【《年产100万吨拜尔法氧化铝生产物料平衡计算过程案例》5800字】

年产100万吨拜尔法氧化铝生产物料平衡计算过程案例目录TOC\o"1-3"\h\u24707年产100万吨拜尔法氧化铝生产物料平衡计算过程案例 1216971.1物料平衡计算的原始条件 2253321.1.1原料成分 232041.1.2生产过程中的技术条件 2227531.2氧化铝的物料平衡计算 319041.2.1碎矿平衡 4322841.2.2湿磨平衡 4121951.2.2.1入磨循环母液 4117251.2.3溶出平衡 5140841.2.3.1溶出过程失去的Na2Ok 572781.2.3.2溶出过程水量平衡 611361.2.4溶出矿浆稀释及赤泥沉降分离平衡 8290181.2.1.1分离赤泥及其滤饼附损 8126641.2.1.2稀释液成分及其量 969431.2.1.3分离赤泥底流附液及其成分 10248741.2.6.3分解过程损失 12102331.2.6.4种分母液成分量 13253201.2.7晶种分产品Al(OH)3分离平衡 14136831.2.7.1收入项 14244441.2.7.2支出项 14146731.2.8产品Al(OH)3洗涤平衡 16115691.2.9Al(OH)3焙烧平衡 18291571.2.10种分母液蒸发平衡 1954991.2.10.1种分母液的蒸发原液成分量 1975741.2.10.2苏打滤饼中的结晶及其附液中的水量 2053431.2.10.3蒸发水量计算 2119561.3苏打结晶滤饼苛化计算 22202641.3.1计算中的原始条件 22235701.3.2苛化反应 225511.3.3进入苛化液成分 239871、苏打滤饼附液中的 23213962、结晶碱滤饼及其附液的全碱 2350881.3.4石灰乳苛化液水的来源 23314271.3.5石灰渣附液量及其附液成分量 24276981.3.6进入苛化渣（或称石灰渣）结晶碱滤饼苛化物料平衡 2434101.4小结 25在氧化铝的生产过程中，准确的物料衡算是非常关键的，是氧化铝生产过程中的核心。通过物料平衡计算可以得出最优的生产方案和流程，这在很大程度上可以降低生产成本。在本设计中，我们对年产100万吨拜尔法氧化铝生产设计进行物料平衡计算。1.1物料平衡计算的原始条件1.1.1原料成分表4—1铝土矿及石灰的化学成分：（%）1.1.2生产过程中的技术条件1、循环母液及末次赤泥底流液的成分表4—2循环母液及末次赤泥底流液的基本成分2、石灰的添加量按照原来的矿浆中的含量计。3、赤泥铝硅重量比及钠硅比：溶出赤泥；分离赤泥；；赤泥结晶水为。4、溶出液及稀释：溶出液苛性比；脱硅指数；浓度；稀释液浓度；脱硅指数。5、赤泥分离与洗涤液固比：分离；一次洗涤；二次洗涤；三次洗涤；四次洗涤；赤泥铝饼附液液固比。6、种分蒸发母液苛性比（）为。7、洗涤用水量为干耗新水；洗净后含水。8、苏打滤饼苛化率为；苛化时石灰投入量按化学计量的计。9、生产过程中和的机械损失：（1）破碎及储存。湿磨；（2）液滤；（3）晶种搅拌分解；（4）洗涤；（5）种分原液蒸发；（6）焙烧。1.2氧化铝的物料平衡计算以生产产品为计算基准。碎铝土矿可以生产的氧化铝的量为：，其的回收率为：按铝土矿计算：按混矿计算：1.2.1碎矿平衡产品中的含量为，在运输、贮存及破碎等过程损失为，生产产品需要铝土矿量为：破碎量=990÷[69.53%×77.50%×（1-0.3%）]=1842.75㎏碎矿量=破碎量×（1-0.3%）=1842.75×99.7%=1837.22㎏破碎损失=1842.75-1837.22=5.53㎏铝土矿破碎平衡见下表：表4—3铝土矿破碎平衡1.2.2湿磨平衡入磨的原料碎铝土矿的成分含量铝土矿成分（见表4—1）入磨的原料石灰的成分含量（见表4—4）石灰成分（见表4—1）入磨的液体苛性钠。将换算成为浓度为的液体（相当于浓度为或）。