1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　緒論1</b></p><p>　　第一章 生產(chǎn)方法與工藝流程及主要技術條件的選擇與論證7</p><p>　　1.1 氧化鋁生產(chǎn)方法現(xiàn)狀7</p><p>　　1.2 工藝流程的選擇與論證11</p>

2、<p>　　1.3 氫氧化鋁焙燒14</p><p>　　1.4 主要技術、經(jīng)濟指標的選擇與論證16</p><p>　　第二章 冶金計算17</p><p>　　2.1 設計計算原始條件17</p><p>　　2.2 氧化鋁的計算18</p><p>　　第三章 高壓溶出器的設計計算

3、28</p><p>　　3.1 單位時間內(nèi)通過溶出器的礦漿量的計算28</p><p>　　3.2 溶出器個數(shù)的確定28</p><p>　　3.3 溶出器壁厚與封頭厚度的確定29</p><p>　　第四章 總結30</p><p><b>　　參考文獻30</b></p&

4、gt;<p><b>　　緒論</b></p><p><b>　　一、氧化鋁工業(yè)</b></p><p>　　1．氧化鋁行業(yè)的發(fā)展動態(tài)</p><p>　　氧化鋁是煉鋁的基本原料，冰晶石——氧化鋁熔鹽電解仍然是目前工業(yè)生產(chǎn)金屬鋁的唯一方法，每生產(chǎn)一噸金屬鋁消耗盡兩噸氧化鋁。世界90%以上的氧化鋁用于生產(chǎn)電解

5、鋁，氧化鋁工業(yè)的盛衰主要取決于電解鋁工業(yè)的發(fā)展狀況。雖然目前由于國際金融危機的影響，有色金屬行業(yè)處于低迷期，但是從長期發(fā)展來看，未來幾年，世界鋁價亦將回升到高位區(qū)并繼續(xù)上揚。電解煉鋁以外使用的氧化鋁稱之為非冶金用氧化鋁或多品種氧化鋁。世界上多品種氧化鋁的開發(fā)十分迅速，并已在電子、石油、化工、耐火材料、精密陶瓷、軍工、環(huán)境保護及醫(yī)藥等許多高新技術領域獲得了廣泛的應用。目前多品種氧化鋁達300多個品種。</p><p&g

6、t;　　2.世界氧化鋁工業(yè)的發(fā)展</p><p>　　1894年世界上第一個拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的工廠投產(chǎn)，一百多年來，隨著世界對金屬鋁的需求量增加，氧化鋁工業(yè)得到迅速發(fā)展。2000年-2006年世界和我國的氧化鋁產(chǎn)量情況見下表緒-1：</p><p>　　2000～2006年世界和我國的氧化鋁產(chǎn)量統(tǒng)計 表緒-1</p><p>　　目前世界上生產(chǎn)氧化

7、鋁的國家有30余個，氧化鋁廠85座。主要集中在澳大利亞、中國、美國、巴西和俄羅斯，這5個國家氧化鋁產(chǎn)能占世界總產(chǎn)能的70%左右，其中澳大利亞鋁土礦資源得天獨厚，氧化鋁產(chǎn)能占世界的25%左右。全球氧化鋁廠中規(guī)模在100萬噸/年以上的有30家，生產(chǎn)能力占全球總產(chǎn)能的50%以上其中300萬噸/年以上的3家均在澳大利亞。世界氧化鋁的生產(chǎn)經(jīng)營主要集中在6家跨國企業(yè)集團手中，其中美鋁和加鋁控制了全球30%以上的氧化鋁生產(chǎn)能力。</p>

8、<p>　　現(xiàn)代氧化鋁工業(yè)面臨著科學技術快速發(fā)展、優(yōu)質(zhì)鋁土礦資源日益短少、世界能源危機日趨加深、市場競爭明顯加劇、清潔生產(chǎn)和環(huán)境保護的法律法規(guī)日益完善而要求越來越高的挑戰(zhàn)，因此要求氧化鋁工業(yè)能夠適應這種新的形勢，近年來氧化鋁生產(chǎn)主要發(fā)展方向表現(xiàn)在：</p><p>　　1）工廠的生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大。由于現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，電解鋁、電子、化工等工業(yè)對氧化鋁生產(chǎn)在產(chǎn)量、質(zhì)量、品種等方面提出了更多更高的要求，

9、而優(yōu)質(zhì)的鋁土礦資源日益緊缺，能源危機日益加深，這就要求必須盡量采用高效、低耗的大型冶金設備及生產(chǎn)過程的強化技術。因此世界氧化鋁廠向大規(guī)模、系列化發(fā)展。近幾年新建的氧化鋁廠起步規(guī)模都在100萬噸以上。生產(chǎn)規(guī)模的擴大，生產(chǎn)工藝的改進，使生產(chǎn)設備日益大型化和高效化，而設備大型化有利于工藝過程的自動控制和監(jiān)測。</p><p>　　2）隨著優(yōu)質(zhì)鋁土礦資源的日益枯竭，要求人們最大限度地綜合利用鋁土礦資源，而單純的氧化鋁生產(chǎn)

10、工藝已經(jīng)不能滿足要求，往往需要采用選礦、冶金、護工等聯(lián)合流程。為了降低電解鋁原料的投資成本，世界各大鋁業(yè)公司紛紛推行集約化生產(chǎn)經(jīng)營，以期在這一勞動密度型較高產(chǎn)品的生產(chǎn)過程獲利更豐厚。</p><p>　　3）在流程和工藝上也有許多變化和提高。生產(chǎn)過程的控制和自動化是氧化鋁技術的進步的重要標志，集中表現(xiàn)在能耗和勞動了消耗大幅度降低，使生產(chǎn)成本下降。如在20世紀50年代，氧化鋁生產(chǎn)能耗為30GJ/t，人工消耗10個工

11、時以上；80年代初，單耗降到13GJ/t，人工消耗為0.9-1.6；到2000年，單耗降到9-12GJ/t。</p><p>　　4）隨著工業(yè)的發(fā)展，各國對環(huán)境保護的要求日益提高，要求有更高的衛(wèi)生標準和安全標準。因此，氧化鋁工業(yè)必須充分考慮實施清潔生產(chǎn)的措施，“三廢”及冶金爐窯中排放熱能的利用、綜合治理等。除了上述發(fā)展外，今年來在氧化鋁生產(chǎn)的許多工序中還廣泛應用各種添加劑。它們在絮凝沉降、助濾、脫水、放鉤、砣硅及

12、除雜等方面都具有良好的效果。在強化種分及抑制熟料溶出時二次反應的添加劑也在積極研究之中。廣泛的基礎理論研究對推動氧化鋁生產(chǎn)的技術進步也起了重要作用。</p><p>　　3.我國氧化鋁工業(yè)的發(fā)展</p><p>　　我國鋁工業(yè)是在解放后建立和發(fā)展起來的。1954年7月1日在山東鋁廠產(chǎn)出我國第一批氧化鋁，1960年鄭州鋁廠投產(chǎn)，1978年貴州鋁廠投產(chǎn)，1988和1998年山西鋁廠和平果鋁業(yè)公

13、司分別投產(chǎn)，2006年我國氧化鋁產(chǎn)量已超過1300萬噸。經(jīng)過半個世紀的發(fā)展，我國已成為世界第一電解鋁生產(chǎn)國、第二氧化鋁生產(chǎn)國，在世界鋁工業(yè)中具有舉足輕重的地位。表緒-2我國六大氧化鋁廠的情況：</p><p>　　我國六大氧化鋁廠主要情況（2003年） 表緒-2</p><p>　　我國氧化鋁工業(yè)經(jīng)過前20年，特別是近10年的科技進步，技術水平和裝備水平已大大提高，主要

14、經(jīng)濟技術指標已得到優(yōu)化。雖然國內(nèi)氧化鋁工業(yè)取得了長足的進步，但與世界鋁工業(yè)強國相比，我國在全球配置資源能力、技術裝備水平、產(chǎn)品競爭力、技術創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)集中度等方面差距較大：我國的鋁土礦資源豐富，其儲量位居世界第五。但我國鋁土礦資源屬于高鋁、高硅、低鐵、低鋁硅比的一水硬鋁石型鋁土礦，至今尚未找到大中型三水軟鋁石礦床。一水硬鋁石型鋁土礦礦石難磨難溶，需在高溫高堿高壓下才能溶出，較難處理。由于我國鋁土礦較難處理，除了廣西的部分鋁土礦外，其他鋁土

