【正文】 t 鋁土礦 中 CaO 含量 ， kg； － 原礦漿 要求的 CaO 含量 ， %； 混礦成分見表 5－ 3 表 5－ 3 混礦成分 成 分 項(xiàng) 目 Al2O3 SiO2 Fe2O3 CaO CO2 其他 H2O 結(jié) 計(jì) 附水 總計(jì) 鋁土礦 /Kg 1000 石灰 /Kg 混礦 /Kg 混礦 /% 100 配堿計(jì)算 預(yù)算生產(chǎn)過程反苛化、化學(xué)和機(jī)械損失耗用的苛性鈉 Na2Ok。Al2O3 注：晶種是一種自身的循環(huán)物料，分解過程中晶種添加量的大小可根據(jù)各廠的具體情況確定，其物料平衡在后面噸產(chǎn)品的物料平衡計(jì)算中加進(jìn)去，在此省略。H 2O） ，則其重量為： +44/62+18/62 = 蘇打?yàn)V餅附液含量 =（ +） 100%=% 式中： 、 、 — 分別為 m3 循環(huán)母液中 Al2O Na2Ok、Na2Oc的含量， kg； 、 — 分別為循環(huán)母液中 Al2O Na2Oc濃度， kg/ m3； — 循環(huán)母液密度， kg/m3。根據(jù)原始條件種分母液苛性比值 ? k = 故分解母液中的 Al2O3= 母液中的 Na2Ok /母液的 ? k =（ ） / = 分解析出 Al2O3量 =原液中 Al2O3（機(jī)械損失的 Al2O3+母液中的 Al2O3） =（ +） = 其中 Al(OH)3的結(jié)晶水 =54/102= Al(OH)3量 =Al2O3+結(jié)晶水 +SiO2 =++% = 蒸發(fā)水量 =蒸發(fā)濃縮水量 Al(OH)3的結(jié)晶水 =（ ） 5% = 種分母液成分量 Al2O3=（ +） = SiO2=（ +%） = Na2Ok == Na2Oc== CO2=44/62= 式中： — 機(jī)械損失的 SiO2， kg； —（ =%） — 分解析出 Al2O3產(chǎn)品帶走的 SiO2量， kg。 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入 配堿關(guān)系式 中，得： [（ +） ] + 62/44++=45+ V[（ ） /] 解得 V= S 溶 = A 溶 = S 赤 = A 赤 = 將 V=： 得 V= 與上次結(jié)果一致，故認(rèn)定循環(huán)母液體積 V= 江西理工大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 17 進(jìn)入濕磨的成分量 按每噸碎鋁礦計(jì)，單位 Kg 由混礦進(jìn)入的： Al2O3= SiO2= CaO= Fe2O3= CO2= 其他 = H2O 結(jié) = 由補(bǔ)入的液體苛性鈉補(bǔ)入 Na2OK= 折成 NaOH=80/62= kg 折成 42%的液體 NaOH=其中 H2O== kg 由循環(huán)母液帶入的： Al2O3== Na2OK== SiO2== Na2Oc== CO2=44/62= H2O== 進(jìn)入濕磨成分量： 進(jìn)入濕磨成分量 =（混礦 +循環(huán)液 +補(bǔ)加的苛性堿液）成分量，其中： Al2O3=+= SiO2=+= Na2Ok=+= Na2Oc= CO2=+= CaO= Fe2O3= 其他 = H2O 結(jié) = 江西理工大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 18 進(jìn)入溶出礦漿 液 的成分量 按每噸碎鋁礦計(jì)，單位 Kg，濕磨損失為 %，單位 kg Al2O3=%= 混礦中 CO2結(jié)合的 Na2Oc=[（ %） ]62/44= Na2Oc=%= CO2=44/62= Na2Ok=%= SiO2=%= CaO=%= Fe2O3=%= 其他 =%= H2O 結(jié) =%= 進(jìn)入溶出液的成分量 按每噸碎鋁礦計(jì)，單位 Kg SiO2=400kg Al2O3=A/SS=230= Na2Ok== 校驗(yàn)： 溶出液 ? k =式中 ： 及 — 分別為溶出液中的 SiO2和進(jìn)入赤泥中的 SiO2量 ,kg； — 溶出赤泥中的鈉與硅的重量比 。 