其重量其中：体积：体积浓度重量浓度式中：——浓度为时的密度，——2个和1个k的分子量比1.2.2.1入磨循环母液入磨的循环母液的体积为：式中：——表示的是的碎铝土矿的配碱体积量1.2.2.2入磨铝土矿和石灰带入的附着水入磨的原料铝土矿含有的的附着水的量=[1837.33÷（1-0.2%）]-1837.33=38.23㎏石灰带入的附着水=[327.50÷（1-8%）]-327.50=28.48㎏核实：吨产品入磨总量吨碎铝土矿入磨量由计算结果可得知，与上述计算结果值的绝对误差=13331.29-13331.08=0.21㎏相对误差=0.0016%表4—4混矿成分成成分项目Al2O3SiO2Fe2O3TCaOfCaOCO2Na2OMgO铝土矿/㎏695.3073.1059.6011.00——0.9011.00石灰/㎏1.300.7880.6678.252.20—0.75混矿/㎏696.673.8859.6091.6678.252.200.9011.75成成分项目STiO2K2O灼减H2O结其他计附水总计铝土矿/㎏0.2033.701.90123.3—100020.001020石灰/㎏———11.31—1007.57107.57混矿/㎏0.2033.701.90137.61—110027.571127.571.2.3溶出平衡1.2.3.1溶出过程失去的Na2Ok在溶出的过程中，原料铝土矿与原料石灰中所携带的会和溶液中含有的相互作用从而发生化学反应，从而生成，它的量为：[（0+2.63）-0.2%×（2.63+0）×62÷44]=2.62㎏Na2Ok=1953.10-2.62=1950.48㎏1.2.3.2溶出过程水量平衡进入溶出系统的水有：1、原料铝土矿中所携带的结晶水；2、原料石灰中自带的结晶水；3、循环母液及液体中NaOH中的水。支出溶出系统的水有：溶出的矿浆所自蒸发掉的水；溶出的产物赤泥所携带走的结晶水；溶出的矿浆所携带走的水。计算步骤：1、溶出溶出赤泥及其结晶水进入溶出赤泥的成分量有：SiO2=128.3×1.83733=235.73㎏Na2Ok=9.73×1.83733=17.88㎏CaO=87.38×1.83733=160.55㎏Fe2O3=58.88×1.83733=108.18㎏其他=38.33×1.83733溶出赤泥量其他+结晶水（占赤泥总量85%）=（118.64+235.73+17.88+160.55+108.18+70.42）÷（1-8%）=711.40÷92%=773.27㎏其中：结晶水=773.27-711.40=61.87㎏出液的成分及水量进入溶出液的成分有：Al2O3=1152.25×1.83733=2117.06㎏SiO2=5.01×1.83733=9.21㎏Na2Ok=1051.4×1.83733=1931.77㎏校验苛性比值与规定的参数指标相等，说明计算无误。根据原始条件，溶出液中的浓度为，因而可得出溶出液中的体积则：1931.77÷12.45=155.16㎏/m3Na2Oc=200.42÷12.45=16.10㎏/m3CO2=9.21÷12.45=0.74㎏/m3SiO2=9.21÷12.45根据溶出液体积浓度可计算出其密度为：（按计算）时则：溶出液重量H2O=11422.77-（2117.06+9.21+1931.77+200.42+142.23）=11422.77-4400.69=7022.08㎏溶出过程的水平衡为：最初原料矿物浆为间接性的加热溶出，设溶出的自蒸发的水的量为X，根据溶出过程的物料的平衡可列出下列关系式，这样就可以求出水的蒸发量。铝土矿中的结晶水的含量加上原来矿浆中的水的含量减去溶出矿浆的自蒸发水的量等于溶出矿浆的水的含量加上溶出的赤泥中的结晶水的含量，即：200.25+805.64-X=7022.08+61.87X=1167.94㎏可得出溶出矿浆自蒸发水为1167.94kg。1.2.4溶出矿浆稀释及赤泥沉降分离平衡1.2.1.1分离赤泥及其滤饼附损得到的溶液中的Al2O3在后期的溶出的矿浆的稀释以及赤泥的分离与洗涤的过程中将会发生水解反应从而就会生成Na2O·Al2O3·1.7SiO2·2H2O硅渣，而且在生成硅渣的同时就会进一步的脱硅，这使得溶液中的脱硅指数由最初的230增加到后来的307。