氧化铝厂工艺培训讲义

1、氧化铝厂工艺培训讲义一、氧化铝工艺流程简介氧化铝厂采用拜耳法生产工艺，它的原理是铝酸钠溶液在常温下添加氢氧化铝作 为品种并不断搅拌，使溶液中的氧化铝以氢氧化铝析出；析出氢氧化铝后的铝酸钠溶 液加热后再用来溶出矿石中的氧化铝水合物，这两个过程交替进行可一批批处理矿石生产出纯度较高的氢氧化铝，从而构成拜耳循环。溶出Al2O3.(1 或 3)H2O+NaOH +aq .- 2NaAl(OH)4+aq分解 1、工艺流程概1.1 原料车问由汽车运进厂的铝土矿经地磅站称重后倒入卸矿站或铝矿原矿堆场，经胶带输送 机送入均化堆场堆存并凉干水份，在堆场内经堆、取料机平铺直取均化后送入原料磨 制。外购石灰或出炉石

2、灰经破碎后经斗式提升机卸入石灰仓，仓底设置板式给料机， 胶带输送机，一部分石灰被送往原料磨磨头仓，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。消化渣用胶带输送机送往的消化渣堆场，消化渣最终由商务部负责销售。电石渣和热水一同加入化渣器中， 制备后的电石渣流进电石渣平底槽，电石渣用泵送往蒸发车间苛化工序。铝土矿、石灰经计量后与循环母液按比例加入两段磨矿系统的棒磨机中磨制原矿 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，再 用矿浆泵送往溶出车间的预脱硅工段。 分

3、级机底流返回两段磨矿系统中的球磨机进一 步磨浆，然后仍进入水力漩流器进行分级，形成闭路磨浆系统。1.2 溶出车问从原矿浆槽送来的原矿浆进入常压脱硅工段的加热槽中，将温度从8287c提升到100105C ,然后送入预脱硅槽中进行连续脱硅。 经6-8小时后在预脱硅槽的末槽 出料再添加一定量的循环母液调整经脱硅后的原矿浆的碱度和温度，合格脱硅矿浆送至高压泵房的隔膜泵。脱硅槽底部设有返砂管、返砂泵，每班定期将粗砂返回原料磨 工段。用隔膜泵将原矿浆送往溶出工段的套管预热器，采用六级套管将原矿浆温度预热至174± 5 C,再用四级预热压煮器将原矿浆温度预热至210220C,而后采用高压新蒸汽加热

4、，原矿浆温度提至260C，保温停留40min。溶出后料浆经十级或十一级闪蒸， 温度从260 C降至130±5C,然后送入稀释槽。经与赤泥沉降送到的赤泥洗液进行 稀释，稀释后料浆用泵送往溶出后槽，停留 3.5小时以上进行深度脱硅。各级矿浆自蒸发器产生的二次蒸汽用于相对应的套管预热器中预热原矿浆，二次汽冷凝后从预热器排出进冷凝水罐，冷凝水经逐级闪蒸降压后，汇总到末级冷凝水罐， 送往热水站制备热水。1.3 沉降车间从溶出后槽送来的稀释料浆与絮凝剂制备的絮凝剂混合进入分离沉降槽中，分离沉降槽底流（含固量约38%-42%固含640-730g/l ）,用泵送往洗涤沉降槽，采用三 或四次反向洗涤，

5、洗水从末槽加入，末次洗涤底流含固体含量约46%-53% （固含650-800g/l ）。蒸发苛化渣加进一洗沉降槽。末洗底流经过饲料槽添加部分热水后用泵打到赤泥过滤机过滤，过滤时添加一定量的喷淋水进一步洗去赤泥附液，经过滤机过滤及洗涤后的赤泥用卡车输送到赤泥堆 场进行堆存。分离沉降槽溢流送至控制过滤的粗液槽，控制过滤采用立式叶滤机，同时将分离 溢流和石灰乳按一定比例配制成的 TCA作为助滤剂加入粗液槽，叶滤得到的精液送分 解车间的精液板式热交换工段，叶滤渣进滤饼槽中，用泵返回溶出稀释槽或一洗沉降 槽。1.4 分解车间由控制过滤工段送来的精液进入分解车间的精液热交换工序，精液在此工段经两级换热，精