15、礦礦石處理不得不選用燒結法、混聯(lián)法等工藝流程，這些流程溶出時間長，工藝復雜，致使我國氧化鋁企業(yè)與同等裝備水平的國外企業(yè)相比，氧化鋁能耗高；我國的氧化鋁廠中，雖然陜西、平果鋁業(yè)公司和中州鋁廠引進了部分國外先進的氧化鋁生產(chǎn)技術和設備，但從總體上看，與國外相比還有較大差距，我國使用燒結法流程生產(chǎn)氧化鋁的比重較大，占53%，使得我國氧化鋁生產(chǎn)的整體裝備水平不高。技術研發(fā)力量薄弱，鋁加工等關鍵技術裝備仍依賴進口。</p><p

16、>　　我國鋁工業(yè)整體素質(zhì)不高、產(chǎn)品競爭力不強、產(chǎn)業(yè)結構不合理等問題依然十分突出。我國氧化鋁產(chǎn)品中砂狀氧化鋁比重占10%。六大氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)中只有平果鋁業(yè)公司生產(chǎn)砂狀氧化鋁，其余五家生產(chǎn)中間狀氧化鋁。隨著我國大型預焙槽和干法凈化技術的推廣應用，砂狀氧化鋁的需求量將越來越大。我國對砂狀氧化鋁的生產(chǎn)工藝流程進行了大量試驗，但目前尚未達到大規(guī)模生產(chǎn)水平。資源供應短缺的矛盾進一步凸顯，對外依賴度不斷上升，資源嚴重不足已成為制約我國鋁工業(yè)發(fā)展

17、的主要因素。針對中國氧化鋁工業(yè)存在的問題，國內(nèi)提出了一系列解決方案：</p><p>　?。?）加速氧化鋁工業(yè)所需人才的培養(yǎng)。實現(xiàn)氧化鋁工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略目標的關鍵是人才的培養(yǎng)，所以應加強各類人才的培養(yǎng)，尤其是管理人才、技術人才、市場營銷人才的培養(yǎng)，加大人才培養(yǎng)力度，并建立完善的激勵機制，調(diào)整人才結構，形成合力的人才梯次，營造多出人才、出號人才的氛圍，為氧化鋁工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定堅實的基礎。</p>&l

18、t;p>　　（2）開發(fā)應用新技術，提高技術裝備水平，降低生產(chǎn)成本。氧化鋁工業(yè)應加大科技投入，以降低成本為目的，節(jié)能降耗為重點，加快開發(fā)適合我國鋁土礦特點的新工藝、新設備、新技術、新材料和新的控制系統(tǒng)。應進一步加強溶出、燒結、脫硅、蒸發(fā)、焙燒等工序的節(jié)能研究：對于拜耳法溶出，根據(jù)礦石情況，在對國內(nèi)已有的管道化溶出、雙流法溶出、單管預熱—高壓釜溶出、管道預熱—高壓釜溶出、管道預熱—停留罐溶出等強化溶出技術的實際效果進行總結的基礎上，有

19、選擇地推廣應用；對于燒結法，在完善富礦燒結法的基礎上，積極開發(fā)生料流態(tài)化焙燒設備，完善和推廣間接加熱連續(xù)脫硅技術，以達到節(jié)能降耗；積極采用計算機控制技術應用氧化鋁生產(chǎn)節(jié)能新技術；加快開發(fā)和推廣應用鋁土礦選礦除雜技術，提高鋁土礦的A/S，從而保證可經(jīng)濟地采用拜耳法處理；開發(fā)推廣大型高效設備等。與此同時，通過資產(chǎn)、管理、技術生產(chǎn)要素的優(yōu)化組合，是氧化鋁可比制造成本達到同期國際先進水平。只有這樣，才能使我國氧化鋁在國際市場有較強的競爭力。&l

20、t;/p><p>　?。?）提高產(chǎn)品質(zhì)量，開發(fā)新品種。努力提高我國氧化鋁工業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量，增加市場需求的品種，根據(jù)我國鋁土礦資源的有機物含量低，采用燒結法能夠生產(chǎn)白度較高的氧化鋁產(chǎn)品的特點，大力開發(fā)多品種氧化鋁，調(diào)整產(chǎn)品結構。</p><p>　?。?）挖掘潛力，擴大產(chǎn)能，滿足需求。我國氧化鋁工業(yè)發(fā)展的最大優(yōu)勢是國民經(jīng)濟穩(wěn)定健康的發(fā)展。隨著經(jīng)濟建設步伐的加快，我國鋁的需求量越來越大，國內(nèi)良好的市

21、場空間，為氧化鋁工業(yè)的發(fā)展提供了廣闊的前景。</p><p>　?。?）加快鋁土礦原料和赤泥的綜合利用針對我國鋁土礦原料情況，結合氧化鋁生產(chǎn)流程，實現(xiàn)有價元素鎵、鈧等的回收。加大開發(fā)和應用氧化鋁環(huán)保新技術，尤其是氧化鋁廢渣脫堿生產(chǎn)水泥及其它建筑材料的新技術等，以實現(xiàn)氧化鋁生產(chǎn)“零”排放。</p><p>　?。?）加快再生鋁行業(yè)的發(fā)展和相關先進技術設備的開發(fā)研究，減少鋁土礦的消耗，為循環(huán)經(jīng)

22、濟的發(fā)展提供保障。</p><p>　　總之，氧化鋁作為重要的煉鋁用原材料，對鋁工業(yè)的持續(xù)穩(wěn)步發(fā)展意義重大。在資源有保證的情況下，如何根據(jù)世界市場的消費特點合理開發(fā)礦石資源、優(yōu)化生產(chǎn)設施布局、加強內(nèi)部管理和實施技術改造，實現(xiàn)資源的最優(yōu)化配置，降低成本，不斷獲取成本競爭優(yōu)勢，提高競爭力將是各生產(chǎn)商進行決策時需要考慮的主要因素。</p><p><b>　　二、鋁土礦資源</b

23、></p><p>　　1.世界鋁土礦資源情況</p><p>　　鋁在地殼中的平均含量為8.8%，但目前鋁的可利用礦產(chǎn)資源僅為鋁土礦、霞石和明礬石，而95%以上的氧化鋁是從高品位的鋁土礦提取的。目前，世界已探明鋁土礦資源儲量約360億噸，其中幾內(nèi)亞90億噸，澳大利亞60億噸，巴西30億噸，牙買加30億噸．蘇里南20億噸，喀麥隆20億噸，中國23億噸約居世界第五位。</p>

24、;<p>　　2.我國的鋁土礦資源現(xiàn)狀</p><p>　　我國鋁土礦資源儲量豐富，保有儲量為22．88億噸。主要分布在山西、貴州、河南、廣西、山東五省區(qū)，儲量21.16億噸，占全國總儲量的92．48％。我國鋁土礦資源儲量預測可達50億噸，其中山西25億噸，河南4億噸，貴州5億噸，廣西7億噸，云南3億噸。我國鋁土礦資源的特點：</p><p>　　(1)大型礦床少，已查明的3

25、24處礦床中。儲量在5000萬噸上的礦床僅有5個，多數(shù)儲量在500～2000萬噸之間，還有許多500萬噸以下的小型礦床。</p><p>　　(2)沉積型礦床多，坑采儲量比重大，保有儲量中88％為沉積型礦床，堆積型床占11％，紅土風化殼型礦床僅占1％，適合于露天開采的約占30％，介于露采和坑采之間的占30％，其余40％為坑采礦。且多數(shù)沉積型礦床的礦體薄，緩傾斜，圍巖不穩(wěn)定，坑采難度大。</p>&l

26、t;p>　　(3)一水硬鋁石型礦石為主是中國鋁土礦的主要特點，在保有儲量中，一水硬鋁石型礦石占99％，這是一種高鋁高硅的難溶礦石，礦石的鋁硅比(A/S)低，溶出性能差，生產(chǎn)成本高。</p><p>　　(4)我國鋁土礦雖然資源豐富，在我國鋁土礦保有儲量中A十B十C的儲量為7.5億噸，其中A/S約4～7的儲量占59.53％即4.46億噸，而A/S>7的鋁土礦僅占保有儲量的33.05％，即為2.467億噸