在这其中有：的水解的损耗量稀释溶液里面沉降析出的有：故分离赤泥成分量为：H2O结=23.73×54/102=12.56㎏SiO2=118.64+2.49=121.13㎏Na2Ok=17.88+1.51=19.39㎏CaO=160.55㎏Fe2O3=108.18㎏其他总H2O结=0.88+12.56+61.87=75.31㎏故分离赤泥总=261.95+121.13+19.39+160.55+108.18+70.42+75.31=816.93㎏式中：——硅渣中的结晶水——水解的结晶水赤泥滤饼附液量式中：——表示的是赤泥的滤饼中的附液的液固比例其中的附液的成分量的值为：1.2.1.2稀释液成分及其量分离溢流液中的Al2O3的含量等于溶液中的Al2O3的含量减去水解损失掉的含量再减去生成硅渣带走的含量再减去赤泥滤饼附液带走的含量[[]吴金水．拜尔法与混联法氧化铝生产工艺物料平衡计算．北京：冶金工业出版社2002.8][]吴金水．拜尔法与混联法氧化铝生产工艺物料平衡计算．北京：冶金工业出版社2002.8溢流液体积V=2085.53/160=13.0345m3Na2Ok=[1931.77-（1.51+7.12）]/13.0345=147.54㎏/m3Na2Oc=（200.42-0.6011）/13.0345=15.33㎏/m3溢流液密度：（按计算）查资料可知：则：溢流液重量其中：H2O=16902.75-[2085.52+（1296.77-1.51-7.12）+（200.42+0.62）+（200.42-0.62）×44/62+6.79]=16902.75-[2085.52+1923.14+138.42+98.23+6.79]=16902.75-4252.10=12650.65㎏1.2.1.3分离赤泥底流附液及其成分分离赤泥底流附液量为液固比（L/S）乘以分离赤泥量，即其附液成分量等于分离赤泥底流附液量乘以稀释液重量百分比浓度，即Na2Ok=3267.72×1923.14/16902.75=371.79㎏Na2Oc=3267.72×138.42/16902.75=26.76㎏CO2=3267.72×98.23/16902.75=18.99㎏SiO2=3267.72×6.79/16902.75=1.31㎏H2O=3267.72-（403.18+371.79+26.76+18.99+1.31）=3267.72-822.03=2445.69㎏1.2.1.4赤泥一次洗涤1、赤泥一次洗液成分及洗液量Na2Ok=371.79-7.12=361.67㎏Na2Oc=36.76-0.88=25.88㎏CO2=18.99-0.62=18.37㎏SiO2=0.88×44/62=0.62㎏2、赤泥沉降溢流液成分及其溢流液流量分离底流附液成分：Al2O3=（2117.06+261.95+403.18）-235.79=429.4㎏SiO2=（9.21+121.13+1.31）-127.85=3.8㎏Na2Ok=（1931.77+371.79+19.39）-1949.65=373.3㎏Na2Oc=（200.42+19.39+15.33）-200.42=31.72㎏CO2=31.72×44/62=21.64㎏H2O=3267.72-（429.4+3.8+373.3+31.72+21.64）=3267.72-865.86=153.54㎏在稀释过程中，溶出的矿浆中水的平衡计算为：溶出赤泥中的结晶水加上溶出的矿浆液中的水再加上赤泥成分一次洗液中的水等于分离的赤泥所含的结晶水加上溢流溶液中的水再加上分离的赤泥底流附液中的水。则：61.87+7022.08+X=75.31+12650.65+240.86x=8043.87㎏其中，X为赤泥的一次洗液中的水量。1.2.5粗液叶滤平衡根据表4-2，可知：SiO2=6.79㎏Na2Ok=1923.14㎏Na2Oc=199.8㎏CO2=199.8×44/62=141.79㎏溢流溶液量，其中根据叶滤机损失为，故送去种分原液成分量为：SiO2=6.79㎏Na2Ok=1923.14-1923.14×0.05%=1922.17㎏Na2Oc=199.8-199.8×0.05%=199.70㎏CO2=199.70×44/62=141.72㎏H2O=12650.65-12650.65×0.05%=12641.32㎏所以，整个过程当中的损失的总量=1.05+0.97+0.1+（141.79-141.72）+6.33=8.52㎏叶滤精液量1.2.6晶种搅拌分解平衡1.2.6.1分解条件及指标1、晶种的系数为；2、晶种以及所析出的产品附液占湿式的总的含量当中的；因为过程当中采用的是机械搅拌进行分解，因此在整个的分解的过程当中所吸收的空气当中的被中和的可以忽略计算；4、因为种分母液不考虑游物和空气当中对苛性比降低的影响，因此，它的苛性比的值和循环母液当中的值是相等的；5、整个的分解过程当中的损失占比为。