6、液温度从100105c降为6162C,然后送种子过滤冲品种。第一，二， 三级为精液与分解母液换热，第四级为精液与水换热。精液冲品种后，制备成固含为 800g/L的氢氧化铝料浆，用品种泵送往 1-2号分 解槽中，分解采用高浓度，高种子比工艺制备砂状氢氧化铝。分解料浆在14 （1期14台，2、3、4期各15台）台平底机械搅拌分解槽内进行品种分解，品种浆液经4045小时的分解后，由12# （11#）分解槽经立式浸没泵把料浆送往分级机组进行分 级，分级溢流返回13# （12#）分解槽。分级底流为粗颗粒氢氧化铝料浆，经与少量 稀释母液混合，作为本车间产品送往焙烧车间成品过滤。13#或12#分解槽的氢氧化

7、 铝料浆自压到种子过滤机进行过滤，滤饼到品种槽与精液混合，立盘滤液进锥底母液槽后溢流进入平底母液槽，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5055c升至7585C,送蒸发车间的蒸发原液槽。为使分解产出率较高，在分解槽第 4台至第8台分解槽分解槽设5台宽 流道板式换热器作为中间降温设备，以提高分解产出率。从分解工序送来的母液进入蒸发工序的蒸发原液槽，用泵送入蒸发器中进行浓 缩。蒸发站由一组六效降膜蒸发器和一台强制循环结晶蒸发器及三级闪蒸组成，蒸发 采用逆流流程。IV与VI同时进料，VI效出料V效，V效出料经过料泵与III闪出料 混合后送到调配槽

8、。进入IV效的原液经IV、III效、II效、I效、I闪、II闪、III 闪蒸发浓缩后，进入蒸发出料泵送到调配槽。由蒸发三闪出料引一定数量的母液进强制效，使其蒸浓到NaQ320g/L以上，并从盐沉降槽底流中引入部分 NaCO固体颗料做为品种，温度控制在 103C,加热蒸汽 用I效产生的部分二次汽（或新蒸汽）做热源，控制好结晶条件，使从强制效母液中 析出的碳酸钠主要为颗粒粗大、沉降及过滤性能较好的无水碳酸钠，结晶器出料去盐 沉降槽，底流进盐过滤机，盐滤饼入盐溶解槽并经热水溶解后，由苏打溶液泵送到混 合器与石灰乳混合，进入苛化槽，并通入蒸汽提温进行苛化处理。苛化好的苛化料浆 直接送沉降一洗槽。盐沉降

9、槽及过滤后滤液回溢流槽，由溢流泵送到强碱槽，经强碱 泵送回第三级闪蒸槽、调配混均槽或全厂各化学清洗点使用。三闪出料补充适当的液碱调配成浓度 240-250g/l的循环母液送原料及溶出车问。 1.5焙烧车问由分解分级来的氢氧化铝浆液直接送入平盘过滤机或经氢氧化铝浆液贮槽用泵 送入水平盘式过滤机，对氢氧化铝进行分离及洗涤，洗涤后滤饼含水率23%用胶带输送机送往焙烧炉喂料小仓或氢氧化铝仓，过滤后母液送种子过滤的锥形母液槽， 氢氧化铝洗液送分解车间。从成品过滤或氢氧化铝仓来的氢氧化铝卸入焙烧工序的50m喂料小仓内，喂料箱内料位与仓下皮带计量给料机联锁，控制焙烧炉进料量。含水23%勺氢氧化铝经胶带输送机

10、，螺旋喂料机送入文丘里干燥器内，干燥后的氢氧化铝被气流带入第一级旋 风预热器中，烟气和干燥的氢氧化铝在此进行分离，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为1000c的烟气混合进行热交换，氢氧 化铝的温度达320-360 C ,附着水基本脱除，预焙烧过的氧化铝在第二级旋风预热器 内与烟气分离卸入焙烧炉的锥体内，焙烧炉所用的燃烧空气预热到600-800 C从焙烧 炉底进入，燃料与空气混合并燃烧、预焙烧的氧化铝及热空气在炉底充分混合，氧化 铝的焙烧在炉内约1.4秒钟的时间内完成。焙烧好的氧化铝和热烟气在热分离器中分离。热烟气经上述的两级旋风预热器， 文丘里干燥器与氢氧

