NaOH与SiO2反应脱除非晶态硅，并可进一步生产白炭黑或者活性硅酸钙等副产品。 2、化学反应 主反应：2NaOH + SiO2（非晶态）=== Na2SiO3 + H2O 副反应：2NaOH + Al2O3（非晶态） === 2NaAlO2 + H2O 3、物料平衡 进：粉煤灰75t/h，氢氧化钠溶液188方/h 出：预脱硅后脱硅粉煤灰64t/h，用以制备氧化铝；脱硅液220t/h。用于生产活性硅酸钙。 4、工艺描述 高铝粉煤灰和氢氧化钠溶液
8、混合后，经两级套管预热（二级加热到溶出温度130℃）和停留罐保温脱硅（>1.5小时脱硅时间），之后使用过滤机使Na2SiO3溶液和脱硅粉煤灰分离。 二、生料浆制备和熟料烧结 1、主要目的 1）将脱硅粉煤灰中含铝成分转变成为可溶于水的铝酸钠；2）将脱硅粉煤灰中含硅成分转变为难溶于水的硅酸二钙；3）其他杂质都转化为不溶于水或极易水解的物质。 2、化学反应 3Al2O32SiO2(莫来石)+3Na2CO3 ==2NaAlSiO4(霞石)+ 4NaAlO2 + 3CO2 2CaCO3 + NaAlSiO4 = Ca2SiO4 + NaAlO2 + 2CO2 1098K CaC
9、O3 == CaO + 2CO2 2CaO + NaAlSiO4 == Ca2SiO4 + NaAlO2 Al2O3 (刚玉)+ Na2CO3 == 2NaAlO2 + CO2 Fe2O3 + 3Na2CO3 == NaFeO2 + 2CO2 TiO2 + CaO == CaTiO3 3、物料平衡 进：脱硅粉煤灰、石灰石、无烟煤、碳分母液等共计200方/h 出：熟料140t/h。 4、工艺描述 （1） 生料浆磨制 粉煤灰、石灰石、钠硅渣、钙硅渣、苛化渣及附液和循环碳酸钠溶液，按比例加入三仓管磨机中磨制成含～39%的生料浆，用泵送生料浆调配工序。
10、2） 生料浆调配 生料浆在料浆槽内按要求的碱比、钙比等指标进行调配，调配合格的生料浆送合格料浆槽储存，合格储槽的料浆用泵送熟料烧成工序窑尾饲料室。 （3） 熟料烧成 在此阶段生料在窑内在高温条件下反应生成含铝酸钠熟料，复产硅酸钙（硅钙渣或赤泥）。由原料储仓送来的烟煤经磨煤机，利用熟料窑的热风烘干、磨细后，送入煤粉仓供熟料烧成用。生料浆调配送来的合格生料浆，用高压泵喂入熟料窑内，从窑前喷入煤粉烧成熟料。熟料经冷却机冷却，两段破碎后送入熟料仓，熟料窑尾气经旋风收尘器、电除尘器收尘净化，由排风机通过烟囱排出，收下的窑灰返回熟料窑内。 三、熟料溶出及硅钙渣分离 1、主要目的 熟料的主要成
11、分为铝酸钠、硅酸钙、铁酸钠、钛酸钙等；熟料溶出使铝酸钠和硅酸钙分离，硅酸钙以渣的形式排出，铝酸钠以NaAl(OH)4 溶液分离。 2、主反应： Na2OAl2O3+4H2O+aq==2NaAl(OH)4+aq Na2O·Fe2O3+4H2O+aq==2NaOH+Fe2O3·3H2O↓+aq Ca2SiO4 + H2O = Ca(OH )2 + CaSiO3 3Ca(OH)2 + 2 NaAlO2 + 6H2O = 3CaOAl2O36H2O + 2NaOH 2NaFeO2 + H2O ==2 NaOH + Fe2O3 3、物
12、料平衡 进：熟料140t/h、电石渣8t/h 出：硅钙渣80t/h，铝酸钠粗液380方/h 4、工艺描述 硅钙渣洗涤送来的硅钙渣一次洗液与熟料按比例进入筒形溶出器内进行逆流溶出，筒形溶出器溢流经过过滤后，送一二段常压脱硅及硅渣分离工序。溶出粗砂与硅钙渣洗涤系统送来的二次洗液进棒磨机继续磨细，棒磨机出料浆液由泵送至硅钙渣洗涤系统。 熟料溶出送来的浆液在洗涤沉降槽进行三次反向洗涤。一洗、二洗溢流分别去熟料溶出的筒形溶出器和棒磨机，三次洗涤沉降槽经脱碱反应后，底流由泵送板框式压滤机压滤，滤液返回末次洗涤沉降槽，干硅钙渣用汽车送往各水泥厂，作为水泥生产的原料。 四、氢氧化铝的制取 1、主
13、要目的 将铝酸钠溶液中的硅酸钠溶液除去，生成纯净的铝酸钠精液，再通过碳分、种分生产氢氧化钠。 2、主要反应 (1)脱硅（除杂质） 一段脱硅，用钠硅渣作为晶种，反应脱硅 2Na2SiO3+2NaAl(OH)4+aq=Na2O·Al2O3·2SiO2·nH2O +4NaOH+aq 二段脱硅，用石灰乳进行反应，精细脱硅 3CaO +2 NaAlO2 + 7H2O = 3CaOAl2O36H2O + 2NaOH 3CaOAl2O36H2O+xSiO2(OH)22-=3CaOAl2O3xSiO2(6-2x)H2O +2xOH-+2xH2O（二段） (2)碳分（主要反应） C