1.2.6.2种分原液成分及其量原液当中的各成分的含量分别为：种分原液量1.2.6.3分解过程损失在整个的分解过程当中，总公的损失为剩余部分的总的含量而：在分解母液的过程当中的：则：最后通过分解析出所得到的当中的的结晶水的含量为总的当中的结晶水的含量1.2.6.4种分母液成分量SiO2=6.79-（0.025+991.46×0.012%）=6.65㎏Na2Ok=1922.37-7.11=1915.26㎏Na2Oc=199.72-0.74=198.98㎏CO2=198.98×44/62=141.21㎏H2O=12645.59-（46.79＋12645.59×5%）=11966.52㎏其中：蒸发的水种分母液量则晶种及其附液量：加入的晶种量晶种的附液量其附液成分量：SiO2=（6.65/15311.14）×2789.81=1.21㎏Na2Ok=（1915.26/15311.14）×2789.81=348.91㎏Na2Oc=（198.98/15311.14）×2789.81=36.25㎏CO2=36.25×44/62=25.72㎏H2O=2789.8-（197.75+1.21+348.91+36.25+25.72=2789.81-609.84=2179.97㎏收入项：1、分解产物=分解产品+晶种其中：总计：8287.88+4387.70=12675.27㎏2、总母液=种分母液+晶种附液Na2Oc=198.98+36.25=235.23㎏CO2=235.23×44/62=166.94㎏H2O=1196.52+2179.97=14146.49㎏1.2.7晶种分产品Al(OH)3分离平衡1.2.7.1收入项分解后所得到的各产物的含量分别为：总计=8287.88+0.99+4387.70=12675.58㎏1.2.7.2支出项1、返回种分的晶种及其附液的各成分的含量的多少（循环物料），在这些成分当中：Na2Oc=36.25㎏CO2=25.72㎏H2O结=3862.81㎏2、所得到的产品在分离的过程当中的母液各成分的损失的量为：总损失量3、产品Al(OH)3附液量Al2O3=[（1085.52－3.26）/（15311.14－45.96）]×247.87=17.57㎏Na2Oc=[（198.98－0.60/（15311.14－45.96））×247.87）=3.22㎏CO2=3.22×44/62=2.29㎏H2O=247.87-（17.57+0.11+31.00+3.22）=247.87-5097=196.90㎏4、剩余种分母液=种分母液-（损失+产品Al(OH)3附液）其中：剩余种分母液量根据上述所有的计算结果，就可以绘制出下表：（见表4—5）表4—5晶种与产品Al(OH)3分离物料平衡表成成分项目结晶水计附水H2O总计分解产物8287.880.994387.7012675.5812675.58总母液1283.277.862261.17235.23166.943957.4714146.4918103.96合计9571.158.852261.17235.23166.944387.7016633.0514146.4930779.54晶种与附液7491.142.08348.9136.2525.723862.8111769.942179.97139499.91Al(OH)3附液17.570.1131.003.222.2950.97196.90247.87母液损失3.260.025.760.600.4210.0635.9045.96剩余种分母液1061.696.511878.50195.16138.53283.3611733.72150.08Al(OH)3991.460.12521.891516.471516.47合计9571.128.842261.17235.23166.934387.7016630.8014146.4930776.331.2.8产品Al(OH)3洗涤平衡洗水量附水在上述所列出的计算公式中：所表示的是的洗涤用水量为，干就消耗新水。