11、化铝进行热交换后，温度降为150C,进入电除尘器，净化后的烟气 用排风机送入烟囱排入大气。热分离器出来的氧化铝经两段冷却后温度降至 80C,第一段冷却采用四级旋风冷 却器，在四级旋风冷却过程中，氧化铝温度从1050c降为260C,燃料燃烧所需的空气 温度预热到800 C ,第二段冷却采用沸腾床冷却机，用水间接冷却，使氧化铝温度从 300c降为80Co从沸腾床冷却机出来的氧化铝用风力输送槽送入氧化铝仓直接散装 或经包装送堆栈，氧化铝包装采用 1.5吨的大袋包装，包装的氧化铝用汽车运出厂。电收尘器收下的粉尘，用螺旋输送泵送入第二级旋风冷却器中。2>o0cums熹n碗程简图Settingslc

12、jsb85 桌闻 .、同上一一）上工十开 、（点王图标后双击打开）3、主要技术指标及影响因素3.1全厂主要技术经济指标3.1.1 氧化铝总回收率实际溶出率（一段回收率）矿石溶出性能矿石自身的溶出性能对氧化铝回会收率影响较大，例如河南矿的溶出性能要明显低于山西矿。这通常与矿石的结构形态和结晶程度有关。矿石A/S根据实际溶出率计算公式可以看出：在赤泥 A/S 一定的情况下，矿石A/S越高，实际 溶出率越高，总回收率越高。原矿浆细度对于某一种矿石，其粒度越细小时，其表面积就越大。这样矿石与碱液的接触面积就 越大，溶出速率就越快；其次磨矿会使原来被杂质包裹的氧化铝水和物暴露出来，从 而增加了溶出率；目

13、前我们要求原矿浆-63仙m控制在75%-85%;石灰配比不添加石灰或石灰添加量不足，不能消除或完全消除钛TiO2的不良影响，添加 石灰过量时又会导致生成含硅不同的水化石榴石，导致氧化铝化学损失增大，因此石灰的配比对回收率影响也较大，不同的矿石均有一个最佳石灰配比；溶出时间在铝土矿的溶出过程中，只要 A12O3的溶出率没有达到最大值，只要延长溶出时间，A12O3的溶出率就会增加。溶出配料Rp （溶出机组进料固含）溶出配料Rp越高，即单位矿石配入的母液越少，溶出率变差，但如果配料Rp过低,又会导致物料流量增大，循环效率下降，产量下降，设备运行效率降低。循环母液有效碱浓度据针用满循环母液AO浓度14

14、0循环母液有效碱浓度=循环母次 Nk=245 =120.44g/1溶出Rp1.14循环母液有效碱浓度与循环母液 Nk及Rp有关。当其他条件相同时，母液Nk越 高，A12O3的未饱和程度就越大，铝土矿中 A12O3的溶出速度越快，而且能得到 Rp 高的溶出液。但是从整个流程来看，循环母液Nk也不宜太高，过高会使蒸发的负担加重。开曼循环母液Nk控制在245g/1左右。在循环母液Nk 一定时，母液Rp越高，则溶液A12O3含量越高，单位立方的 循环母液中的有效碱越低，单位立方母液配入的矿石越少，配矿量一旦增大，就会导 致赤泥A/S升高，溶出率差。溶出温度温度是影响溶出过程的重要因素之一，提高溶出温度

15、，铝土矿在碱液中的溶解度 增加，溶液的平衡分子比明显降低，使用浓度较低的母液就可溶出 Rp较高的溶出液。 但提高溶出温度会使溶液的饱和蒸汽压急剧增大，溶出设备和操作方面的压力也随之 增加。二段回收率水解损失溶出Rp溶出Rp过高，溶液的过饱和度太大，在溶出矿浆稀释过程中容易发生水解。所 以溶出Rp也不宜控制太高。沉降槽温度沉降槽温度低，溶出与外排赤泥 A/S差值增大，氧化铝水解损失升高。因此要确保赤泥的洗水温度。机械损失赤泥附液损失赤泥滤液的氧化铝浓度越高，赤泥滤饼的含水率越高，赤泥附液氧化铝损失就越大。 因此为了降低赤泥附液氧化铝损失就要确保沉降槽的温度、洗水加入量，同时控制好 转鼓的洗涤效果