14、O2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O 2NaAlO2 + 3H2O = 2NaOH + 2Al(OH)3 3、物料平衡 进：380方/h，溶出来的铝酸钠粗液。 出：46t/h，氢氧化铝滤饼 4、工艺描述 （1）一二段脱硅 熟料溶出来的粗液，加入钠硅渣种子和种分母液，经过新蒸汽间接加热进行一段常压脱硅。经过6小时脱硅过程后，溢流进一段脱硅叶滤机进行叶滤，部分滤液送种子分解。另一部分进入二段脱硅系统，并在二段脱硅槽中加入石灰乳进行深度常压脱硅，经1.5小时脱硅时间后，溢流进二段脱硅叶滤机精滤，得到的精液送碳分分解。一、二段脱硅槽、叶滤机底流中钠硅渣、钙硅渣浆液送入
15、板框压滤机进行压滤，滤渣经碳分母液冲稀后送入生料浆制备系统，滤液返回一段脱硅槽。 （2）分解分级 部分一段脱硅液经过板式换热器与种分母液进行换热，一段脱硅液温度从90～105℃降为61～62℃，然后送种子过滤冲晶种。第一级为一段脱硅液与分解母液换热，第二级为一段脱硅液与循环水换热。 一段脱硅液冲晶种后，与碳分滤饼制备成固含为450g/L的氢氧化铝料浆，用晶种泵送往1～2号分解槽中，在分解槽尾部适当位置设置二台水力漩流器分级机组，分级底流为粗颗粒氢氧化铝料浆，作为本车间产品送往成品过滤工序，分级溢流返回分解槽中，分解倒数第二槽为种子出料槽，在槽上部适当位置出料自流进种子过滤机，经过滤后晶种
16、流进晶种槽中，过滤母液进锥形母液槽。 种分母液用泵输送，一部分送氢氧化铝分级，调配料浆固含，另一部分送精液热交换工序与精液换热，换热后母液温度从50～55℃升至80～85℃，送蒸发槽罐区。 为提高分解产出率，在分解槽顶部适当位置设有宽流道板式换热器作为中间降温设备。 （3）碳酸化分解 经过深度脱硅后的二段脱硅液进入碳分槽中，通入二氧化碳进行连续碳酸化分解，碳分槽出料浆液进沉降槽，底流浆液进立盘过滤机，沉降槽溢流和立盘过滤机溢流进入碳分母液槽，滤饼作为种分槽的晶种。碳分母液经过蒸发后，分别送生料浆制备、熟料溶出和一二段常压脱硅等工序。 （4）种子过滤 分解槽出料的分解浆液自流至立盘过
17、滤机进行种子过滤，滤饼加入部分一段脱硅液送分解首槽作种子，滤液作为种分母液送一段脱硅液降温换热。 碳酸化分解的分解浆液通过泵送到沉降槽，底流至立盘过滤机进行种子过滤，滤饼加入部分精液送分解首槽作种子，滤液作为种分母液送一段脱硅液降温换热。 （5）成品过滤 分解分级旋流器的底流经平盘过滤机完成一次分离两次洗涤得到产品氢氧化铝，由皮带输送机送至焙烧车间；过滤得到的母液部分去种分蒸发车间，部分去一二段常压脱硅及硅渣分离工序，而氢氧化铝洗液经调整后返回到熟料溶出。 五、氢氧化铝的制取 1、主要目的 将氢氧化铝焙烧生成氧化铝。 2、主要反应 2Al(OH)3 == Al2O3 + 3H2
18、O 3、物料平衡 进：50t/h，氢氧化铝滤饼 出：32t/h， 氧化铝产品 4、工艺描述 氢氧化铝经滤饼仓下电子皮带秤计量，用螺旋给料机送入焙烧炉的干燥和预热段，被预热的物料进入焙烧反应器完成焙烧作业。焙烧物料经冷却系统冷却，得到合格氧化铝输送到氧化铝仓，然后通过皮带送往液态铝生产车间。 焙烧系统产生的废气进入电收尘器，除尘后排向大气，电收尘器收集的粉尘返回焙烧炉系统。 六、活性硅酸钙制备 1、主要目的 把预脱硅后分离得到的硅酸钠溶液进一步加工生产活性硅酸钙，同时回收氢氧化钠溶液。 2、主要反应 Na2SiO3 + Ca(OH)2 ==== 2NaOH + CaSiO3 Na2CO3 + Ca(OH)2 ==== 2NaOH + CaCO3 3、物料平衡 进：脱硅液220t/h，石灰乳（折合成生石灰11t/h 出：活性硅酸钙产品22t/h 4、工艺描述 由分离与洗涤来的硅酸钠溶液经叶滤机净化后，添加石灰乳进行反应，反应完毕后经过滤机进行过滤，滤饼如碱含量合格送往烘干工序进行烘干，如碱含量超标，继续进行脱碱及中和反应，反应完全后经过滤机分离，滤饼送活性硅酸钙烘干，烘干后的产品入活性硅酸钙仓和堆栈。
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