氧化铝工艺ppt课件.ppt

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1、杨国杰二0一二年五月,氧化铝工艺基础,2,目 录,第一章、铝的诞生与发展史第二章、氧化铝工业发展史第三章、世界铝土矿资源分布情况第四章、氧化铝生产原理第五章、原料制备工艺介绍第六章、溶出、沉降、蒸发工艺介绍第七章、种分、焙烧工艺介绍,3,铝的诞生与发展史,1854年，法国化学家德维尔把铝矾土、木炭、食盐混合，通人氯气后加热得到NaCl，AlCl3复盐，再将此复盐与过量的钠熔融，得到了金属铝。这时的铝十分珍贵，据说在一次宴会上，法国皇帝拿破仑第三独自用铝制的刀叉，而其他人都用银制的餐具。泰国当时的国王曾用过铝制的表链；1855年巴黎国用博览会上，展出了一小块铝，标签上写到：“来自粘土的白银”，并

2、将它放在最珍贵的珠宝旁边。1889年，俄国沙皇赐给门捷列夫铝制奖杯，以表彰其编制化学元素周期表的贡献。1886年，美国的豪尔和法国的海朗特，分别独立地电解熔融的铝矾土和冰晶石的混合物制得了金属铝，奠定了今天大规模生产铝的基础。,4,氧化铝工业发展史,1858年吕查得里提出铝土矿苏打烧结法生产氧化铝 。由于在烧结过程中铝土矿中的Al2O3、SiO2与苏打反应生成不溶性的铝硅酸钠，造成氧化铝和苏打的大量损失。 1880年由米尤列尔提出往苏打、铝土矿炉料中添加石灰石，使得烧结过程不生成或很少生成铝硅酸钠，大大减少了氧化铝和苏打的损失，后又改为添加石灰，发展成为今天的碱石灰烧结法 。18891892年

3、奥地利人K.J.拜耳发明了用苛性碱溶液直接浸出铝土矿生产氧化铝的拜耳法。,5,氧化铝工业发展史,烧结法和拜耳法是目前工业生产氧化铝的主要方法。 国外生产氧化铝绝大多数采用拜耳法，其次是烧结法和联合法。 我国氧化铝工业发展迅速，1954年山东铝厂投产后，相继又建成了郑州铝厂、贵州铝厂、山西铝厂、中州铝厂和平果铝厂等，各氧化铝厂生产规模还在不断扩大。,6,氧化铝工业发展史,中国首创了混联法，并从循环母液中回收金属镓、利用赤泥生产水泥，大大提高了氧化铝生产的综合效益。 随着生产技术的不断提高，一些新的生产方法如石灰拜耳法、选矿拜耳法等方法不断运用到生产中来。,7,世界铝土矿资源分布情况,按世界铝土矿

4、产量计算，静态保证年限在200年以上。 2001年世界铝土矿资源量约为550-750亿吨，主要分布在南美洲（33%）、非洲（27%）、亚洲（17%）、大洋洲（13%）和其他地区（10%）。 从国家看，几内亚、澳大利亚两国的储量约占世界储量的一半,南美的巴西、牙买加、圭亚那、苏里南约占世界储量的四分之一。,8,世界铝土矿资源分布情况,澳大利亚是世界上拥有铝矾土资源最多的国家。几内亚矾土资源丰富，主要分布在下几内亚、中几内亚和上几内亚。 世界主要的铝土矿生产国有20多个，规模型矿山80多座。 主要的铝土矿生产国除澳大利亚、几内亚以外，还有巴西、牙买加等，2001年，以上4国的铝土矿产量约占全球产量

5、的70%，其中，澳大利亚产量占全球产量的38.5%，几内亚占13%，巴西占9.6%，牙买加占8.9%。,氧化铝生产原理,氧化铝和氧化铝水合物氧化铝 ：自然界中的氧化铝称为刚玉（Al2O3），是火山爆发后的产物，它在岩石中呈无色的结晶，也可与其它氧化物杂质（氧化铬和氧化铁等）染成带色的结晶，红色的叫红宝石，蓝色的叫蓝宝石。工业氧化铝是各种氧化铝水合物经热分解的脱水产物，按照它们的生成温度可以分为低温氧化铝和高温氧化铝两类。,10,氧化铝生产原理,氧化铝水合物氧化铝水合物是构成自然界各种类型铝土矿的主要成分。 结晶的氧化铝水合物通常按所含结晶水数目不同，分为三水型氧化铝和一水型氧化铝两类。 三水型

6、氧化铝的同类异晶体包括：三水铝石、拜耳石和诺水铝石（或称新三水铝石）。,11,氧化铝生产原理,氧化铝水合物一水型氧化铝的同类异晶体则包括一水软铝石和一水硬铝石。除上述结晶的氧化铝水合物外，还有一种结晶不完善或低结晶氧化铝水合物称之为铝胶。如拟薄水铝石和无定型铝胶其结晶都不完善，它们都属于铝胶类。,12,铝电解生产用氧化铝,铝电解生产用氧化铝主要由Al2O3和Al2O3所组成。氧化铝的质量直接影响所得金属铝的纯度和铝电解生产的技术经济指标。 氧化铝的化学纯度 ：氧化铝除主要含有Al2O3外，往往含有少量的SiO2、Fe2O3、Na2O和H2O等杂质。,13,铝电解生产用氧化铝,氧化铝的物理性质