27、。我國中低品位鋁土礦現(xiàn)有儲量尚可支撐20到40年。</p><p>　　我國提出了“堅持以人為本，樹立全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)的發(fā)展觀，促進經(jīng)濟社會和人的全面發(fā)展”的社會主義科學發(fā)展觀。從中國鋁工業(yè)的發(fā)展勢頭看，如果不可再生的鋁土礦資源一旦枯竭，那么中國現(xiàn)有的鋁工業(yè)特別是氧化鋁工業(yè)將面臨“無米之炊”的困境。因此，應從長遠考慮，及早制定鋁土礦資源戰(zhàn)略以保障中國鋁工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。面對我國鋁土礦資源存在的突出問題和重點矛盾

28、，眾多學者分別從不同角度提出了解決方案，大致歸納如下：</p><p>　　（1）科學規(guī)劃與布局，實施鋁土礦資源的保護性開采戰(zhàn)略，進一步提高中國鋁土礦資源開發(fā)利用水平。保護和合理利用資源是實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略方針。鋁資源作為國家緊缺的大宗原材料和戰(zhàn)略性礦產(chǎn)，必須堅持可持續(xù)發(fā)展和資源安全為原則，不能僅僅由市場需求和經(jīng)濟利益所驅(qū)動。一是對已探明和開啊的鋁土礦實行保護性開采，提高鋁土礦開采效率，保護不可再生的鋁土礦

29、資源，杜絕亂采監(jiān)挖和無證開采，防止資源的損失浪費，延長礦山服務年限。二是控制國內(nèi)鋁土礦開采規(guī)模，保護礦產(chǎn)資源的合理儲備，保證在較長時間內(nèi)滿足現(xiàn)有氧化鋁工業(yè)對礦產(chǎn)資源的需求。三是加大鋁土礦資源的勘探和開發(fā)，增大鋁土礦資源的儲備。</p><p>　　(2)改進部分現(xiàn)有技術，提高資源利用率。鑒于中國鋁土礦資源的特性，必須走科技開發(fā)之路。圍繞充分提高資源利用率這目標，加大對氧化鋁加工工藝和高效率設備的研發(fā)力度。結合信息

30、和控制技術的發(fā)展，推進原料均質(zhì)化、工序模塊化、作業(yè)智能化進程，從而實現(xiàn)有限資源的高效利用。</p><p>　　（3）加大科技開發(fā)力度，提高鋁土礦綜合利用水平。加強鋁土礦資源的綜合利用，既可以防止或降低有價資源的浪費，又可以顯著提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，使礦石資源利用的經(jīng)濟效果實現(xiàn)最優(yōu)化。</p><p>　?。?）加快海外鋁土礦資源的開發(fā)和利用力度。隨著我國工業(yè)化、城市化進程的加快，對能源、重

31、要礦產(chǎn)資源的需求量大幅度增加，實施利用國外資源的資源戰(zhàn)略，已成為我國經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。采取充分利用國內(nèi)外兩種資源的方針，實現(xiàn)資源全球范圍的優(yōu)化配置，有利于中國鋁工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展能力的提高國外鋁資源十分豐富，品質(zhì)優(yōu)良，保障程度高，低成本氧化鋁生產(chǎn)優(yōu)勢十分明顯，擴產(chǎn)潛力巨大。目前，國外有十余個規(guī)劃建設項目，主要集中在澳大利亞，幾內(nèi)亞、越南、印度、巴西、牙買加等國家，我們應注意信息的收集，密切跟蹤，以多種形式開發(fā)利用國外資源：&l

32、t;/p><p>　　①自發(fā)地、有組織結地成氧化鋁采購聯(lián)合體，并由一個無任何經(jīng)濟利益關系的中介機構牽頭，統(tǒng)一對外，參與對國外現(xiàn)貨和短期合同的投標和商務談判，掌握采購和定價的主動性，這是遏制多頭對外，競相抬價，規(guī)范市場秩序，解決氧化鋁有效供給和扭轉(zhuǎn)被動局面的重要措施。</p><p>　?、谝匝a償貿(mào)易、投資產(chǎn)能、投資入股等方式與競爭力強，有意合作的企業(yè)進行合作，穩(wěn)定貨源，鎖定價格。這種方式可避免

33、市場變化所帶來的風險，主動性較強。</p><p>　　③鼓勵、支持國內(nèi)企業(yè)直接投資開發(fā)鋁資源，并建設氧化鋁廠，也可以與國外公司結成戰(zhàn)略同盟關系，共同開發(fā)。</p><p>　　④支持有豐富氧化鋁資源的外國公司進入我國電解鋁企業(yè)，使部分電解鋁企業(yè)納入跨國公司氧化鋁一體化市場運作體系中。</p><p>　?、萏接戇M口國外優(yōu)質(zhì)鋁土礦在經(jīng)濟、安全、穩(wěn)定前提下建設氧化鋁廠

34、的可能性。</p><p>　?。?）建立多元化氧化鋁生產(chǎn)供應體系。氧化鋁供應短缺的狀況將長期存在，因此，除了對國內(nèi)現(xiàn)有氧化鋁廠進行改擴建，增加產(chǎn)能、產(chǎn)量和強化對國外資源開發(fā)、利用外，還應考慮選擇資源條件好、環(huán)境條件具備的地方建設若干個布局合理的氧化鋁廠，以改善現(xiàn)有生產(chǎn)供應格局，形成多元化的氧化鋁生產(chǎn)供應體系。這樣，既可以緩解氧化鋁供應緊張局面，又形成多元開發(fā)，公平競爭，降低成本，有利于電解鋁工業(yè)發(fā)展。</

35、p><p>　　（6）嚴控電解鋁工業(yè)的無序發(fā)展。目前，我國電解鋁產(chǎn)能產(chǎn)量增長已大大超過需求的增長，而且不少地方不顧主客觀條件盲目無序的發(fā)展，給整個鋁工業(yè)以及相關行業(yè)帶來很大影響。為此，需要采取以下措施：</p><p>　?、僦贫ê侠淼?、科學的電解鋁工業(yè)發(fā)展規(guī)劃。并遵照資源開發(fā)程度和可能、市場需求發(fā)展趨勢、原料和能源供給的保證程度以及合理布局等條件實施。</p><p>

36、;　?、诎凑諊矣嘘P規(guī)定，規(guī)范電解鋁建設秩序和程序，嚴格控制電解鋁生產(chǎn)能力的擴大和新建工程的審批。</p><p>　　③根據(jù)“環(huán)保法”和國家產(chǎn)業(yè)政策要求，加速并堅決淘汰環(huán)保不達標的自焙電解槽的生產(chǎn)能力。</p><p>　　④對未經(jīng)國家批準，或擅自擴大生產(chǎn)能力的項目和企業(yè)，不分配供應氧化鋁，并取消電價、供貨等優(yōu)惠政策。</p><p>　?。?）建立、健全國內(nèi)廢鋁

37、回收和國外進口體系。提高再生鋁產(chǎn)量和技術水平。從鋁資源合理利用和節(jié)省能源角度考慮，應注重并加強廢鋁的回收和再生鋁的生產(chǎn)。隨著我國鋁消費量增加，廢鋁產(chǎn)生量也將隨之增加，并逐漸進入循環(huán)周期。由于再生鋁具有節(jié)約資源，減少能源消耗等優(yōu)勢，所以應提倡和鼓勵對廢鋁的回收，建立健全國內(nèi)廢鋁回收和國外進口體系，建設再生鋁加工基地和生產(chǎn)企業(yè)。這是國內(nèi)外鋁工業(yè)客觀發(fā)展的必然趨勢，是充分利用鋁資源的需要，也是我國鋁工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。</p&g

38、t;<p>　　（8）建立環(huán)保生態(tài)環(huán)境戰(zhàn)略，實現(xiàn)和諧發(fā)展。在開發(fā)國內(nèi)鋁土礦資源和利用國外鋁土礦資源的過程中，硬度注意保護人類共同賴以生存的地球自然環(huán)境。包括礦石開采過程中的保護和氧化鋁生產(chǎn)過程中對環(huán)境的保護，決不能走先污染，后治理的路，個別企業(yè)為了眼前的、局部的利益而不考慮環(huán)境因素的做法應當依照國家法律嚴格處理。為我國總體社會目標的實現(xiàn)和可持續(xù)發(fā)展，鋁土礦資源的保護和綜合利用勢在必行。在這方面，中國一直在努力，特別是在近幾

