【正文】 V== m 3 以 q 表示單位過濾面積獲得的濾液體積，以 ? 表示過濾時間，則恒壓過濾方程為 2q +2qeq=K? 其中 K=， ?eq ， ? =1h。 除雜 (1)除雜 在鹽酸與礦粉反應的過程中，礦粉中其他金屬氧化物也與鹽酸發(fā)生反應，以氯酸鹽的形態(tài)不同程度地進入鋁浸出液： M e + + H C l M e C l + H + Me 代表金屬 。 氫氧化鋁 經(jīng)煅燒爐煅燒，生成 主產(chǎn)品 氧化鋁， 氧化鋁 后經(jīng) 干燥機干燥， 粉碎機粉碎，送至包裝車間 。 （ 3）萃取段中有機相與無機相均實現(xiàn)了循環(huán)利用，節(jié)省了資源，且對環(huán)境無污染 。 氧化鋁工業(yè)的主要原料供應日趨緊張，但目前的氧化鋁生產(chǎn)大都采用堿法工藝，不僅需要高壓設(shè)備，而且設(shè)備龐大、工 藝復雜、流程長、對生產(chǎn)原料鋁釩土的雜質(zhì)要求十分苛刻 。 礦石中的氧化硅和氧化鐵被還原成硅鐵合金，而氧化鋁則呈熔融狀態(tài)的鋁酸鈣渣上浮，由于比重不同而分層 。 一般來說，拜爾法具有流程簡單，投資較少，產(chǎn)品質(zhì)量高，生產(chǎn)成本較低的優(yōu)點 。 堿法生產(chǎn)氧化鋁 堿法的基本原理是使礦石中的氧化鋁與堿在一定條件下生成鋁酸鈉，進入溶液 而與二氧化硅和氧化鐵等雜質(zhì)分離，然后再使純凈的鋁酸鈉溶液分解出氫氧化鋁，氫氧化鋁經(jīng)高溫鍛燒制得成品氧化鋁 。 包裝：塑料桶裝或槽車運輸。 鹽酸是強酸，具有酸類通性：可使石蕊、甲基橙變紅，可跟比氫活潑的金屬發(fā)生置換反應，可跟 金屬氧化物（堿性氧化物）、堿發(fā)生中和反應 。 鋁合金具有某些比純鋁更優(yōu)良的性能，從而大大拓寬了鋁的應用范圍。純氧化鋁為無色或白色晶體，燒結(jié)致密的Al2O3 陶瓷硬度大、耐高溫、抗氧化，耐急冷急熱，可使用溫度高達 1980℃ ，機械強度高，化學穩(wěn)定性好，且有高絕緣性，因此，用途極廣。 因此，研究開發(fā)新的非堿法生產(chǎn)工藝，對提高 國內(nèi) 礦產(chǎn)資源利用率，增加地方財政收入，促進國民經(jīng)濟發(fā)展有著重要意義 。加強內(nèi)部合作 ,減少內(nèi)耗 ,相互交流生產(chǎn)經(jīng)驗 ,共同進步 。國外大型氧化鋁廠的設(shè)備自動化程度高 ,設(shè)備比較先進 ,而國內(nèi)設(shè)備大多比較陳舊 ,自動化程度較低 ,維修費用高。國外氧化鋁廠由于自動化程度高 ,操作較為簡單 ,所以人員較少 ,如美國在澳大利亞的昆士蘭氧化鋁廠年產(chǎn) 330 萬噸 ,只有 140 人 ,而國內(nèi)氧化鋁廠如長鋁公司氧化鋁廠年產(chǎn) 80 多萬噸 ,職工 3000 多人。 其中澳洲有 6家 ,牙買加有 2家 ,美國有 2 家 ,加拿大 1 家 ,國內(nèi) 只有山西鋁廠 1 家 。 由于國內(nèi)外氧化鋁市場早已融通 ,目前執(zhí)行的優(yōu)惠稅率為 6%。 在此基礎(chǔ)上，經(jīng)過不斷改進和創(chuàng)新，發(fā)展了混聯(lián)法生產(chǎn)氧化鋁的生產(chǎn)技術(shù)，形成了拜爾 —燒結(jié)聯(lián)合法、拜爾 —燒結(jié)串聯(lián)法、選礦 —拜爾法生產(chǎn)氧化鋁等多種工藝流程 。 表 2 國內(nèi) 各省區(qū)的鋁土礦平均品位表 地區(qū) 三氧化二鋁 二氧化硅 三氧化二鐵 A/S 山西 貴州 河南 廣西 山東 國內(nèi) 鋁土礦資源并不十分豐富，約占全世界總儲量的 %。 