7、用于表征氧化铝物理性质的指标有：安息角、Al2O3含量、容重、粒度和比表面积以及磨损指数等。安息角：物料在光滑平面上自然堆积的倾角。 Al2O3含量：氧化铝中Al2O3含量反映了氧化铝焙烧程度，焙烧程度越高，Al2O3含量越多。,14,铝电解生产用氧化铝,容重：是指在自然状态下单位体积物料的重量。通常容重小的氧化铝有利于在电解质中的溶解。粒度：是指物料的粗细程度。比表面积：是指单位质量物料的总表面积(外表面积与内孔表面积之和)。磨损指数：是指氧化铝在特定的测定条件下磨撞后，试样中-44粒级含量改变的百分数。,15,氧化铝质量指标（一级品）,16,铝土矿及其它铝矿石,铝土矿：地壳中铝的平均含量为

8、8.7%左右，折合成氧化铝为16.4%，仅次于氧和硅居于第三位，在金属元素中位于第一位。根据铝土矿中含铝矿物存在的形态不同将铝土矿分为三水铝石、一水软铝石、一水硬铝石及混合型四种类型， 我国多数地区的铝土矿属于一水硬铝石型铝土矿。,17,铝土矿及其它铝矿石,三水铝石最易溶于苛性碱溶液,一水软铝石次之，一水硬铝石最难溶。澳大利亚的三水铝石一水软铝石混合型矿溶出温度245、115g/l苛性碱浓度，溶出时间只需7分钟，用我国一水硬铝石型矿在245、240g/l苛性碱浓度下需要150分钟。,氧化铝生产方法,18,氧化铝生产过程的实质： 将铝土矿中的氧化铝与杂质进行分离的过程。一、铝土矿成份指标：,19

9、,铝土矿质量标准：,1、氧化铝含量越高越好。 2、杂质含量越低越好。 3、矿物形态三水铝石易溶出（我国基本上全是一水硬铝石）。 4、铝土矿A/S：铝土矿中氧化铝与氧化硅的比值。 A/S高的铝土矿称为高铝，常用于拜耳法系统生产氧化铝， A/S低的铝土矿称为普铝，常用于烧结法系统生产氧化铝。 拜耳法工艺生产氧化铝时氧化硅与碱反应生成钠硅渣（Na2OAl2O31.7SiO2nH2O）(n2)。 烧结法工艺生产氧化铝时氧化硅与石灰反应生成原硅酸钙（2 CaOSiO2）。,20,氧化铝生产方法,生产氧化铝的方法大致可分为碱法、酸法、酸碱联合法、电热法、高压水化学法等。碱法生产氧化铝按生产过程的特点又分为

10、拜耳法、烧结法和联合法（包括并联、串联、混联联合法等），目前工业上普遍采用碱法生产氧化铝。,21,氧化铝生产方法,利用铝土矿中各物料的性质，使氧化铝变成液态从而实现液固分离，利用氧化铝是两性氧化铝的性质，生产氧化铝方法有酸法和碱法之分，由于酸法需要昂贵的耐酸设备所以没有形成工业规模生产；根据使用碱的不同碱法分为烧结法（纯碱Na2CO3）和拜耳法（烧碱NaOH），两种方法有多种不同的组合方式：串联法、并联法、混联法。 根据氧化铁、氧化硅、氧化钛易发生还原反应的性质，利用电热法生产氧化铝，此方法适合于处理高硅高铁铝土矿。,22,拜耳法生产的原理和基本工艺流程,采用拜耳法生产氧化铝已有100多年的历

11、史 。拜耳法用在处理低硅铝土矿（一般要求A/S7.0）。拜耳法生产氧化铝的原理 ：用苛性碱溶液在一定温度、一定压力条件下溶出铝土矿，氧化铝被溶出制得铝酸钠溶液，铝酸钠溶液净化后经过降温、添加晶种、搅拌分解析出氢氧化铝，析出的氢氧化铝经分离、洗涤、焙烧后得到氧化铝。分解后的母液（主要成分NaOH）经蒸发再重新溶出新的一批铝土矿，进入下一循环。氧化硅等杂质成为赤泥，经洗涤后外排或用于烧结法配料。,23,拜耳法生产原理和基工艺流程,拜耳法生产氧化铝的基本流程 ：原矿浆制备、溶出、溶出矿浆稀释及赤泥分离和洗涤、晶种分解、氢氧化铝分级和洗涤、氢氧化铝焙烧、母液蒸发及苏打苛化等工序组成。原矿浆制备将铝土矿

12、破碎到符合要求的粒度（如果处理一水硬铝石型铝土矿需加适量的石灰），与含有游离的NaOH的循环母液按一定的比例配合，送入湿磨内进行细磨，制成合格的原矿浆。,24,拜耳法生产原理和工艺流程,溶出原矿浆经预热后进入压煮器组或管道化溶出设备，在一定的温度和压力下溶出。铝土矿内所含氧化铝与氧化钠反应生成铝酸钠进入溶液，而氧化铁和氧化钛以及大部分的二氧化硅等杂质形成固相残渣即赤泥。溶出所得矿浆称为溶出矿浆，经自蒸发器减压降温后再进行稀释。,25,拜耳法生产原理和工艺流程,溶出矿浆的稀释及赤泥分离和洗涤溶出矿浆含氧化铝浓度高，为了便于赤泥分离和下一步的晶种分解，首先加入一次赤泥洗液将溶出矿浆进行稀释，然后利