39、年，取得的成績也是舉世矚目的。</p><p>　　第一章 生產(chǎn)方法與工藝流程及主要技術條件的選擇與論證</p><p>　　1.1氧化鋁生產(chǎn)方法現(xiàn)狀</p><p>　　氧化鋁生產(chǎn)方法分為堿法、酸法、酸堿聯(lián)合法和熱法四類，但目前世界用于氧化鋁工業(yè)生產(chǎn)的只有堿法。此法的原理是用堿（工業(yè)燒堿NaOH或純堿Na2CO3）與鋁土礦中的氧化鋁反應，轉(zhuǎn)變成鋁酸鈉溶液。礦石中

40、的鐵、鈦等雜志和絕大部分的硅成為不溶性化合物進入殘渣(赤泥)，它從溶液分離出來經(jīng)洗滌后棄去或另行綜合利用。溶出后的鋁酸鈉溶液經(jīng)凈化、結晶析出的氫氧化鋁，經(jīng)分離后送焙燒即得到成品氧化鋁。同時分解后的母液可在生產(chǎn)過程中循環(huán)利用。根據(jù)生產(chǎn)流程，堿法又分為拜爾法、堿石灰燒結法和拜耳—燒結聯(lián)合法等。</p><p><b>　　1.1.1拜爾法</b></p><p>　　拜爾

41、法是由奧地利化學家拜爾與1889-1892年提出的，故稱為拜爾法，它適用于優(yōu)質(zhì)鋁土礦和明礬石，尤其是在處理三水鋁石型鋁土礦時，具有其他方法無可比擬的優(yōu)點。目前，全世界生產(chǎn)的氧化鋁和氫氧化鋁，有90%以上是采用拜爾法生產(chǎn)的。拜爾法的基本原理主要基于拜爾的兩大技術發(fā)明專利：</p><p>　　a 較低摩爾比的鋁酸鈉溶液在常溫下，添加Al(OH)3作為晶種，不斷攪拌，溶液中的氧化鋁以Al(OH)3形態(tài)逐漸析出，同時溶

42、液的摩爾比不斷增高。</p><p>　　b 析出大部分氫氧化鋁后的鋁酸鈉溶液（分解母液），在加熱時，又可以溶出鋁土礦中的氧化鋁水合物。拜耳法的實質(zhì)就是使下一反應在不同的條件下朝不同的方向交替進行：</p><p>　　交替使用以上兩個過程就可以一批批地處理鋁土礦，得到純的氫氧化鋁產(chǎn)品，構成所謂拜爾法循環(huán)。</p><p>　　拜爾法的特點是：流程簡單，能耗低，產(chǎn)品

43、成本低；適合處理高鋁硅比礦石，一般要求鋁硅比在7以上，鐵，硫，有機物等含量低，且需要消耗加個昂貴的苛性堿；得到的氧化鋁產(chǎn)品采用種分的方法，其質(zhì)量好，純度高。</p><p>　　1.1.2石灰石燒結法</p><p>　　堿石灰燒結法是在鋁土礦中配入石灰石（或石灰）、純堿（含大量碳酸鈉的碳分母液），在高溫下燒結得到含有固態(tài)鋁酸鈉的熟料用水或者稀堿溶液溶出熟料后得到鋁酸鈉溶液，鐵酸鈉水解成F

44、e2O3水合物沉淀，氧化硅和氧化鈦與石灰反應生成原硅酸鈣、鈦酸鈣沉淀，成為不溶性泥渣。分離后的鋁酸鈉溶液經(jīng)過脫硅凈化后，通入二氧化碳氣體便可分解結晶氫氧化鋁，其分解后的母液經(jīng)蒸發(fā)后循環(huán)使用。適用于低品位（高硅和高鐵）鋁土礦和霞石礦。</p><p>　　堿石灰燒結法的特點是：適合于低鋁硅比礦（A/S3-6），并可同時生產(chǎn)氧化鋁和水泥等，有利于原料的綜合利用，且利用較便宜的碳酸鈉；流程較拜爾法復雜，生產(chǎn)氧化鋁產(chǎn)品有

45、火法過程（燒結部分），也有濕法部分（溶出燒結料階段，碳酸化分解階段等），能耗高，生產(chǎn)成本高；其產(chǎn)品不如拜爾法的好（這里只是總地說，對于具體的礦物而言，可能會有出入）。</p><p>　　1.1.3拜爾-燒結聯(lián)合法</p><p>　　拜爾—燒結聯(lián)合法是拜爾法和燒結法兩種工藝流程的組合，按照組合方式不同又分為串聯(lián)法、并聯(lián)法和混聯(lián)法三種。</p><p>　　（1）串

46、聯(lián)法—此法即拜爾法生產(chǎn)系統(tǒng)和燒結法生產(chǎn)系統(tǒng)串接進行生產(chǎn)的方法。鋁土礦進入拜爾法系統(tǒng)溶出，分離出的赤泥，全部送燒結法系統(tǒng)，加入石灰石和純堿等配制成生料漿，經(jīng)燒結并用稀堿溶液溶出，制成鋁酸鈉溶液，凈化后成為精液，然后與拜爾法系統(tǒng)的精液合并，進行攪拌分解，析出氫氧化鋁，經(jīng)焙燒后成為氧化鋁。</p><p><b>　　串聯(lián)法的主要優(yōu)點：</b></p><p>　　①可以克

47、服礦石中碳酸鹽及有機物含量高帶來的困難；</p><p>　　②由于礦石經(jīng)過拜爾法和燒結法兩次處理，因而氧化鋁總回收率高；</p><p>　?、鄣V石中大部分氧化鋁有加工費和投資費都較低的拜爾法提取出來，故使得消耗于熟料窯的投資及單位產(chǎn)品的加工費減少，產(chǎn)品成本降低。</p><p><b>　　串聯(lián)法的主要缺點：</b></p>

48、<p>　?、侔轄柗ǔ嗄酄t料的燒結比較困難，而燒結過程能否順利進行及熟料質(zhì)量的好壞又是串聯(lián)法的關鍵。此外，當?shù)V石中氧化鐵含量低時，還存在燒結法系統(tǒng)供堿不足的問題。</p><p>　?、谳^難維持拜爾法和燒結法的平衡和整個生產(chǎn)系統(tǒng)的均衡穩(wěn)定。兩個系統(tǒng)互相影響，給生產(chǎn)調(diào)控帶來一定的困難。</p><p>　?。?）并聯(lián)法—此法即拜爾法系統(tǒng)和燒結法系統(tǒng)平行組合生產(chǎn)的一種方法。高品位鋁土

49、礦進拜爾法系統(tǒng)，低品位礦石進燒結法系統(tǒng)。兩個系統(tǒng)各自產(chǎn)出氫氧化鋁合并焙燒后成為氧化鋁。</p><p><b>　　并聯(lián)法主要優(yōu)點：</b></p><p>　?、倏梢栽偬幚韮?yōu)質(zhì)鋁土礦的同時，處理一些低品位鋁土礦；</p><p>　?、诜N分母液蒸發(fā)時析出的一水碳酸鈉直接送往燒結法系統(tǒng)配料，因而取消了拜爾法的碳酸鈉苛化工序，從而也就免除了苛化所

50、得稀堿溶液的蒸發(fā)過程。同時，一水碳酸鈉吸附的大量有機物可在燒結過程中燒掉，避免有機物對拜爾法某些工序的不良影響。</p><p>　?、凵a(chǎn)過程全部堿損失都用價格較低的碳酸鈉補充，經(jīng)濟，產(chǎn)品成本低</p><p><b>　　并聯(lián)法主要缺點：</b></p><p>　　①用鋁酸鈉溶液代替苛性堿補償拜爾法系統(tǒng)的苛性堿損失，使得拜爾法各個工序的循

51、環(huán)量增加，從而對各工序的技術經(jīng)濟指標有影響。</p><p>　?、诠に囘^程比較復雜。拜爾法系統(tǒng)的生產(chǎn)受燒結法系統(tǒng)的影響和制約，必須有足夠的循環(huán)母液儲量，以免因不能供應拜爾法系統(tǒng)足夠的鋁酸鈉溶液時使拜爾法系統(tǒng)減產(chǎn)。</p><p>　?。?）混聯(lián)法—它是我國研制成功的一種生產(chǎn)氧化鋁方法，它既有完整的拜爾法系統(tǒng)，又有完整的燒結法系統(tǒng)，鋁礦石分別加入拜爾法系統(tǒng)和燒結法系統(tǒng)，拜爾法系統(tǒng)產(chǎn)出的赤泥