生產(chǎn)過程中 Al2O3及 Na2O 的機(jī)械損失 [5]。主要的技術(shù)條件如下： 破碎與磨碎 石灰添加量： % 入磨鋁土礦粒度： ＜ 15mm 原礦漿粒 度： ,100% ,99% 原礦將固含： 400g/l 每噸氧化鋁補(bǔ)堿量： 45kg 預(yù)脫硅 預(yù)脫硅溫度： 105℃ 預(yù)脫硅時(shí)間： 高壓溶出 溶出溫度： 265℃ 脫硅指數(shù)： 230 保溫溶出時(shí)間 :2h Na2Ok濃度： 245g/l 溶出分子比： 循環(huán)母液 Na2Ok濃度： 245g/l,分子比 溶出赤泥鋁 硅比 （ A/S） ： 溶出赤泥鈉硅比 （ N/S） ： 稀釋漿液 Na2Ok濃度： 赤泥的沉降分離與洗滌 分離底流固含： ≥ % 分離溢流浮游物： ≤ 江西理工大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 11 一次洗滌固含： ≥ % 二次洗滌固含： ≥ % 三次洗滌固含： ≥ 47% 末次洗滌底流固含： ≥ 48% 棄赤泥附損： ≤ ≤ ≤ 赤泥 精濾 CaO 消耗量： 400mg/l 精液浮游物： ≤ 精液濃度 （ Na2Ok）： 165g/l 精液 ak： 種分母液 ak： 種子分解 晶種系數(shù)： 分解溫度：初溫 68℃， 終溫 35℃ 分解時(shí)間： 4h 母液蒸發(fā) 強(qiáng)制效蒸發(fā)母液濃度 Na2Ok： 320g/l 氫氧化鋁過濾 洗水量： (OH)3 分離濾餅水率： ≤ 18% 洗滌濾餅含水率： ≤ 8% 焙燒 煙囪出口含塵量： ≤ 100mg/nm3 煙囪出口氣溫度： 130～ 140℃ 江西理工大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 12 混礦計(jì)算氧化鋁回收率 按混礦計(jì)算氧化鋁的回收率為 % 江西理工大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 13 第五章 全廠物料平衡計(jì)算 原料成分 原料成分如 表 5－ 1所示 表 5－ 1 鋁土礦及石灰（ %） 成 分 項(xiàng) 目 Al2O3 SiO2 Fe2O3 CaO 灼減 其他 CO2 總計(jì) 附水 鋁土礦 (%) 石 灰 (%) 其他 5,25%包括 % 生產(chǎn)過程中的主要技術(shù)條件 循環(huán)母液及赤泥 濾餅附液 的成分 循環(huán)母液及赤泥濾餅附液的成分見表 5－ 2 表 5－ 2 循環(huán)母液及赤泥濾餅附 液的成分 成分 項(xiàng) 目 Al2O3 SiO2 Na2Ok Na2Oc CO2 計(jì) H2O 密度 (20℃ ) 循環(huán)母液 /(g (4) 沉降分離與赤泥洗滌 影響拜耳法赤泥沉降和壓縮性能的因素很多，主要有： 。雖然鋁土礦在溶出前進(jìn)行了預(yù)脫硅，在溶出過程中又進(jìn)一步進(jìn)行了脫硅反應(yīng)，但是溶出液的氧化鋁濃度很高，使得二氧化硅的平衡濃度相應(yīng)也很高。當(dāng)其他條件相同時(shí)，溶出率隨著細(xì)磨程度的增加而提高，但是細(xì)磨到一定程度后，再提高細(xì)磨程度對(duì)溶出率的增加已無明顯影響。 拜耳法工藝流程實(shí)質(zhì)包括溶出、稀 釋、分解、蒸發(fā)四個(gè)主要工序在內(nèi)的循環(huán)過程，除以上工序外，還有礦石的破碎細(xì)磨過程、赤泥渣和氫氧化鋁的分解洗滌過程，氫氧化鋁的焙燒過程和碳酸鈉苛化過程等 [1820]。