13、用沉降槽进行赤泥与铝酸钠溶液的分离。分离后的赤泥经过多次反向洗涤排至赤泥堆场或送烧结法配料。,26,拜耳法生产原理和工艺流程,晶种分解：分离赤泥后的铝酸钠溶液生产上称为粗液，粗液经过过滤净化后制得精液，精液在降温、添加晶种、搅拌条件下进行分解，结晶析出氢氧化铝。氢氧化铝的分级与洗涤：分解后所得氢氧化铝浆液进行分级、过滤，细粒作晶种，粗粒经洗涤后送焙烧制得氧化铝，分离后的母液经热交换器预热送去蒸发，氢氧化铝洗液送稀释。,27,拜耳法生产原理和工艺流程,氢氧化铝焙烧：氢氧化铝含有部分附着水和结晶水，经过焙烧炉高温焙烧脱水并进行一系列的晶相转变制得含有一定Al2O3和Al2O3的产品氧化铝 。母液蒸

14、发和苏打苛化：预热后的母液经蒸发、补加NaOH调配后得到合乎浓度要求的循环母液，返回湿磨溶出下一批矿石。在母液蒸发过程中会有一部分Na2CO3nH2O结晶析出，为了回收这部分碱，将Na2CO3.nH2O用水溶解后加石灰乳进行苛化，苛化回收液返回蒸发。,28,指标概念介绍,溶剂：用来溶化固体，液体或气体溶质的液体，继而成为溶液.在日常生活中最普遍的溶剂是水。 溶质：能被溶解的物质称为溶质，溶液中被分散的物质称为溶质，溶质分散其中的介质称为溶剂。 溶液：一种或几种物质分散到另一种物质里，形成的均匀的、稳定的混合物。 1) 固含：单位体积浆液（液固混合物）中所含固相物质的质量。单位：g/l 2) 液

15、固比（L/S）：单位体积浆液中所含液相物质和固相物质的质量比值。,29,3) 含水率：单位体积滤饼中水份质量和固相液相物质总质量的比值。单位：%4) 浮游物：单位体积浆液中所含微量固相物质的质量。单位：mg/l5) 苛（性）碱浓度(Nk)：单位体积铝酸钠溶液中与氧化铝反应生成铝酸钠的Na2O和以游离的NaOH形态存在的Na2O的质量。单位：g/l6) 碳碱浓度(Nc)：单位体积铝酸钠溶液中以游离的Na2CO3形态存在的Na2O的质量。单位：g/l7) 全碱浓度（Nt）：单位体积铝酸钠溶液中以苛碱和碳碱形式存在的Na2O的总质量。单位：g/l8) 氧化铝浓度（AO）：单位体积铝酸钠溶液中与苛性碱

16、反应生成铝酸钠的Al2O3质量。单位：g/l9) 苛性比值（k）：铝酸钠溶液中所含苛性碱和氧化铝的摩尔比，它相等于苛性碱和氧化铝的浓度比乘以系数1.645。,一、原料制备,1、混联法生产简介：,大宗原燃料,氧化铝,2、进厂原燃物料标准,原燃料质量对生产成本的影响,1）、铝矿石 铝矿粒度： 铝矿粒度大：会增大球耗，降低磨机的产能；矿浆细度偏粗，Al2O3不能被完全溶出，造成Al2O3损失。 铝矿粒度小，会造成飞扬损失，运输困难， 铝矿A/S A/S低：Al2O3含量低，杂质含量多，不仅增大物料流量的加工费用，而且使熟料品位和质量变差。SiO2含量高，生成NaO.Al2O3.1.7SiO2.nH2

17、O，会造成NaO.Al2O3损失。,原燃料质量对生产成本的影响,2）、石灰石 石灰石粒度 石灰石粒度过大，会造成石灰石生烧，影响矿浆配钙和石灰乳浓度。石灰石粒度小 ，炉内通风不好，部分石灰石得不到煅烧，部分石灰石过烧。 石灰石中CaCO3 石灰石中CaCO3低，杂质多，炉内结瘤，破坏正 常煅烧制度。 石灰石中SiO2高，炉内结瘤，且小块石灰石配料时影响钙比，增加碱耗。,3）、 焦炭 焦炭粒度大，燃烧不完全，造成消耗增加，部分石灰石出现生烧。焦炭粒度小，燃烧过快，石灰石部分生烧，降低石灰分解率。,原燃料质量对生产成本的影响,4）、 煤煤中固定碳含量低造成煤耗增加。 除硫效果差，影响熟料质量。,原

18、料制备工艺简介,原料制备是氧化铝生产的龙头工序，大部分的原燃物料都从这里进入生产流程。主要担负着生料浆、原矿浆、石灰乳、高低压空气、压缩二氧化碳气(简称“两浆两气一乳”)的生产和供应任务，不仅为烧结法和拜尔法提供合格的生料浆和原矿浆，而且对整个氧化铝生产起着液量平衡的作用，是稳定烧结法和拜尔法生产的基础。,原料制备的各项任务,1）、储运A、负责大宗原燃物料翻车进厂、堆场物料贮备及物料输送。,B、负责矿石均化、物料输送及原矿破碎。,2）、工艺流程图如下：,S1,S2,一期、二期,3）、主要技术指标：,矿石均化后：入磨A/S：料堆A/S均值0.5合格率：60%,主要设备： 翻车机 2台 斗轮堆取料