52、送燒結法系統(tǒng)，在加入石灰石、純堿和鋁礦石一起配制成生料漿，經(jīng)焙燒、溶出、脫硅等過程所得精液，部分并入拜爾法系統(tǒng)，用攪拌分解析出氫氧化鋁，其余用碳酸化分解析出氫氧化鋁，再經(jīng)洗滌、焙燒獲得氧化鋁。</p><p>　　混聯(lián)法的主要優(yōu)缺點：混聯(lián)法除了具有串聯(lián)法和并聯(lián)法的一些優(yōu)點外，還解決了用純串聯(lián)法處理低鐵鋁土礦時補堿不足的問題，提供了熟料鋁硅比，既改善了燒結過程，又合理利用了低品位礦石，由于增加了碳酸化分解過程，作為

53、調(diào)節(jié)過?？列詨A溶液的平衡措施，而有利于整個生產(chǎn)流程的協(xié)調(diào)配合。但是混聯(lián)法存在流程長、設備繁多、投資大、能耗高的嚴重缺點。</p><p><b>　　1.1.4其他方法</b></p><p>　　隨著我國鋁土礦富礦資源的貧竭，經(jīng)過不斷地研究，學者提出了以下幾種方法：</p><p>　?。?）拜爾—水熱聯(lián)合法：此法主要用來處理拜爾法赤泥，但是

54、它要求母液分子比較高（>8），如何經(jīng)濟地制取高分子比的堿液和高溫下耐堿腐蝕的設備材質(zhì)問題有待進一步解決。</p><p>　?。?）選礦—拜爾法：此法對于中等品位的鋁土礦有著非常有人的應用前景。它是通過選礦使中等品位的鋁土礦A/S達到拜爾法生產(chǎn)的要求，然后利用簡單的拜爾法生產(chǎn)氧化鋁。雖然此法優(yōu)勢明顯，但是卻不能推廣應用。主要因為：氧化鋁回收率低，在70-80%之間，鋁硅分離難以達到較高的指標，還需要考慮尾礦

55、的利用；鋁土礦中雜質(zhì)嵌布粒度很細而帶來磨礦、選礦、產(chǎn)品脫水等一系列問題，尤其是浮選過程中的藥劑、水分給后續(xù)拜爾法溶出的穩(wěn)定帶來問題。</p><p>　　（3）酸法：酸法是用硝酸、硫酸、鹽酸等無機酸處理含鋁原料而得到相應的鋁鹽的酸性水溶液。然后使這些鋁鹽成水合物晶體（蒸發(fā)結晶）或堿式鋁鹽（水解結晶）從溶液中析出，亦可用堿中和這些鋁鹽的水溶液，呈氫氧化鋁析出，煅燒后得無水氧化鋁。酸法適合處理高硅低鐵鋁礦，如粘土、高

56、嶺土等。但它的缺點是耐酸設備昂貴，酸的回收困難，從溶液中除鐵也困難。</p><p>　?。?）酸堿聯(lián)合法：酸堿聯(lián)合法是先用酸法從高硅鋁礦中制取含鐵、鈦等雜質(zhì)的不純氫氧化鋁，再用堿法（拜耳法）處理。這一流程的實質(zhì)是用酸法除硅，堿法除鐵。</p><p>　　圖1-1，為拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的工藝流程圖</p><p>　　工藝流程的選擇，受很多因素影響，是一項綜合性的技

57、術經(jīng)濟工作，主要因素有：1）鋁土礦類型、礦物的化學組成、品位、A/S（即鋁土礦中Al2O3對SiO2的重量比）；2）產(chǎn)品方案及產(chǎn)品質(zhì)量指標；3）基建投資費用和經(jīng)營管理費用；4）環(huán)境效應和綜合利用。本設計所給的鋁土礦的A/S為11.9，氧化鐵含量為13.32%，氧化硅含量為5.07%，不屬于高硅高鐵礦，且其他雜質(zhì)含量不高。拜爾法流程簡單，能耗低，產(chǎn)品成本低，適合處理高鋁硅比礦石，一般適合處理鋁硅比在7以上，鐵，硫，有機物等含量低的礦物，得

58、到的氧化鋁產(chǎn)品采用種分的方法，其質(zhì)量好，純度高。此外，拜爾法技術先進，生產(chǎn)穩(wěn)定可靠，機械化和自動化水平高，是經(jīng)過了科學實驗與大生產(chǎn)的檢驗證實的可靠技術，且經(jīng)濟效益和社會效益高，符合環(huán)境保護要求。</p><p>　　綜上所述，此次設計工藝流程選拜爾法流程。拜爾法工藝流程見圖1-1。</p><p>　　1.2工藝流程的選擇與論證</p><p><b>　

59、　1.2.1高壓溶出</b></p><p>　　鋁土礦溶出是拜爾法生產(chǎn)氧化鋁的兩大核心工序之一。其任務在于用苛性堿溶液處理鋁土礦，使其中的氧化鋁水合物轉(zhuǎn)化成鋁酸鈉溶液，礦石中的鐵、鈦等雜志和絕大部分硅成為不溶性化合物，經(jīng)過礦漿稀釋、赤泥分離和葉濾后制得精液送去分解車間。溶出效果的好壞直接影響到整個拜爾法生產(chǎn)氧化鋁的技術經(jīng)濟指標。目前，世界上拜爾法氧化鋁生產(chǎn)中所采用的強化溶出工藝主要由四類：管道化溶出

60、、單管預熱—停留罐溶出、管道預熱—高壓釜溶出和雙流法溶出工藝。</p><p>　　(1)管道化溶出技術</p><p>　　管道化溶出是拜爾法溶出工藝及裝置的一種，該工藝又分為單管管道化和多管管道化兩種，均采用管道進行礦漿的預熱及溶出。此技術來源于西德VAW公司，主要針對三水鋁土礦易溶的特點開發(fā)研制的。九十年代引進，經(jīng)不斷改進，現(xiàn)已逐步適應了我國一水硬鋁石礦的特性。</p>

61、<p><b>　?、賳喂芄艿阑艹?lt;/b></p><p>　　在該工藝中，礦漿用高壓泵送入預熱管道中，用自蒸發(fā)生產(chǎn)的二次蒸汽預熱礦漿，最后用熔鹽加熱礦漿至所需的溶出溫度。雖然在這種近似活塞流的管式反應器中，礦石顆粒群中的粗、細粒子在相同的濃度(等苛性比值)下隨料漿一起流動、反應，幾乎沒有返混，使得礦漿濃度得以較充分的利用。但對于我國含硅較高的一水硬鋁石礦，在較高的溶出溫度下仍

62、需較長時間才能反應完全，并且在高溫處理此類礦石時易于在加熱面上形成結疤，使得投資增加，設備運轉(zhuǎn)率降低，且清理結疤亦較困難。</p><p><b>　?、诙喙芄艿阑艹?lt;/b></p><p>　　在該工藝中，兩根輸送礦漿的管子和一根輸送堿液的管子共同放入一根粗管中，然后合流入保溫管，用自蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽預熱礦漿，用高壓新蒸汽加熱礦漿到溶出溫度。在該系統(tǒng)中，因是三根

63、管子交替輸送礦漿和堿液，可以減輕或避免礦漿在加熱過程形成結疤，但堿液預熱系統(tǒng)管道腐蝕嚴重同時對于我國含硅較高的一水硬鋁石礦來說，溶出管道長度較長，投資亦相應增加。</p><p>　　總的來說，管道化溶出有以下特點：</p><p>　　管道化溶出技術擁有很大的優(yōu)勢，用低壓熔鹽爐取代了昂貴的高壓蒸汽鍋爐，綜合投資較低，比傳統(tǒng)壓煮器溶出所需投資減少20-40%，操作簡單靈活，檢修工作量少，而

64、且給進一步提高溶出溫度強化溶出提供了可能，還有可能實現(xiàn)無蒸發(fā)工序的工藝技術；實現(xiàn)整個預熱過程及熔鹽加熱過程的全管道化，工藝技術指標先進，溶出液αk≤1.45，Al2O3相對溶出率≥93%；實現(xiàn)了全過程間接加熱，對溶出過程不會帶來礦漿沖稀，能耗較低；可以在較低的堿液濃度下得到較好的溶出效果；設備產(chǎn)能適中，一組溶出裝置的產(chǎn)能可以達到年產(chǎn)15-20萬噸氧化鋁的要求。但是設備運轉(zhuǎn)率低于AP溶出裝置，運轉(zhuǎn)率在80%左右；隔膜泵壓力高，管道結疤及磨