16、，降低赤泥滤饼含水率。跑冒滴漏损失：加强操作、现场管理，减少跑冒滴漏。焙烧损失烟气带走收尘设备飞扬损失：3.1.2 、循环效率3.1.2.1 循环母液Nk循环母液Nk的高低直接影响循环换效率，从而间接影响氧化铝产量，同时循环母 液Nk的高低，直接影响矿石的溶出率。它的高低主要取决于蒸发器的蒸发效果，其 次是补碱量。3.1.2.2 循环母液Rp循环母液Rp的高低直接影响循环效率，从而间接影响产量，同时循环母液 Rp的高 低直接影响循环母液有效碱浓度，从而影响矿石的溶出率。它的高低主要取决于分解 母液Rp.3.1.2.3 溶出 Rp溶出Rp是氧化铝重要产量指标，在循环母液 Rp 一定的情况下，溶出

17、Rp越高，产量 越局03.1.3 精液产出率3.1.3.1 精液 Nk精液Nk在一段时间内是相对稳定，它是系统液量平衡的重要指标，从公式上来看，精液Nk越高，精液产出率越高，但精液 Nk高又会使精液粘度增大，分解速度减缓。3.1.3.2 精液 Rp精7Rp越高，铝酸钠溶液的过饱和度越大，分解速度越快，在分解时间及其它条件相同的条件下，分解进行的越彻底，分解母液Rp越低。3.1.3.3 分解母液Rp分解母液Rp表征的是精液中氧化铝析出的程度，是氧化铝重要的产量指标。影响分解母液Rp参数及指标3.2 全厂主要质量指标3.2.1、 SiO2氧化产品中的SiO2的高低取样取决于精液硅量指数，通常精液硅

18、量指数在180以上时，产品中SiO2可控制在要求的0.012%以内。而精液的硅量指数主要取决于稀释矿 浆在稀释后槽的停留时间。3.2.2、 Fe2O3产品中Fe2O3主要取决于精液中Fe2O3的浓度，同时受精液浮游物影响较大，当精 液中Fe2O3在25mg/l,精液浮游物在30mg/l以下时，可保证产品中的Fe2O3控制在要 求的0.02%以内。3.2.3、 Na2O产品中的Na2O主要取决于分解首末槽温度，当首槽温度控制在57c以上，平盘附 碱控制在0.03以内，可保证产品中Na2O在0.50的要求值以下。3.2.4、 灼减灼减主要取决于焙烧炉的主炉温度， 主炉温度偏高，灼减偏低，氧化铝产品

19、中AO 含量偏高，对公司不利。主炉温度低，灼减高,3.3 各车间主要技术指标aC:Documents andSettingslcjsb85 桌面， 、同上一一）上工十疗 、 （点王图标后双击打开）4、各工序主要计算4.1 原料车问4.1.1 石灰消化率/乳 CaO 乳 f 01 m灰父CaOf“一石灰消化率，%达不到产品质量要求。m；t ；V乳一计算期内化灰机石灰乳产出量, M灰一计算期内化灰机石灰下料量， CaO一石灰CaO含量（平均），% CaO小一石灰乳CaO含量（平均），g/l4.1.2 一吨铝矿（干）应配入的理论母液量 A实/RpV =XX X+ Si +M S2 k N u +1.

20、41M (Cl +X C2)、100 J /S100NkV每吨铝土矿应配入的循环母液体积 m3/t.矿;A铝土矿中的氧化铝含量，;S一铝土矿中的SiO2含量,%;C一铝土矿中的CO含量,;&一石灰中的SiO2含量,；G一石灰中的CO含量,X一吨铝土矿配入的石灰量，;刀实一铝土矿中氧化铝的实际溶出率，%N/S一溶出赤泥中氧化钠和氧化硅的重量比值;1.41 NaO与CO分子量的比值；M一循环母液中的苛性氧化钠浓度 g/l ;Rp-配料目标Rp值；Ao一循环母液中的氧化铝浓度，g/l。1.1.3 配钙计算（根据原矿浆 CaO添加石灰）1000 MCaO 原矿浆 +1000CaO 矿w =Ca