19、机 2台储运：堆料机 2台 取料机 3台,3）、主要设备：,一期翻车机系统附属设备重牛、空牛、摘钩平台、迁车台等翻车机的作业程序如下： 机车将待翻车皮在重车线对位-重牛出槽将车皮牵引至摘钩平台-手动摘钩，摘钩平台靠液压作用升起一定高度-车皮靠重力作用下滑至翻车机-翻车机联锁动作，转动175度将车皮内物料倒出-翻车机回位-翻车机推车器将空车皮推出-空车皮靠惯性作用行走至迁车台-迁车台移动至空车线-迁车台推车器动作将空车皮推出-空车靠惯性行走至空车线-空车皮过空牛槽后，空牛出槽将车皮推动移至较远位置或与其它车皮相连，这是一个完整的翻车作业程序。,系统平面布置图,中国铝业股份有限公司,中国铝业股份有

20、限公司,中国铝业股份有限公司,中国铝业股份有限公司,二期翻车机系统及附属设备,包括：FZ1-4型O形转子式翻车机、重车调车机、重车推车器、迁车台、夹轮器、空车调车机、单向止挡器、安全止挡器等设备说明：（） 用重车调车机替代重车铁牛。利用重车调车机将整列重车牵引至翻车机前（然后利用推车器将一辆重车推送至翻车机上）。重车调车机采用齿轮齿条传动，变频调速，调车臂起落方式采用平衡油缸+摆动油缸方式。重车调车机只设一个后钩，利用车钩牵引整列重车。液压自动摘钩。,堆取料机系统是由长沙矿山通用机器厂制造的重系列斗轮堆取料机。堆取物料的堆比重为2.22.8吨米，它是冶金、港口、矿山、水利工地等部门贮料堆取散状

21、物料高效率的现代化机械设备。它与翻车机、料场胶皮带机组成贮料场运输机械化系统。使料堆场物料的堆取作业全部实现机械化 。 本机由斗轮、前臂架、悬臂皮带机、司机室、前驱动台车、后驱动台车、门座架、挡料槽、回转系统、变幅机构、立柱、尾部进料皮带机、电气等27个部件组成。生产能力：堆料：1000吨/小时 取料：600吨/小时,1、2堆取料机,斗轮机的工作状态分堆料和取料两种情况： 堆料，由地面胶带输送机将物料送至被提升到最高位置的尾部进料皮带机上，通过尾部进料皮带将物料卸到悬臂皮带机上，悬臂皮带机再将物料运送到斗轮头部一端卸到料场，此为堆料，机器不行走，臂架回转进行堆料叫定点堆料；臂架固定在某一位置，

22、机器用慢速走行进行堆料叫行走堆料，本机在行走堆料时能实现定程自动往返。 取料、斗轮转动前臂架作回转运行，斗子将料场物料取到正在向机器中心方向运行的悬臂皮带上，经由中心漏斗将物料运走。每完成一次取料动作，降下前臂架成大车前进一定距离（340毫米），前臂架返回转即可进行下次取料。 取料时吃料深度随着回转角度加大而减少，当回转角度大于60时吃料深度下降很快，生产率将大大下降，虽然前臂转递随1/cos变化，但角大于60时前臂架回转速度太大，结构是不允许的。为保证生产率和斗轮机正常工作，取料时前臂回在060之间回转。为了防止电缆的扭曲，取料和堆料时前臂架的回转角应尽可能不大于70,混匀堆料机在堆料时其走

23、行机构在不停地在需要的区间运行，沿轨道长度方向走行堆料，使在轨道长度方向上各处不断地堆料，也就是说走行机构为连续运行机构，达到均化物料的目的。,双斗轮混匀取料机用于均化料场的混匀取料。双斗轮混匀取料机在工作时是双斗轮在垂直于大车轨道，既平行于主梁的方向往复运行。在往复运行过程中料耙将物料从料堆上刮下送到斗轮附近由斗轮挖取到主梁的皮带机上，再由此皮带机将物料送到地面皮带机。两斗轮的中心间距大约是料堆宽度的一半。因此，在取料时由于斗轮所在的横向移动的位置不同，每个斗轮所挖取的量在该位置与其它位置也不同。当某一斗轮在料堆料堆横行断面的中部时该斗轮取料量最大，在横行断面的侧边部时取料量最小，在同一时刻

24、，另一斗轮与其相反。,整个取料过程为全断面取料，并且是两个斗轮同时卸料到皮带机上，实现了取料均化的功能。 双斗轮混匀取料机具体工作过程是：大车前进一个进程，大约在几十毫米到一百几十毫米，（实际根据具体取料能力要求），双斗轮在横向移动一个单程，大车在前进一个进程，双斗轮在横向相反方向移动一个单程，如此反复，在整个过程中料耙随小车与斗轮同时横向移动并刮料，使物料下滑，落到斗轮下部，由斗轮取走。 当需要反向取料时，则首先要将各斗轮料斗反向安装，再使斗轮反向旋转，进行反向取料循环。,68,原料制备,目前氧化铝生产中磨矿多采用管磨机和格子型球磨机，并采用湿法磨矿作业。磨矿作业电耗很大，在氧化铝生产中每磨

25、碎一吨矿石往往要耗电1523度，钢球和衬板消耗量1.21.6kg，加上磨矿作业的设备维护和修理的工作量大，因此改善磨矿作业条件，降低消耗和提高磨机生产率对氧化铝生产有很大的意义。,球磨机 氧化铝生产的铝矿粒度一般在330mm之间，要将这些物料进行粉磨，就必须利用钢球、钢锻等研磨体冲击和研磨物料，使物料达到要求的细度，我们称这些工艺作业的机械为球磨机。球磨机的优点主要有：对物料的适应性强，连续生产、生产能力大。适用于干法和湿法生产。结构简单，坚固，操作可靠，维护管理简单，运转率高。密封性强，可以负压操作。其缺点有：功率大，电能利用率低。重量大，价格高。配套装置价格高。材料消耗大，维修费用高。噪音