65、損、結疤清潔等反面均遜色于AP溶出；而且，有實驗表明，對于含鐵量高、硬度高、溶解性差的廣西地區(qū)一水硬鋁石型鋁土礦來說，即使溶出溫度高達310℃，若沒有充足的溶出時間，要達到良好的溶出效果和有效解決磨損及結疤問題是行不通的。由此可以看出，管道化溶出并不適合我國廣西地區(qū)的鋁土礦。</p><p>　　(2）管道化預熱—停留罐溶出技術</p><p>　　該工藝是我國針對一水硬鋁石型鋁土礦自主開

66、發(fā)的。此項技術是使礦漿在單管預熱器中快速加熱到溶出溫度，再在停留罐中充分溶出。它利用了管式反應器容易實現(xiàn)高溫溶出及高壓釜能保證較長溶出時間的特點，又克服了純管道化溶出時間管道過長，使泵頭壓力升高，電耗大且結疤清洗困難的缺點，以及純高壓釜溶出時溶出溫度不能超過260℃，機械攪拌密封和結疤清洗困難的缺點，適合于處理需要較長溶出時間的一水硬鋁石型鋁土礦。停留罐中無攪拌和加熱裝置，結構簡單、加工制造容易、維修方便、容易清洗結疤。采用此項技術需要

67、較長的溶出時間以及稍高的堿液濃度(Nk150～160g/L)，但溶出的熱耗較低(約4.0GJ/t.Al2O3 以下)與純管道化溶出相當，而這套方案的特點是：</p><p>　　實現(xiàn)了蒸汽全部間接加熱，能耗低；設備運轉(zhuǎn)率高，可達93%以上；設備產(chǎn)能大；檢修維護工作量較小；工藝指標先進，溶出液αk≤1.45，Al2O3相對溶出率≥93%，整個拜爾法循環(huán)系統(tǒng)堿濃度高，氧化鋁產(chǎn)出率高；使用低成本的熔鹽加熱礦漿，熔鹽溫度

68、可以調(diào)高到375℃，在運行期間可保證礦漿的溶出溫度達265℃-270℃，對拜爾法赤泥均衡穩(wěn)定的低鋁硅比（A/S=1.3-1.5）很有保證。但是，因為每組裝置產(chǎn)能高，不適宜在≤30萬t/a的小氧化鋁廠采用，限制了此技術的使用范圍；投資大，壓煮器多，需配置專用的高壓蒸汽鍋爐。</p><p>　　(3）單管預熱—高壓釜溶出技術</p><p>　　我國已經(jīng)引進該項技術并投入生產(chǎn)，其技術特點是將

69、礦漿在單管預熱器中預熱到150℃左右，再在間接加熱、機械攪拌的高壓釜中加熱、溶出。溶出溫度高于260℃，溶出時間充分，達45～60min，礦漿流量可達450m3/h，相當于年產(chǎn)氧化鋁330kt，是當前處理一水硬鋁石型鋁土礦的最大溶出器組。此項技術的最大缺點是由于礦漿的溶出是在機械攪拌的高壓、高溫、高濃度堿的惡劣條件下進行，加熱管束常被礦漿磨穿造成事故，設備維修頻繁。結疤難處理，每運行15天，需要停產(chǎn)18小時清洗結疤，造成生產(chǎn)的不穩(wěn)定。同

70、時還須采用高壓蒸汽鍋作為熱源，熱效率不高，且受密封裝置的限制，溫度不能突破260℃來強化溶出，另外，此技術只適用于小型氧化鋁廠，在大型氧化鋁廠方面無設計、生產(chǎn)經(jīng)驗，設備運轉(zhuǎn)率低，這是它的不足之處。</p><p><b>　　(4）雙流法溶出</b></p><p>　　該工藝是將配料所需的循環(huán)母液分為兩部分，磨制原礦漿的堿液只占10-30%，用自蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽或

71、熔鹽分別預熱或加熱堿液與原礦漿，然后在溶出器中匯合進行溶出。雙流法溶出既可實現(xiàn)高溫的強化溶出，又可以避免或減少加熱面得結疤，還提高了設備的運轉(zhuǎn)率。但雙流法溶出工藝及控制較管道預熱—停留罐溶出工藝復雜，同時要求管道有較好的材質(zhì)。</p><p>　　綜合以上四種溶出方案優(yōu)缺點的全面比較，由于管道預熱—壓煮器間接加熱溶出技術是目前世界上處理一水硬鋁石礦具有生產(chǎn)實踐經(jīng)驗和技術經(jīng)濟效果較好的先進技術，且溶出工藝有以下特點

72、：</p><p>　　a、實現(xiàn)了溶出過程全部間接加熱，有效地防止了溶液因直接加熱帶來的礦漿沖稀問題，氧化鋁溶出率及溶出液Rp均較高。</p><p>　　b、設備運轉(zhuǎn)率高，管道預熱器及壓煮器的結疤易清理。</p><p>　　c、設備產(chǎn)能大，一組溶出裝置年產(chǎn)能可達400kt以上。</p><p>　　因此，本次設計的平果鋁土礦的高壓溶出采用

73、管道預熱—壓煮器溶出工藝，根據(jù)產(chǎn)能要求，擬定采用兩組溶出裝置。</p><p>　　1.2.2赤泥沉降分離及洗滌</p><p>　　鋁土礦溶出后得到含有赤泥（因含有大量呈紅色的氧化鐵泥渣而得名）和鋁酸鈉溶液的混合漿液，其必須經(jīng)過稀釋后才能進行沉降或過濾使赤泥和溶液分離，以獲得晶種分解要求的純凈的鋁酸鈉溶液（精液），分離后的赤泥必須經(jīng)過洗滌，盡量減少以附液形勢帶走的Na2O和Al2O3損失

74、。赤泥的沉降分離是拜爾法氧化鋁生產(chǎn)過程中的主要工序之一，起著承上啟下的作用，生產(chǎn)操作中，時常由于固液分離不好使生產(chǎn)不能正常進行，直接影響固液分離效率和氧化鋁的產(chǎn)出率，因此，提高固液分離效率已成為氧化鋁生產(chǎn)的重要內(nèi)容。</p><p>　　赤泥的分離和洗滌工序包括：</p><p>　　（1）高壓溶出礦漿的稀釋；</p><p>　?。?）赤泥漿液的沉降分離；<

75、/p><p><b>　?。?）赤泥的洗滌；</b></p><p>　　1.2.2.1高壓溶出礦漿的稀釋</p><p>　　高壓溶出礦漿在稀釋槽中用赤泥洗液稀釋，其目的為：</p><p>　?。?）降低鋁酸鈉溶液的濃度，促使其分解；</p><p>　　（2）降低鋁酸鈉溶液的粘度，加速赤泥沉降分

76、離；</p><p>　?。?）促進鋁酸鈉溶液進一步脫硅；</p><p>　?。?）有利于穩(wěn)定沉降槽的操作。</p><p>　　1.2.2.2赤泥的分離和洗滌</p><p>　　赤泥分離的目的就是將稀釋礦漿中的鋁酸鈉溶液與赤泥分離，并獲得工業(yè)上純凈的鋁酸鈉溶液。通常，稀釋后的礦漿采用沉降槽分離赤泥。沉降槽溢流送去葉濾，底流經(jīng)3-5次反響

77、洗滌，洗至赤泥中Na2O的附液損失為0.3-1.8%（對于赤泥而言）。末次洗滌后的赤泥再經(jīng)過1次過濾，使赤泥含水量降至45%以下。一次真空過濾可以代替兩次沉降洗滌，在赤泥沉降分離中，可以根據(jù)經(jīng)濟和設備的實際情況將沉降槽和過濾機聯(lián)合使用。如果赤泥沉降分離不良，將會減產(chǎn)30-40%；赤泥洗滌不好，則會顯著地增加Na2O和Al2O3的損失，同時也會影響赤泥的用途。</p><p>　　赤泥礦漿經(jīng)分料箱均勻分配入各分離沉

78、降槽，分離槽溢流自流入粗液槽。底流經(jīng)水力混合槽與二次洗液混合均勻，用泵進入一次洗滌槽。赤泥反向洗滌的流程：赤泥從一次順流到末次，末次沉降底流用泵送去過濾機，熱水與赤泥的流向相反，即從末次逐級逆流到一次沉降洗滌，一次溢流即赤泥洗液，送去稀釋。反向洗滌的優(yōu)點是能降低新水用量，又能得到濃度較高的洗液。赤泥過濾所得到的濾液，經(jīng)加熱體溫后仍返回末次洗滌槽，可以提高末次洗滌槽的進料液固比，有利于沉降。</p><p>　　A