若礦石中的 SiO2含量過高，將使氧化鋁回收率很低，而堿耗很大，從而提高生產(chǎn)成本，不能經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行生產(chǎn)。 其生產(chǎn)方法 可以分堿法、酸法、酸堿聯(lián)合法和熱法，現(xiàn)在幾乎全的氧化鋁廠都采用堿法生產(chǎn)。 （ 1） 氧化鋁廠的生產(chǎn)能力應(yīng)符合國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)計(jì)劃，以免生產(chǎn)的盲目性； 江西理工大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 5 （ 2） 生產(chǎn)能力還取決于資源的情況。這是為適應(yīng)擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)?；蛟黾赢a(chǎn)品品種改革重大的生產(chǎn)工藝而提出的設(shè)計(jì)任務(wù)。如用管道化壓煮代替高壓溶出罐，采用多級(jí)自蒸發(fā)，多級(jí)預(yù)熱的管道化溶出，提高了溶出溫度，縮短了溶出時(shí)間，提高了回收率，減輕了蒸發(fā)負(fù)擔(dān)，降低了能耗；再如采用先進(jìn)的閃速焙燒氫氧化鋁技術(shù)，其節(jié)能，且自動(dòng)化程度高 ，維護(hù)檢修容易，占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。每生產(chǎn) 1 噸金屬鋁消耗近2 噸氧化鋁。 我國(guó)是鋁消耗大國(guó)，目前我國(guó)電解鋁的生產(chǎn)原料氧化鋁存在不足的現(xiàn)象 ，隨著電解鋁生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化電子計(jì)算機(jī)控制程度的提高和環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，電解鋁廠要求供應(yīng)砂狀氧化鋁。 我國(guó)具有較豐富的鋁土礦資源，迄今已探明保守儲(chǔ)量 23 億噸，位居世界第4，具備發(fā)展氧化鋁工業(yè)的資源條件。 目前世界上生產(chǎn)氧化鋁的國(guó)家有 30 余個(gè)，氧化鋁廠 85 座。其生產(chǎn)方法是采用目前工藝流程最簡(jiǎn)單、綜合能耗較低的拜耳法，其生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)采用目前國(guó)內(nèi)較為先進(jìn)的高壓溶出工藝。（ 4） 全廠的物料平衡計(jì)算： 要求列出物料收支平衡表 （ 5） 全廠的設(shè)備選型計(jì)算： 以年處理為依據(jù)，計(jì)算設(shè)備的日處理量和小時(shí)處理量，算出個(gè)工序所需設(shè)備 的負(fù)荷、容量，確定設(shè)備的尺寸、規(guī)格以滿足生產(chǎn)的需要。我國(guó)有豐富的鋁土礦資源，其 儲(chǔ)量為 23 億噸，排名居世界第 6 位 ， 80%以上屬于 A/S8 的中低品位礦。還引進(jìn)一些大型高效設(shè)備，氧化鋁生產(chǎn)裝備普遍向大型化發(fā)展，以減少設(shè)備散熱面積，降低熱損失，提高設(shè)備效率 [14]。 9. 高壓溶出車間的設(shè)備選擇計(jì)算； 10. 圖紙要求： 高壓溶出的主題設(shè)備圖一張（最好是三視圖）、車間的工藝流程圖一張、車間的設(shè)備連接圖一張、車間的平面布置圖一張。因此，廠址的選擇、生產(chǎn)能力的設(shè)計(jì)都是以此為基礎(chǔ)來進(jìn)行的。 