26、大。,磨机的种类 根据磨矿介质的类型可以分为：（1）球磨机 介质为金属球（钢球或铸铁球）。（2）棒磨机 介质为钢棒。（3）砾磨机 以砾石作为磨矿介质。（4）自磨机 靠矿石的大块作磨矿介质，有时也加入少量的钢球。 根据排矿方式可以分为：（1）溢流型磨矿机 它是通过排矿端的中空轴颈自由溢出矿浆的。（2）格子型球磨机 它是借助安装在排料端的格子板上的孔隙进行排料的。（3）周边排料式磨矿机 它是通过筒体周边排料。 根据筒体形状的不同可以分为：（1）短筒型磨矿机L/D1。01。5（L 为磨机的长度。D 为磨矿机的直径）。（2）长筒型磨矿机，L/D1。5。当L/D为56时，则称为管磨机，在其内部又分为几个

27、室，称多室磨矿机，一般多用于水泥工业。,磨机的工作原理：磨矿作业是在磨机筒体内部进行的，筒体内装有磨矿介质，磨矿介质随着筒体的旋转而被带到一定的高度后，由于介质的自重而下落，于是装在筒体内的矿石受到介质冲击力的作用；另一方面由于磨矿介质在筒体内沿筒体轴心的公转和自转，在磨矿介质之间及筒体接触区又产生对矿石的挤压和磨剥力，从而将矿石磨碎。,2、2格子磨 本机适用于有色或黑色金属矿山矿石的湿法作业，它以钢球为研磨介质，可将一定大小矿块磨碎到符合入选粒度，为选矿作业准备物料。一台格子磨与一组旋流器构成闭路循环。,二、主要技术参数 1、 筒体直径： 3600mm筒体有效长度： 4500mm筒体有效容积

28、： 41m3筒体工作转速： 17.8r/min主电动机： 型号：TDMK125040/3250 功率：1250Kw 转速：150r/min 电压：6000V最大装球量： 90T筒体微动转速：0.173r/min微动电机： 型号： YEJ160L4B3 功率：15Kw 转速：1460r/min 电压：380V微动减速机： 型号：ZX410 传动比：900气压离合器供气压力：0.8MPa静压顶起压力：10MPa齿轮润滑油压力：0.30.5MPa外形尺寸：2361077106250mm机器总重(不包括主电机) ：181 T,3、高压机、低压机、二氧化碳机 高压机的生产任务即生产合格的高压空气，为全厂

29、各用户提供动力用风，高压风的主要用作种分槽、料浆槽的风动搅拌，其次为浓相输送、氧化铝粉包装、赤泥贮槽搅拌、碱粉吹送、各类风动阀门启闭、风动工具的使用、清理吹扫等提供动力源。 低压机的生产任务即生产合格的低压空气，为全厂各类过滤机提供动力用风，如立盘过滤机、平盘过滤机、排盐过滤机、氢氧化铝过滤机等。 二氧化碳机的任务是将石灰炉产生的经净化后的高浓度二氧化碳氧化压缩输送至碳分槽，并确保在输送过程中二氧化碳浓度基本稳定。,77,原料制备,对原矿浆的技术指标要求：不同产地的铝土矿、不同溶出工艺对矿浆指标的要求也不同，一般主要考核细度、固含、配钙。细度：+300m1% (即60#筛上残留1%)，+63m

30、25 %（即230#筛上残留25%）。固含：300-400 g/l配钙：生产上要求石灰添加量为铝矿石重量的7%9%（也有添加更多的）。,78,原料制备,为了保证原矿浆的细度，应严格控制球磨机内矿浆的液固比，分级溢流矿浆的液固比和返砂量。球磨机内液固比大，磨内矿浆流动速度快，矿石得不到充分的研磨，磨内液固比控制过小，虽然矿浆在磨内停留时间延长了，但影响球磨机的产能。,79,原料制备,影响球磨机产能的因素很多，除球磨机的型式、直径大小、转速、衬板形式、多仓球磨机的仓数及各仓的长度和筛篦板过料面积等本身的因素外，还有许多其他的外部影响因素。当球磨机选定后影响球磨机产能的主要因素有：矿石的可磨度、给矿

31、粒度、产品细度要求、球级配比、球荷填充率、磨矿液固比等。,80,拜原矿浆指标对氧化铝生产的影响,1、固含固含高低变化显示铝土矿与循环碱液配比的变化，固含高即铝矿多，配碱量少，固含低即铝矿少，配碱量多，生产上通常会在矿浆进入高压溶出之前进行固含调整。否则固含高将会影响铝土矿溶出反应完全程度，降低溶出率，增大赤泥量，降低氧化铝回收率；固含低会使溶出k升高，造成分解困难，降低分解率和循环效率。,81,拜原矿浆指标对氧化铝生产的影响,2、细度矿浆细度跑粗将会加速管道磨损，使预脱硅槽沉淀增多，影响铝土矿溶出反应完全程度。矿浆细度过细将使溶出赤泥变细，使赤泥沉降性能变差，影响拜耳法赤泥的沉降分离作业。,8