79、l(OH)3洗液和赤泥洗液不是一道用去稀釋溶出礦漿，而是跟熱水一道加入洗滌槽，以便提高末次洗滌沉降槽的進料液固比，加快赤泥沉降速度。同時，由于Al(OH)3洗液量波動較大，用于稀釋會是稀釋礦漿濃度波動，不利于分離沉降槽的操作。</p><p>　　赤泥分離洗滌用沉降槽現(xiàn)在氧化鋁行業(yè)普遍采用下列形式：</p><p>　　(1)深錐高效沉降槽—由于占地面積小、單位面積產(chǎn)能高、氧化鋁水解損失較

80、小、底流固含高而受到各氧化鋁廠的親睞，但其絮凝劑添加量大，生產(chǎn)運行費用高，清理檢修工作量較平底沉降槽大。</p><p>　　(2)平底沉降槽—運行穩(wěn)定，底流固含可達600～650g/l，對流量波動的適應性強，且操作簡單、維護工作量小，汽車可直接開進槽底清理赤泥及結疤，清理工作方便；此外絮凝劑添加量小，生產(chǎn)經(jīng)營費用較低。平底沉降槽的缺點為占地面積大，氧化鋁水解損失相對略高。</p><p>

81、;　　總的來說，一段法的工藝特點是高濃度、高固含、流程簡單易操作，精液產(chǎn)出率較高，但是是產(chǎn)品粒度不夠均勻，磨損指數(shù)高、強度低，晶種循環(huán)量大。而二段法雖然流程復雜，分級操作難度大，但具有產(chǎn)品粒度均勻，可以控制+150μm和-15μm的粒度，種子循環(huán)量小，產(chǎn)品氧化鋁的百分含量可以降至15%以下，可以完全滿足電解鋁生產(chǎn)要求，具有很高的市場競爭力和發(fā)展前景。因此，本設計采用二段法進行晶種分解。</p><p><b

82、>　　1.3氫氧化鋁焙燒</b></p><p>　　在高溫下將氫氧化鋁的附著水、結晶水除去，使其晶型轉(zhuǎn)變，以獲得適合要求的氧化鋁，一般的煅燒溫度在1000～1250℃下進行。此工序的常用設備有回轉(zhuǎn)窯、氣體懸浮焙燒爐等。</p><p>　　在60年代流態(tài)化煅燒出現(xiàn)以前，氧化鋁工業(yè)都是采用回轉(zhuǎn)窯煅燒氫氧化鋁。這種設備結構比較簡單，維護方便，設備標準化，煅燒產(chǎn)品的破碎率低。

83、這是此系統(tǒng)的優(yōu)點，但是，它有致命的缺點，從傳熱觀點看，用回轉(zhuǎn)窯煅燒氫氧化鋁這種粉料是很不理想的。它不能提供良好的傳熱條件。在窯內(nèi)只是料層表面的物料與熱氣流接觸得到加熱，緊貼窯壁由其加熱的物料為數(shù)既少，而且換熱效率低。同時，回轉(zhuǎn)窯是轉(zhuǎn)動的，投資大。窯襯得磨損使產(chǎn)品中二氧化硅含量增加，物料在窯中煅燒也不夠均勻，直接影響成品質(zhì)量。所以自流態(tài)化煅燒技術出現(xiàn)并不斷成熟后，逐漸代替了回轉(zhuǎn)窯煅燒。氫氧化鋁焙燒采用流態(tài)化懸浮焙燒技術，取代傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)窯焙

84、燒，是國內(nèi)外氧化鋁工業(yè)的發(fā)展趨勢。物料在流態(tài)化狀態(tài)下與氣體的熱交換過程最為強烈，同時這種懸浮焙燒爐結構緊湊、簡單、投資省，運轉(zhuǎn)部件少，熱耗較傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)窯低60％以上，設備運轉(zhuǎn)率高，可達95％左右，流態(tài)化懸浮焙燒技術是當今世界氧化鋁行業(yè)先進的焙燒技術，此種焙燒爐系統(tǒng)也運行良好，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，設備產(chǎn)能、熱耗及運轉(zhuǎn)率等主要技術經(jīng)濟指標為世界先進水平。</p><p>　　當今世界成功地應用于工業(yè)生產(chǎn)的流態(tài)化焙燒有四種，即

85、：美國鋁業(yè)公司的流態(tài)閃速焙燒爐（F.F.C），原西德魯奇公司的循環(huán)流態(tài)焙燒爐(C.F.C)，丹麥史密斯公司的氣體懸浮焙燒爐(G.S.C)及法國弗夫卡樂巴柯克公司的氣體懸浮焙爐(F.C.B);前三種流態(tài)化焙燒爐在世界上得到廣泛采用。所以這里只考慮前三種焙燒工藝。</p><p>　　流態(tài)化焙燒爐具有共同的特點，但細微分析，無論從技術經(jīng)濟指標（見表2-3），還是爐型的設計成熟性與穩(wěn)定性，不同爐型具有各自的特點與不足。

86、下面對三種焙燒爐做詳細介紹：</p><p>　?。?）美鋁流態(tài)化閃速焙燒爐（F.F.C）</p><p>　　美鋁流態(tài)閃速焙燒爐屬正壓作業(yè)，采用稀相換熱和濃相保溫相結合的技術，相對另外兩種爐型有其特點。其一，由于采用了調(diào)節(jié)焙燒溫度和停留保溫槽料位（控制反應時間）這儀雙重控制方式，產(chǎn)品質(zhì)量能得到可靠的保障，同時，可根據(jù)用戶的要求，獲得不同的灼減，比表面積及a-Al2O3含量的焙燒產(chǎn)品，其二

87、，由于整套裝置設計了預熱爐、流化干燥器、停留保溫槽、流化冷卻器這四個緩沖容器，若焙燒爐的干燥段、焙燒段和冷卻段中任何一段出現(xiàn)短時故障（或因進出料外部系統(tǒng)影響），另外兩段仍能維持運行，整個系統(tǒng)不會產(chǎn)生熱工制度的大波動，對焙燒爐的使用壽命及生產(chǎn)的恢復極為有利；因此，整個焙燒爐運行穩(wěn)定可靠，并且承受各種事故的能力強。其三，焙燒爐全系統(tǒng)設計成熟，主要體現(xiàn)在工藝檢測控制及聯(lián)鎖保護系統(tǒng)設計合理，爐內(nèi)襯及內(nèi)襯養(yǎng)護（烘爐）過程設計合理，因此，焙燒爐年內(nèi)

88、運轉(zhuǎn)率可達95%左右。</p><p>　　美鋁流態(tài)閃速焙燒爐也有其自身的不足。①此套裝置適應低水份的氫氧化鋁物料（6%-8%），若氫氧化鋁附著水較高時，必須通過增加過量的過剩空氣，使熱量從焙燒段帶入干燥段，以增強干燥能力，相對來說使焙燒氧化鋁的熱耗和電耗增加；②整套裝置流化床板多，大小床板共達7 塊，這樣維修時工作量相對加大；③全套裝置的控制回路多，控制軟件設計復雜，相應地對操作人員和計控人員提出了較高的要求；

89、其四由于系統(tǒng)正壓作業(yè)，整個焙燒爐體的密封、檢測點的密封及容器間料封系統(tǒng)要求嚴格。</p><p>　?。?）魯奇循環(huán)流態(tài)焙燒爐（C.F.C）</p><p>　　魯奇循環(huán)流態(tài)焙燒爐是一種設計和生產(chǎn)經(jīng)驗比較成熟的裝置，采用了正壓作業(yè)濃相流態(tài)化技術，其爐型有其獨特之處。24332其一，流態(tài)化循環(huán)爐依靠大量的物料循環(huán)（約為產(chǎn)量的12倍-56倍），焙燒停留時間6分鐘左右，這樣可降低焙燒溫度，有利于

90、降低焙燒氧化鋁熱耗，同時確保焙燒氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量；此外，大量循環(huán)物料的熱含量可以削弱系統(tǒng)的熱沖擊，維持系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性，對提高爐內(nèi)襯的使用壽命極為有利，爐運轉(zhuǎn)率可達90%-94%；其二，整個裝置無高（電）壓大型設備，早期的焙燒爐均有鼓、排風機，隨著生產(chǎn)時間經(jīng)驗的豐富，系統(tǒng)阻力損失的降低，裝置的排風機被取消，鼓風機也化整為零，這樣，設備簡化，投資節(jié)省，生產(chǎn)控制靈活，事故率降低；其三，控制回路簡單，流態(tài)循環(huán)焙燒爐自動控制回路僅有6條。</

