氧化铝熟料大窑化学反应热计算.doc

氧化铝熟料大窑化学反应热计算1.1 生、熟料的化学成分及数量以联合法厂的烧结法为例，其生料由一水硬铝石、拜尔法赤泥、烧结法硅渣及赤泥、回头碱液、新碱粉、石灰石及石灰组成，其生、熟料的化学成分及数量如下(假定每生产1吨熟料需1.32吨生料)；表A1 生产一吨熟料的生、热料化学成分及数量项目SiO2Fe2O3Al2O3CaONa2ONa2OsK2OTiO2H2OCO2C其他合计干生料%7.412.4023.4016.2013.473.062.152.4413.0911.000.794.59100kg97.8131.68308.88213.84178.0740.3928.3832.21172.79145.010.4360.321320熟料%10.583.2030.1020.1016.424.463.133.22/0.438.36100kg105.832.0301.0201.0164.244.631.332.2/4.383.610002.1 生料物相组成的估算2.11 硅渣的数量在1.32吨生料中，拜尔法赤泥及烧结法硅渣(其中SiO2占17.5)约占30。2.1.2 高岭土的数量干生料中含SiO2 0.09781吨，则高岭土的数量=（0.09781-1.3230%17.5%）=0.0632（t）2.1.3 一水硬铝石的数量取1.32公斤干生料用水溶解后，得NaOT 0.15公斤、Na2OK 0.02公斤、Al2O3 0.024公斤。生料含Al2O3 0.30888吨，则一水硬铝石的数量=（0.30888-0.2052-0.0632-0.024）=0.2242（t）2.1.4 NaOH和Na2CO3的数量NaOH的数量=0.02=0.0258（t）Na2CO3的数量=(0.15-0.02）=0.2222（t）在窑内90%的NaOH反荷化，则生成的Na2CO3为0.02580.9=0.0311（t）10%的NaOH发生热离解，即0.02580.1=0.0026（t）2.1.5 CaCO3的数量CaCO3的数量=(0.1452-0.2222)=0.1205（t）2.1.6 2CaOTiO2的数量2CaOTiO2的数量=1.32=0.0774（t）2.1.7 Ca(OH)2的数量Ca(OH)2的数量=(0.21384-0.1205-0.0774)=0.1337(t)2.1.8 Na2SO4的数量干生料含Na2OS0.04039吨，因此Na2SO4的数量=0.04039=0.0925（t）由于矿石及煤中的硫生成SO30.0064吨，则由此生成的Na2SO4为：0.0064=0.01136（t）2.1.9 Fe2O3H2O的数量Fe2O3H2O的数量=0.03168=0.0352（t）2.1.10 其它1.32-(0.2052+0.0632+0.2242+0.0258+0.2222+0.1205+0.0774+0.1337+0.0925+0.0352)=0.1201(t)3.1 熟料物相组成的估算3.11 硅酸二钙的数量0.1058=0.3032（t）3.1.2 Na2SO4的数量0.0446=0.1022（t）3.1.3 Na2OAl2O3的数量0.30195%=0.4598（t）3.1.4 Na2OFe2O3的数量熟料含全碱：Na2OT=0.1642+0.660.0313+0.0446=0.2295（t）其中：Na2SO4含Na2O：0.0446吨Na2OAl2O3含Na2O：0.4598=0.1738（t）Na2OFe2O3含Na2O：0.2295-0.0446-0.1738=0.0111（t）则：Na2OFe2O3的数量=0.0111=0.0398（t）3.1.5 CaOTiO2的数量熟料总CaO=0.201吨其中：2CaOSiO2含CaO：0.3033=0.1975（t）则：CaOTiO2的数量=（0.201-0.1975）=0.0085（t）3.1.6 未反应完全的化合物的数量TiO2：0.0322 -0.0085=0.0272（t）Fe2O3：0.032-0.0398=0.0033（t）Al2O3：0.3015%=0.0151（t）总计：0.0272+0.0033+0.0151=0.0456（t）3.1.7 其他1.000-（0.3033+0.1022+0.4598+0.0398+0.0085+0.0456）=0.0408（t）4.1 生、熟料物相组成数量表表A2 生、熟料中各物相组成数量生 料熟 料序号项目数量（t）%序号项目数量（t）%1硅渣0.205215.551硅酸二钙0.303330.332高岭土0.06324.792硫酸钠0.102210.223一水硬铝石0.224216.983铝酸钠0.459845.984氢氧化钠0.02581.954铁酸钠0.03983.985碳酯钠0.222216.835钛酸钙0.00850.856碳酸钙0.12059.136未反应完全化合物7钛酸钙0.07745.86TiO20.02722.728氢氧化钙0.133710.13Fe2O30.00330.339硫酸钠0.09257.01Al2O30.01511.5110氧化铁水化合物0.03522.677其他0.04084.0811其它0.12019.10合计1.32001001.00001004.5 化学反应热的计算熟料的化学反应热是指0的生料，制成一吨温度仍为0的熟料所需的热量，其数值等于反应吸收的总热量与放出的总热量之差。按照热化学的规定，吸热为正值，放热为负值。