32、2,拜原矿浆指标对氧化铝生产的影响,3、矿浆CaO含量矿浆CaO配入量要适中，以保证溶出过程中消除TiO2的危害。加入量不足时，将会降低溶出率；加入量过高，游离的CaO会造成Al2O3的损失。,83,石灰乳制备,（一）制备石灰乳的目的氧化铝生产中制备石灰乳主要是用于烧结法铝酸钠溶液的深度脱硅，其次用作拜耳法精液过滤的助滤剂，有些纯拜耳法厂还用于碳酸钠的苛化,84,石灰乳制备,（二）工艺原理石灰（CaO）遇水（H2O）生成熟石灰（Ca(OH)2） Ca(OH) 2水溶液是一种乳白色近胶体状的碱性溶液。,85,石灰乳制备,（二）工艺原理石灰（CaO）遇水（H2O）生成熟石灰（Ca(OH)2） Ca

33、(OH) 2水溶液是一种乳白色近胶体状的碱性溶液。,4、石灰炉的原理、结构： 现以420.5米机械化竖式石灰炉为例说明其结构。石灰炉可分卷扬系统、炉顶部分、炉体部分、炉底部分等，1、卷扬系统卷扬机架是由型钢组焊而成的桁架。卷扬机架内有轨道，卷扬吊斗（也叫上料小车）在轨道上依靠斗上四个滚轮滚动运行，当卷扬机收绳时，小车随绳收回而上升，到顶后，将料倾倒入料仓。卷扬机松绳时，小车顺轨道退回加第二次料。卷扬机有卷扬滚筒、钢丝绳、减速器、电机等组成。电动机驱动减速器，并通过减速器的工作使滚筒转动，滚筒的转动要求是正反方向都能回转的，滚筒转动使钢丝绳收回或放出，卷扬小车就上升或下降。卷扬机有刹车装置，可以

34、根据需要随时停止卷扬滚筒转动以何证安全运转。要求突然停电时，能紧急制动，防止小车失控下降酿成事故,2、炉顶部分炉顶上有加料和CO2气体排出装置两部分。炉顶有一个钟罩，罩的中部为圆柱体，在卷扬机架方向有一孔洞。钟罩底部有一个钟帽，这个钟帽外面由一个支架支承固定，支架下面有电动回转装置。电动回转装置定期按3、2、1、0位置回转，料块按布料器导板规定方位下料，以保证下料均匀。卷扬机提升上来的斗子将料块倾倒在钟帽内。钟帽中央有一圆孔，孔内有钟形阀门，阀门用电机操作控制其上下。当钟形阀门向下时，料块从钟帽内顺圆孔向下落，经布料器导板规下方位落在炉内料层上。外罩的顶部是一个截头圆锥体。炉顶还有一个孔在炉顶

35、边上，CO2气体由此抽出进行净化后送下一道工序。,3、炉体部分炉体外部由钢板卷焊而成，内部衬有保温材料和耐火砖，为了避免下料的料块冲击损坏耐火砖，炉体上部在耐火砖外面有钢板保护圈。4、炉底部分炉底有螺锥式出灰机，螺锥式出灰机塔盘缓慢回转将烧好的石灰转入出灰口后，经出灰机旋转将料卸出。螺锥中部有风管、风帽，外部有鼓风机，通过风帽将风均匀地送入炉内。原理： 按照石灰石等炉料在炉内发生的物理化学变化的不同，可以将石灰炉沿高度分为三个带:预热带、煅烧(分解)带、冷却带。,预热带。预热段位于炉子的上部，约占炉体高度的25%，温度范围约为120-900。此带的主要作用是热交换：石灰石在下降的过程中与上升的

36、炉气进行热交换，使石灰石预热、炉气降温，此过程主要为物理变化。 在这一交换过程中，气体由煅烧带带入热量的45%左右能得到利用，因此预热区的高度必须与煅烧区的高度相适应，预热区高度不够将使炉气温度过高，热量不能充分利用。 煅烧带。也称分解带，位于炉体的中部，大约占炉子高度的50%左右，煅烧温度能达到1100-1200，它是石灰炉进行化学反应的主要区域，焦炭的燃烧和石灰石的分解均在此带完成。煅烧区内的温度与鼓风压力大小有关，随着鼓风压力的增大，燃料燃烧更强烈，因而此带的温度也越高。 冷却带。冷却带位于炉体的下部，也占炉子高度的25%左右，温度范围800-60，石灰通过此区域受到鼓入的冷空气后而得到

37、预热而助燃。这一过程也是一个热交换的过程 。,96,铝酸钠溶液,铝酸钠溶液的苛性比值（苛性化系数）铝酸钠溶液中所含苛性碱与氧化铝的摩尔比叫做铝酸钠溶液的苛性比值。以符号k表示即：,97,铝酸钠溶液,拜耳法的循环效率 通常将1升（或1立方米）循环母液在一次作业周期中所生产的氧化铝的克数（或kg数）称为拜耳法的循环效率，以符号E表示。,98,铝酸钠溶液,拜耳法的循环效率 要提高循环效率由循环效率公式看出，提高Nk和o以及降低ak都可以使E值增大，而影响E值的最大因素是k。所以在溶出过程中应该尽可能提高溶出温度以达到降低溶出液苛性比值的目的，而在分解过程中则应尽量提高母液的苛性比值。,99,铝酸钠溶