91、p><p>　　循環(huán)流態(tài)焙燒爐也有其自身的缺陷。其一，循環(huán)焙燒爐對顆粒破損率大，究其顆粒破損率大的原因，一是氣體在噴射口、旋風筒入口以及彎頭處的流動速度大，二是顆粒在循環(huán)爐內(nèi)發(fā)生顆粒和顆粒之間和顆粒和器壁的撞擊與摩擦；盡管魯奇公司對該裝置不斷地進行改造與完善，使破損率大幅度降低，但目前焙燒產(chǎn)品45μm粒級的破損率仍高達3%-6%。其二，循環(huán)焙燒爐有四個流化床，不僅在冷卻系統(tǒng)設計有流化床，而且在高溫段也設有流化床，增強

92、了維檢修工作量。其三，循環(huán)流態(tài)焙燒爐與流態(tài)閃速焙燒爐一樣，亦不適應高氫氧化鋁附著水物料。</p><p>　　（3）丹麥氣體懸浮焙燒爐（G.S.C）</p><p>　　丹麥氣體懸浮焙燒爐是流態(tài)化焙燒的后起之秀，整個裝置采用負壓作業(yè)、稀相流態(tài)化技術，相對上述兩種爐型有其明顯的優(yōu)勢。其一，此爐型采用了在干燥段設計熱發(fā)生器這一新穎措施，當供料氫氧化鋁附著水含量增大時，不需象其它爐型那樣采取增加

93、過?？諝獾姆绞絹碓黾痈稍锬芰Γ瑑H需啟動干燥熱發(fā)生器來增加干燥段熱量，避免了廢氣量大增而大量損失熱量，因此，與前兩種爐型相比，氣體懸浮焙燒爐熱耗和電耗要低。</p><p>　　其二，整套裝置設計簡單；簡單有三個方面，一時工藝流暢，物料自上而下流動，可避免事故停爐時的爐內(nèi)積料和計劃停爐時的排料；二是設備簡單，除流化冷卻器外無任何流化床板，沒有物料控制閥，方便了設備維檢修；三是負壓作業(yè)對焙燒爐的問題診斷和事故處理有利

94、；這些簡單的設計，有利于故障后生產(chǎn)的快速恢復，給生產(chǎn)組織帶來方便。</p><p>　　其三，控制回路簡單，氣體懸浮焙燒爐雖有12條自動控制回路，但在生產(chǎn)中起主要作用的僅有2條，一條是主燃燒系統(tǒng)的主爐溫度控制回路，另一條是O2含量控制回路。</p><p>　　氣體懸浮焙燒爐是80年代發(fā)展起來的流態(tài)化焙燒裝置，設計和生產(chǎn)經(jīng)驗欠成熟。</p><p>　　其一，耐火材

95、料脫落嚴重，特別是高溫段，這一現(xiàn)象不僅在山西分公司的氣體懸浮焙燒爐發(fā)生，在印度興達爾闊鋁廠、歐洲氧化鋁廠及雷諾金屬公司的科.克氧化鋁廠也都出現(xiàn)；造成這種現(xiàn)象的原因有兩個方面，一是G.S.C爐內(nèi)襯設計不合理，二是供爐制度不完善（甚至有烘爐“死區(qū)”，如3號冷卻旋風筒、各旋風筒下料管）；耐火材料脫落使料管堵塞，導致生產(chǎn)不穩(wěn)定，爐運轉(zhuǎn)率降低。其二，由于氣體懸浮焙燒爐容器間設計采用下料管料封，生產(chǎn)中不能在低產(chǎn)能下運行，即便在開始下料，也必須迅速提

96、高產(chǎn)量，其目的是避免氣流“反竄”（走短路）或焙燒爐系統(tǒng)內(nèi)料流形成“脈沖”，因此，G.S.C產(chǎn)能的可調(diào)范圍窄，一般要求在設計能力的60%-100%內(nèi)調(diào)節(jié)。其三，氣體懸浮焙燒爐設計的檢修、清理、觀察等活動孔太多，設計中G.S.C每個旋風筒有檢修孔3個，清理孔3-6個，觀察孔3-4個，再加上連接煙道，孔數(shù)繁多，這些孔不僅增加了散熱損失，而且給系統(tǒng)造成了漏風隱患。其四，電收塵收集粉塵輸送系統(tǒng)和文丘里煙道降溫系統(tǒng)的設計尚未定型。在選擇焙燒爐時應以

97、焙燒爐生產(chǎn)的可靠性和穩(wěn)定性作為重要根據(jù)。G.S.C的指標最先進，但是最先進的指標在穩(wěn)定性差的焙燒爐上難以實現(xiàn)</p><p>　　1.4主要技術、經(jīng)濟指標的選擇與論證</p><p><b>　　1.4.1溶出溫度</b></p><p>　　溫度是影響溶出過程的最主要因素。隨著溶出溫度的提高，Al2O3在堿溶液中的溶解度增大，溶出反應速度以及

98、堿溶液與反應產(chǎn)物的擴散速度也增加。當其他溶出條件相同時，提高溶出溫度總是使溶出速度加快，溶出設備產(chǎn)能顯著提高的。</p><p>　　鋁土礦的礦物類型不同，其所要求的溶出溫度也不同。目前溶出三水鋁石型的鋁土礦時，溶出溫度一般為120～140℃；溶出一水軟鋁石礦的溶出溫度一般在205～230℃；而溶出一水硬鋁石礦溶出溫度在230～245℃或更高。</p><p>　　提高溶出溫度不僅可以提高

99、Al2O3的溶出速度，而且可以在保證Al2O3充分溶出的前提下將溶出液的苛性比值，提高硅量指數(shù)，從而使母液的循環(huán)效率提高。此外，提高溫度還能改善赤泥的沉降性能，還能減小礦石在礦物形態(tài)方面的差別所造成的影響。但是提高溶出溫度，勢必提高設備的工作壓力，增加熱耗，提高生產(chǎn)成本。綜上考慮，本設計的溶出礦主要是平果礦，采用的是管道化預熱—壓煮器溶出技術，所以把溶出溫度確定在260℃。</p><p><b>　　

100、第二章 冶金計算</b></p><p>　　2.1設計計算原始條件</p><p>　　2.1.1鋁土礦的化學組成（%）</p><p>　　A/S=15.0 (注：表中H2O為結晶水)</p><p>　　2.1.2石灰的化學成分（%wt）</p><p>　　2.1.3循環(huán)母液組成（g/l）<

101、;/p><p>　　ak=3.3 Na2Oc/ Na2Ok=12.87%</p><p>　　2.1.4損失的堿用40%NaOH溶液補充，其密度為1.433g/cm3</p><p>　　2.1.5石灰添加量為鋁土礦量的8%，石灰乳化后加入（L/S=6.0）</p><p>　　2.1.6溶出液ak=1.55</p><

102、p>　　2.1.7赤泥的A/S=1.47 N/S=0.5</p><p>　　2.1.8生產(chǎn)過程中的損失分布（Al2O3的機械損失率取2.1%）</p><p>　　2.1.9生產(chǎn)的Al2O3產(chǎn)品按一級品考慮，則產(chǎn)品含Al2O398.6%</p><p>　　2.2.Al2O3的計算</p><p>　　2.2.1.Al2

103、O3的總回收率：</p><p>　　1-11.7%=88.83%</p><p>　　2.2.2.Al2O3實際溶出率：</p><p>　　2.2.3.拜耳法生產(chǎn)過程中Al2O3的機械損失計算：</p><p>　　在Al2O3的總回收率為88.83%，取1噸含有986.0㎏成品Al2O3，需要干鋁土礦：</p><p

104、>　　其中含Al2O3:1748.01×0.635=1109.99㎏</p><p>　　氧化鋁總損失：1109.99-986.0=123.99㎏</p><p>　　機械損失：123.99×2.1%=2.60㎏ 氧化鋁</p><p>　　2.6÷0.635=4.09㎏ 干鋁土礦</p><p&g

105、t;　　其中，根據(jù)實際情況，破碎及儲存時氧化鋁的損失量為生產(chǎn)1噸氧化鋁所需的總Al2O3量的0.15%。即為：</p><p><b>　　氧化鋁</b></p><p>　　相當于損失干鋁土礦：</p><p>　　1.67÷63.5%＝2.63kg</p><p>　　2.2.4.石灰添加量的計算</