主要內(nèi)容和要求： （ 包括 設(shè)計(jì)（研究）內(nèi)容、主要指標(biāo)與技術(shù)參數(shù)，并根據(jù)課題性質(zhì)對(duì)學(xué)生提出具體要求 ）： 1. 廠址及生產(chǎn)能力的選擇與說明： 由于學(xué)生是在中鋁山西分公司 80 萬噸氧化鋁廠進(jìn)行實(shí)習(xí)的，所以畢業(yè)設(shè)計(jì)也是參照中鋁山西分公司的實(shí)際情況進(jìn)行的。 8. 高壓溶出車間的熱平衡計(jì)算 。如用管道化壓煮代替高壓溶出罐，采用多級(jí)自蒸發(fā)，多級(jí)預(yù)熱的管道化溶出，提高了溶出溫度，縮短了溶出時(shí)間，提高了回收率，減輕了蒸發(fā)負(fù)擔(dān)，降低了能耗；再如采用先進(jìn)的閃速焙燒氫氧化鋁技術(shù)，其節(jié)能，且自動(dòng)化程度高，維護(hù)檢修容易，占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。這就要求我國(guó)的氧化鋁工業(yè)重新調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，既 適應(yīng)日 益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求，又要科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、合理地配置使用資源，促進(jìn)我國(guó)鋁工業(yè)的可持續(xù)發(fā) 展。 (3) 主要技術(shù)條件的選擇 根據(jù)原材料來源、質(zhì)量、成分，確定合理經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)方法和工藝流程后，應(yīng)該選擇先進(jìn)的工藝技術(shù)條件和合理的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及產(chǎn)品的質(zhì)量要求等方案。99, 2021 May, Beijing, China. [2] 顧松青等 .我國(guó)鋁工業(yè)現(xiàn)狀及邁人 21 世 紀(jì)對(duì)策 [A].中國(guó)有色金屬學(xué)會(huì)第三屆學(xué)術(shù)會(huì)議論文集 ,1997. [3] 沈賢春，馬志 成 .論自焙鋁電解槽技術(shù)改造 [J].輕金屬， 1998（ 1l）， 2428. [4] 畢詩(shī)文主編，氧化鋁生產(chǎn)工藝，北京；化學(xué)工業(yè)出版社， [5] 沈陽鋁鎂設(shè)計(jì)研究院 石灰拜耳法生產(chǎn) 氧化鋁新工藝研究 [Z]， 1992. [6] 中州分公司 .2020 年生產(chǎn)技術(shù)年報(bào) [Z]. [7] 河南分公司 .2020 年 7 月生產(chǎn)技術(shù)月報(bào) [Z]. [8] 畢詩(shī)文 .氧化鋁生產(chǎn)工藝 [M].北京： 化學(xué) 工業(yè)出版社 ,2020， 112～ 130. [9] 付高峰等 .氧化鋁生產(chǎn)知識(shí)問答 [M].北京： 冶金工業(yè)出版社， 2020， 12～ 25. [10] [蘇 ]沈陽鋁鎂設(shè)計(jì)院氧化鋁專業(yè)組譯 .氧化鋁生產(chǎn)生產(chǎn)手冊(cè)[M].北京： 冶金工業(yè)出版社， 1974， 103～ 120. [11] [蘇 ]，白楊譯 .氧化鋁工藝計(jì)算 [M]. 北京： 冶金工業(yè)出版社， 1977，114～ 128. [12] 吳金水 .拜耳法與混聯(lián)法氧化鋁生產(chǎn)工藝物料平衡計(jì)算 [M].北京： 冶金工業(yè)出版社 , 2020， 5～ 45. [13] 楊重愚 .輕金屬冶金學(xué) [M].北京：冶金工業(yè)出版社， 1991， 21～ 48.