38、液,工业铝酸钠溶液主要由NaAl(OH)4、NaOH和Na2CO3等化合物组成。铝酸钠溶液的稳定性是指过饱和铝酸钠溶液开始分解析出氢氧化铝所需时间的长短。制成后立刻开始分解或经过短时间后即开始分解的溶液，称为不稳定的溶液，而制成后存放很久仍不发生明显分解的溶液，称为稳定的溶液。,100,铝酸钠溶液,铝酸钠溶液在其与赤泥分离洗涤以及粗液的精制过程中必须保持足够的稳定，否则将会引起溶液自发分解出氢氧化铝，从而造成氧化铝的损失。,101,影响铝酸钠溶液稳定性的主要因素,1、溶液的苛性比值：在一定温度和氧化铝浓度下，提高苛性碱浓度（即提高k值），使溶液的未饱和程度增大，因而溶液的稳定性提高。所以在任何

39、温度下提高工业铝酸钠溶液苛性比值，都可以使溶液的稳定性提高。实验证明，苛性比值为1.0的铝酸钠溶液瞬即分解；k=1.41.8的溶液在生产条件下相当稳定；k=3.0以上的溶液经过很长时间都不会分解。,102,影响铝酸钠溶液稳定性的主要因素,2、溶液的温度当铝酸钠溶液的苛性比值以及浓度都相同时，溶液的稳定性随着温度的降低而下降，直到温度降低到30为止，温度低于30时，溶液又变得比较稳定。,103,影响铝酸钠溶液稳定性的主要因素,3、溶液的氧化铝浓度溶液的氧化铝浓度与稳定性之间存在着一种特殊的关系。在一定温度、一定苛性比值下，氧化铝浓度低于25g/l的稀溶液或高于250g/l的浓溶液都具有很高的稳定

40、性，中等浓度溶液的稳定性较差。,104,影响铝酸钠溶液稳定性的主要因素,4、溶液中的杂质溶液中的有机物与苛性钠作用，一般以钠盐状态存在于溶液中，例如土壤酸钠、腐植酸钠、草酸钠等，它们的存在使溶液粘度增高、稳定性增大，而且易被晶核吸附，使晶核失去作用，严重时可使溶液的分解成为不可能。,105,影响铝酸钠溶液稳定性的主要因素,5、结晶核心往铝酸钠溶液中添加细粒的Al(OH)3作为结晶核心，能使溶液稳定性降低而分解析出Al(OH)3。溶液中赤泥微粒在一定条件下也起结晶核心作用而使溶液稳定性降低。,106,影响铝酸钠溶液稳定性的主要因素,6、机械搅拌机械搅拌能促进溶液中的扩散作用，有利于晶种的生成和晶

41、体的长大。当溶液中已有种子存在时，搅拌还可以使种子保持悬浮状态而与过饱和溶液保持更好的接触，促进分解。,107,溶出、精制、蒸发,拜耳法生产系统，它包括以下几个系统: 溶出的主要任务就是：提供高温（260）、高压（55bar）、高碱（240g/l）条件完成铝土矿中氧化铝和苛性碱溶液反应，实现铝土矿中的氧化铝与杂质分离进入铝酸钠溶液的目的。精制的主要任务就是：将溶出后铝酸钠浆液中的溶液与赤泥实现彻底分离，溶出后矿浆含有100g/l左右杂质通过分离沉降洗涤、沉降槽溢流通过叶滤机变成浮游物15mg/l的铝酸钠精液送种分系统，沉降槽底流通过过滤机变成含水率40%的滤饼送烧结法系统。蒸发的主要任务就是：

42、分解析出氢氧化铝后的母液经袋滤机回收浮游物后经过蒸发器组以提高母液Nk浓度，从而与铝土矿中的氧化铝进行下一批溶出反应。,108,拜耳法脱硅,含硅矿物是铝土矿中常有的杂质，也是碱法生产氧化铝中最有害的杂质。拜耳法溶出过程中，含硅矿物与碱溶液反应成为含水铝硅酸钠而析出。生产上将含水铝硅酸钠称为钠硅渣。溶液中的SiO2成为固体析出的过程称为脱硅过程。拜耳法脱硅反应贯穿于矿浆制备到液固分离全过程。,109,拜耳法脱硅,拜耳法脱硅主要分两部分进行，一是在高压溶出之前，针对以高岭石形态存在的SiO2，矿浆在100左右搅拌410h，SiO2以钠硅渣的形式进入赤泥，以减轻高压溶出机组加热器表面的结疤，通常称为

43、预脱硅。二是在高压溶出矿浆稀释过程中，通过降低溶液浓度，破坏SiO2平衡浓度，使溶液中SiO2以含水铝硅酸钠的形式进入赤泥，达到进一步提高脱硅指数的目的，稀释后溶液的脱硅指数可达到300左右。,110,拜耳法脱硅,1、预脱硅机理：预脱硅就是铝土矿中的高岭石与循环母液中的Na2O反应，以Na2SiO3的形式进入溶液中，随即与溶液中铝酸钠发生脱硅反应生成含水铝硅酸钠进入赤泥中。其反应式如下：Al2O32SiO22H2O + 6NaOH + aq 2Na Al(OH)4 + 2Na2SiO3 + aq （1）xNa2SiO3 + 2NaAl(OH)4 + aq Na2OAl2O3xSiO2nH2O

44、+ 2xNaOH + aq （2）（1）式称为溶解反应，（2）式称为脱硅反应，式中含水铝硅酸钠的分子式相当于Na2OAl2O31.7SiO2nH2O(n2)。,脱硅过程主要设备,预脱硅主要设备及型号,2、脱硅过程流程描述,原矿浆首先进入加热槽加热到100左右，然后用过料泵打入3#搅拌脱硅槽中，3#槽中一般安装有加热装置，作为补充加热器使用，由于37#脱硅槽之间具有一定的高度差，被加热的矿浆依次自压到7#槽（出料槽）中，给溶出饲料泵供料，为了保证饲料泵进口压力，一般在出料槽后还设有一台缓冲槽。缓冲槽内的料浆是由出料槽溢流来的，再经返料泵打回出料槽，以保证出料槽的液位。,3、脱硅过程工艺流程,11