21、O石灰-Ca原矿浆w-吨碎矿石灰添加量，kgCaO原矿浆-原矿要求CaO含量，;CaO石灰-石灰中CaO含量，CaO矿-矿石中CaO含量，1.1.4 磨矿母液配入量已知：原矿浆固含375g/l,下矿量125t/h,下灰量14t/h,计算磨矿母液加入量 计算：设母液加入量为y,则有：二375125 14y 125/2.8 14/3.2 125* 3%解之得y=318m34.2 溶出车问4.2.1 溶出率理论溶出率11 理=1 - 1 父100 A/S“理一铝土矿中氧化铝的理论溶出率，%A/S铝土矿石铝硅比。实际溶出率(A/S)矿 -(A/S)赤(A/S)矿100刀实一铝土矿中氧化铝的实际溶出率，

22、% (A/S)矿一铝土矿石铝硅比；(A/S)赤一稀释赤泥铝硅比。相对溶出率7相="实/刀理X 100“相一铝土矿中氧化铝的相对溶出率，% 刀实一铝土矿中氧化铝的实际溶出率； “理一铝土矿中氧化铝的理论溶出率。净溶出率(A/S)矿(A/S"、争二父100(A/S)矿“净一铝土矿中氧化铝的净溶出率，%(A/S)矿一铝土矿石铝硅比；(A/S)弃赤一弃赤泥铝硅比。4.2.2 赤泥量Q溶赤=(S矿+F矿+Ca矿+T矿+ (S矿+S灰)XA/S溶赤+ (S矿+S灰)x N/S溶赤+其它)/(1-n溶赤)Q弃赤二Q溶赤+ (A矿+A灰)XA损Q溶赤、Q弃赤分别为溶出及外排赤泥量S矿、F矿

23、、Ca矿、T矿为矿石及石灰中SiO2、Fe2O3 CaO TiO2的重量。n溶赤为溶出赤泥的灼减A矿、A矿为矿石中氧化铝量A损为氧化铝水解损失率4.3 沉降车间4.3.1 水解损失率计算/L - As的% 100A损失一吨铝土矿石(干)沉降过程中氧化铝的损失百分数，%(A/S)矿一铝土矿石铝硅比；(A/S)稀赤一稀释赤泥铝硅比；(A/S)弃赤一弃赤泥铝硅比。4.3.2 石灰消耗量计算M=辿上 CaOfM-石灰消耗量CaOf-石灰乳有效钙；V乳.石灰乳消耗量CaOf-石灰有效钙；”-石灰消化率4.3.3 附液氧化铝及碱损失计算附液重量X计算设吨赤泥的附液量为Xkg,则有:X/(1000+X)=W

24、71000wX =1 - wW为弃赤泥含水率附液体积V计算V=0.5 、一0.25 0.00144 Nk 0.0009 AO 0.001865 NcNk为附液苛性碱浓度，g/l AO为附液氧化铝浓度，g/l 附液氧化铝及碱损失附液氧化铝碱损失=VX AO 附件氧化铝碱损失VX Nt4.3.4精液量计算已知：溶出进料量470*2+550+600=2090m3/h,隔膜泵进口固含280g/l,溶出矿浆闪蒸量18%、溶出矿浆Nk285g/l,精7取Nk172g/l, 一次洗液Nk55g/l,粗液固含2g/l,叶滤机滤饼 固含100g/l计算精液流量溶出矿浆液相体积：(2090-2090*(280/1

25、000)/2.8) *(1-18%)=1881*82%=1542m3溶出矿浆=1542m3+溶出赤泥体积根据碱平衡有：洗液加入量=(285 一172)*1542 -489m3172-55粗液量=(溶出液相体积+溶出赤泥体积)+一次洗液-溶出赤泥体积=1542+1489=3031 精液量=粗液量-粗液 * 固含/=3031-3031*2/100=3031-60.6=2970m3/h4.4 分解车问4.4.1 分解率4=(1 Rp母/ Rp 精)义 100“一种子料浆分解率，%Rp母一分解母液Rp值；Rp精一精液Rp值。4.4.2 分解时间已知：1、分解首槽Rp0.78、首槽固含850g/l、立盘附液20%2、精液 AO190g/l,精液 Rp1.10,流量 700m3/h3、分解母液 Nk184g/l,AO107g/l,Nc13g/l计算：1、根据铝酸钠溶液密度公式计算分解母液密度=1297kg/m32、设首槽每立方浆液加入的品种量为 Xkg,则有：X+（1-X/2420-（X/（1-20%） X20%）/