根据上述物相组成数量的估算，熟料形成的化学反应热列表计算如下：表A3 化学反应热计算式序号化学反应式基本物质反应热效应kJ/kg基本物质量（t）反应热量kJ/t12NaOH=Na2O+H2ONaOH+18900.02580.1=0.0026+49142Na2CO3=Na2O+CO2Na2CO3+30320.2222+6737103CaCO3=CaO+CO2CaCO3+17730.1205+2141294Al2O3H2O=Al2O3+H2OAl2O3 H2O+11080.2242+2484145Al2O32SiO22H2O=Al2O3+2SiO2+2H2OAl2O32SiO22H2O+2840.0632+179496Ca(OH)2=CaO+H2OCa(OH)2+8780.1337+11738972NaOH+CO2=Na2CO3+H2ONaOH-13590.02580.9=0.0232-31529Na2CO3=Na2O+CO2Na2CO3+30320.0232=0.0307+931138Al2O3+Na2O=Na2OAl2O3Al2O3-22580.301-0.2052=0.2201-4969869Na2OAl2O37SiO22H2O=Na2OAl2O31.7SiO2+2H2ONa2OAl2O31.7SiO2+1840.2052=0.1807+3324910Na2OAl2O32SiO2+4CaO=Na2OAl2O3+2(2CaOSiO2)Na2OAl2O32SiO2-5440.1807-98301112CaO+SiO2=2CaOSiO2SiO2-15220.1058-0.2052=0a2O+Fe2O3=Na2OFe2O3Fe2O3-11080.0398=0.287-3881013CaO+TiO2=CaOTiO2CaOTiO2-5840.0085-496414Na2O+SO3=Na2SO4SO3-72510.0064-46406熟料的化学反应热=1402867-765539=637328（kJ/t）附录B（资料性附录）表B1 生、熟料平均比热近似值 KJ/ kg物料温 度 5015035010001100干生料1.131.131.17-熟料-1.171.17表B2 常用气体在标准状态下的密度气体名称化学式密度:kg/m3空气1.293氧气O21.429氮气N21.251氢气H20.090甲烷CH40.716二氧化碳CO21.965一氧化碳CO1.250二氧化硫SO22.860水蒸汽H2O0.804表B3 气体的平均比热：Cp，千焦/标米3（kJ/m3）温度CO2H2O空气N2O2H2COSO2CH401.6061.4891.2961.2961.3051.2861.2961.7351.5471001.7101.4971.3001.3001.3131.2921.3011.8191.6392001.8021.5141.3091.051.3341.2961.3051.8941.7563001.8781.5351.3171.3131.3551.3011.3171.9611.8864001.9401.5561.3301.3211.3761.3011.3302.0242.0115002.0071.5811.3421.3341.3971.3051.3382.0742.1796002.0571.6061.3651.3471.4181.3091.3552.1162.2587002.1031.6311.3721.3551.4341.3131.3722.1542.3758002.1451.6601.3841.3671.4511.3171.3882.1872.4929002.1831.6851.3971.3841.4641.3211.4012.2162.59710002.2161.7141.4091.3671.4761.3301.4122.2412.697 表B4 几种煤的平均比热，kJ/kg种类平均比热种类平均比热泥煤1.138（0.32）瘦煤1.116（0.267）褐煤1.422（0.340）气煤1.263（0.302）长焰煤1.305（0.312）粉煤灰0.753（0.180）烟煤0.753（0.180）煤渣0.836（0.200）无烟煤0.836（0.200）焦碳0.836（0.200）肥煤1.213（0.290）表B5 物质的热容物质名称热容（卡/克分子度）适应温度范围，卡SiO2（固）a石英Fe2O3（固）aAl2O3（固）-刚玉rAl2O3（固）Al(OH)3（固）三水铝石AlOOH（固）一水软铝石AlOOH（固）一水硬铝石CaCO3（固）方解石CaO（固）3CaOAl2O3（固）11.2+8.2010-3T-23.36+17.2410-3T-27.43+3.0610-3T-16.37+11.1010-3T6.97+51.4010-3T12.991+5.9010-3T+0.410-6T210.43+7.6010-3T24.98+5.2410-3T-11.67+1.0810-3T-53.53+13.1810-3T-2988482989502981800293-373373-673373-673298-1200298-1800298-1600表B5(续)物质名称热容（卡/克分子度）适应温度范围，卡CaOAl2O3（固）CaOTiO2（固）2CaOSiO2（固）Ca（OH）2（固）MgO（固）TiO2（固）金红石MgCO3（固）Na2O（固）NaOH（固）Na2CO3NaAlO2（固）Na2SO4（固）36.0+5.9610-3T-30.47+1.3610-3T-36.25+8.8310-3T-21.410.18+1.7410-3T-17.97+0.2810-3T-18.62+1.3810-3T-15.7+5.410-3T19.214.48+39.0210-3T32.2+8.4310-3T21.02+4.2310-3T-13.94+55.410-3T31.75+15.4810-3T298180029815302981200276367373-2073298-1800298-750298-1100298-593298-723723-1123298-1923298-518518-1157表B6 有关反应的热效应 （吸热为正，放热为负）反应式反应基本物质反应热效应kJ/kg2NaOH=Na2O+H2ONaOH+1890Al2O3H2O=Al2O3+H2OAl2O3H2O+1108Al2O32SiO22H2O=Al2O3+2SiO2+2H2OAl2O32SiO22H2O+284Na2CO3=Na2O+CO2Na2CO3+3032CaCO3=CaO+CO2CaCO3+17772NaOH+CO2=Na2CO3+H2ONaOH-1359Ca(OH)2=CaO+H2OCa(OH)2+878Al2O3+Na2O=Na2OAl2O3Al2O3-2258Na2OAl2O31.7SiO22H2O=NaOAl2O31.7SiO2 +2H2O