而在这其中。可以算出来各成分的含量：SiO2=0.12-0=0.12㎏（Na2Ok+Na2Oc）=（31.00+3.22）-（1.30+0.16）×1.83733=31.22-2.68=31.54㎏产品的未洗净的部分：未洗净和×产品附液的质量分数则因此，在洗液中：附液-未洗净CO2=1.27×44/62=2.17（或2.29-0.75）㎏H2O=1819.76+168.50-991.46×10%/90%=1819.76+168.50-110.16=1878.10㎏在上述所列出的计算的公式当中：所表示的意思是洗水；所表示的意思是当附水，即滤饼附液中的含水量；所表示的意思是析出的；所表示的意思是洗净后的当中的的附着的水的含量；未洗净成分进入到中去，故洗净后的成分为：当中的结晶水的含量为：（前面已算出）根据上述所有的计算的结果，就可以绘制出下表：（见表4—6）表4—6吨产品Al(OH)3洗涤物料平衡表成成分项目1.2.9Al(OH)3焙烧平衡在整个焙烧的过程当中，损失为：在经过焙烧后，所得到的各产品量为：灼减=1000.00-（989.52+0.28+1.63+1.05）=100.00-992.48=7.52㎏根据以上所求得的各组数据，就可以绘制出下表：（见表4—7）

表4—7焙烧物料平衡表成成分项目1.2.10种分母液蒸发平衡1.2.10.1种分母液的蒸发原液成分量其中：CO2=197.33×44/62=140.04㎏H2O=11733.72+1878.10=13611.82㎏在整个的蒸发过程当中，损失（5%）：Al2O3=1080.68×0.5%=5.40㎏SiO2=6.63-0=6.63kg据上述计算结果，可以求出总的损失的量为：而已知循环母液量当中各成分的含量为（见表4—2）：总量=119.28+0+1871.33+197.35+143.53+7843.1=3190.96+7843.1=11031.06㎏其密度1.2.10.2苏打滤饼中的结晶及其附液中的水量结晶析出的Na2Oc=197.33÷1907.88×21.01=2.49㎏CO2=2.49×44/62=1.76㎏根据上述所计算出来的结果，则可以求出来在结晶碱滤饼的附液当中，有：将折合变成最后所能够得到的总的重量值滤饼附液的总的体积循环母液的浓度的根据上述计算结果，就可以算出附液的总量则苏打滤饼附液含量因此，可以具体求出滤饼苏打附液当中的各成分的含量的值：Na2Ok=230.8×0.10413=21.03㎏Na2Oc=21.3×0.10413=2.53㎏CO2=2.53×44/62=1.80㎏滤饼附液中:H2O=137.76-（11.33+21.03+2.53+1.8）=137.76-42.69=95.07㎏其中：Na2Ok=1907.88-（9.54+21.03）=1871.31㎏Na2Oc=197.33-（0.99+2.53）=193.81㎏CO2=193.81×44/62=137.54㎏H2O=13611.82-（68.06+95.07）=13448.69㎏1.2.10.3蒸发水量计算设在整个过程当中，所蒸发掉的水的含量总共为ｘ，再根据系统的收支平衡：可以列出：13611.82-ｘ=0.72+7843.10+68.06+95.07则：ｘ=5601.87㎏根据以上的计算结果，就可以编制种分母液在整个蒸发的过程当中的物料平衡。如下表所示（见表4—8）表4—8种分母液蒸发过程的物料平衡表成成分项目1.3苏打结晶滤饼苛化计算1.3.1计算中的原始条件1、苛化过程当中，首先的原始成分包含有苏打滤饼及其附液的成分；2、其次，还有添加的石灰的成分；3、苏打滤饼的苛化率的取值为；石灰的投入的含量按照的化学计量的算；石灰进行消化的过程当中，并制取得到的的含量为（密度为）：溶解所需要的水的消耗的量按含全碱（的溶液进行计算。1.3.2苛化反应在这个过程当中，所需要苛化的(见表4-8），而它的苛化率取为。根据这些数据，就可以计算出参与反应的。根据上述的计算结果，可以知道在这个过程当中仍然还有的由于未能成功的参与化学反应生成，所以仍然留存于苛化液当中，在这个过程当中结合的。将折合变成，因为投入的的量为理论量的倍，因此，可以知道加入到反应过程当中的。在这个过程当中，所需要消耗的工业石灰的量。进入