45、4,拜耳法脱硅,预脱硅效果的好坏，不仅取决于含硅矿物存在的形态和结晶的完整程度，而且与预脱硅的温度、时间、溶液的浓度、是否加晶种和石灰添加量等因素有密切关系。温度对预脱硅的影响主要在初期，脱硅初期温度105，脱硅反应速度快，然而在脱硅8h后，95和105脱硅效果就没有太大差别了。试验结果表明，预脱硅不会影响铝土矿溶出的最终溶出率。,115,稀释脱硅,高压溶出矿浆在稀释过程中，也有进一步脱硅的作用。其脱硅机理是随着溶液浓度的降低，SiO2平衡浓度也相应降低，溶液中的硅以含水铝硅酸钠的形式析出进入赤泥；另一方面浆液中的赤泥成为脱硅的晶种，加快了含水铝硅酸钠的析出速度；稀释后浆液在100左右搅拌26

46、小时，溶液的硅量指数可达300左右。,116,高压溶出,溶出的目的是将铝土矿中的氧化铝水合物充分溶解而进入铝酸钠溶液。 我国用拜耳法处理的一水硬铝石型铝土矿，溶出温度通常在240265，母液的Na2OK浓度为230260g/l。,3.1工作原理及设备位号：,（1）、工作原理：压煮器是碱法生产氧化铝的主要设备。在拜耳法中，压煮器用来浸出铝土矿，亦称高压溶出器，而在烧结法中则用来使铝酸钠溶液脱硅，亦称脱硅机。压煮器是在一定温度和压力的条件下，用来进行化学反应的压力容器。 搅拌装置的作用是为了保证压煮器中的料浆均匀、防止沉淀以及使料浆受热均匀。电机通过皮带传动，带动立式减速器，从而带动搅拌轴以30r

47、pm的转速转动，在搅拌轴上设有多对搅拌叶片从而达到搅拌目的。 （2）、设备位号： 高压溶出系列：Ra106Ra125 高压溶出系列：Ra206Ra225 共40台,4、高压溶出主要设备,5、高压溶出工艺描述,隔膜泵出口料浆经脉冲缓冲器(Tp101/201)后进入五级单管预热器，出口温度设计为1555，经脉冲缓冲器(Tp102/202)后进入六台预热压煮器，出口温度设计为220，而后采用热电锅炉提供的60bar、290的饱和蒸汽对料浆在反应压煮器加热到260后进入三个保温压煮器，以保证料浆在反应温度下停留时间达到4060分钟，溶出后矿浆进入十级自蒸发器(Nt111/211Nt101/201),通

48、过不同孔板闪蒸减压后进入稀释槽，加入一次洗液稀释到规定浓度后送沉降分离洗涤系统。,.,6、高压溶出工艺流程,7、技术指标范围,1) 脱硅温度： 100 2) 反应温度： 260 3) 溶出赤泥A/S：1.55 4) 溶出液 ak：1.381.42 8、技术指标控制 脱硅温度：由于铝土矿中的二氧化硅主要以高岭石 （Al2O32SiO22H2O）形式存在，在100条件下与铝酸钠溶液反应4小时以上其中55%以上二氧化铝生成含水铝硅酸钠并结晶析出从而减少压煮器加热管束结疤，脱硅温度超过100会使隔膜泵进口温度超过95对隔膜泵相关部件造成危害降低使用寿命；脱硅温度低于100会使脱硅反应进行不完全，含水铝

49、硅酸钠结疤在压煮器加热管束析出降低升温效果。 反应温度：一水硬铝石型铝土矿，通过试验确定在260条件下反应4560分钟，铝土矿中的氧化铝溶出率能够达到93%，反应温度超过260缩短设备使用寿命、增加了溶出系统安全隐患；反应温度达不到260，铝土矿中的氧化铝不能够充分反应溶出率降低，使溶出赤泥铝硅比升高，赤泥产出量增大，同时赤泥沉降性能变差给沉降槽的稳定运行造成严重影响。,123,高压溶出过程的技术控制,1、溶出质量的指标:溶出的质量指标主要是氧化铝溶出率和溶出液的苛性比值。这两项指标的好坏取决于高压溶出技术操作和配料的正确程度。氧化铝的溶出率按下式计算A=(1- )100%式中 A氧化铝的溶出

50、率，%； (A/S)赤泥赤泥的铝硅比； (A/S)矿石铝土矿的铝硅比。,124,各种成分在溶出过程中的行为,1、氧化铝水合物溶出时的行为：各类型铝土矿中所含氧化铝水合物在适当的条件下溶出时与循环母液中的Na2O作用生成铝酸钠进入溶液中。Al(OH)3 + NaOH + aq NaAl(OH)4 + aq AlOOH + NaOH + aq NaAl(OH)4 + aq,125,各种成分在溶出过程中的行为,2、含硅矿物在溶出过程中的行为：在溶出过程中，含硅矿物与碱溶液反应成为含水铝硅酸钠而析出。生产上将含水铝硅酸钠称为钠硅渣。它绝大部分进入赤泥，少量溶解于铝酸钠溶液，在溶液成分和温度变化时，再继