表 1 世界鋁土礦儲量的國家分布 國家 幾內(nèi)亞 巴西 澳大利亞 牙買加 印度 圭亞那 蘇里南 中國 委內(nèi)瑞拉 其他 儲量 % % % % % % % % % 17% 國內(nèi) 鋁土礦 的情 況 中國鋁土礦資源具有以下幾個特點： 1：儲量集中與煤或水電豐富的地區(qū)，有利于開發(fā)利用 。 主要分布在南美洲（ 33%） ，非洲（ 27%），亞洲（ 17%），大洋洲（ 13%）和其他地區(qū)（ 10%） 。 電熱法生產(chǎn)氧化鋁。 自然界已知的含鋁礦物有 258 種，其中常見的礦物約 43 種。 世界鋁土礦資源豐富，資源保證度高，按世界鋁土礦產(chǎn)量（ — 億噸 /年）計算，靜態(tài)保證年限在 200 年以上。 關(guān)鍵詞 ： 高嶺土 。 Right for the major equipment design and selection, on the device39。 隨著金屬鋁用量的不斷擴大，鋁土礦的開采量也在不斷增加。當前主要用于提煉金屬鋁的主要是由一水硬鋁石、一水軟鋁石或三水鋁石組成的中高品位鋁土礦。由于生產(chǎn)中用到氨水等含氮物，設(shè)計了從廢水中提取副產(chǎn)化肥的工藝流程。再次就是德國和意大利 ,它們的年產(chǎn)量分別為 萬噸和 萬噸 ,占世界總產(chǎn)量的 %和 %。 在這些儲量中適合坑采的占全國總量的 %。 按目前對氧化鋁產(chǎn)量的需求程度與鋁土礦開采，利用中的浪費，即使考慮到遠景儲量， 國內(nèi) 的鋁土礦的保證年限也難以達到 50 年 。 表 3 氧化鋁 20xx 年產(chǎn)量表 氧化鋁產(chǎn)量報告（單位：千噸） 周期 氧化鋁等級 氧化鋁產(chǎn)量 20xx 年第四季度 化工用氧化鋁 361 冶金用氧化鋁 2,139 總計 2,500 20xx 年全年 化工用氧化鋁 991 冶金用氧化鋁 7,519 總計 8,510 20xx 年第一季度 化工用氧化鋁 178 冶金用氧化鋁 2,590 總計 2,768 20xx 年第二季度 化工用氧化鋁 199 冶金用氧化鋁 2,960 總計 3,159 20xx 年第三季度 化工用氧化鋁 201 冶金用氧化鋁 3,308 總計 3,509 20xx 年第四季度 化工用氧化鋁 200 冶金用氧化鋁 4,060 總計 4,260 20xx 年全年 化工用氧化鋁 778 由于受鋁土礦特性的限制， 國內(nèi) 的氧化鋁廠大都采用混聯(lián)法或燒結(jié)法生產(chǎn)，致使工藝流程長、能耗高、生產(chǎn)成本偏高 。 但是國內(nèi)的氧化鋁工業(yè)有些企業(yè)還是發(fā)展不錯，例如中國 鋁業(yè)中州公司依靠科技創(chuàng)建資源節(jié)約型企業(yè)成績顯著；廣西鋁工業(yè)發(fā)展突飛猛進 20xx 銷售收入達 160 億； 寧波鋁材出口量快速增長；貴州北部地區(qū)發(fā)現(xiàn)儲量超過 1 億噸的大型鋁土礦區(qū)。 據(jù)國際原鋁 協(xié)會報道 ,目前全世界平均生產(chǎn)成本為每噸 150美元左右 。由于國際市場的供應充分 ,而入關(guān)后 ,進口氧化鋁的數(shù)量將不再受限制 ,過剩的產(chǎn)量必然對國內(nèi)整個氧化鋁的市場供應造成根本性的影響。 氧化鋁供求關(guān)系見表 4。 科技是企業(yè)發(fā)展的根本動力 ,要把科技成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力放在科技工作的首要位置 ,重點抓好氧化鋁生產(chǎn)工藝的突破性研究 。 表 5 礦石資料 主要元素 AL Fe Mn Mg 質(zhì)量百分數(shù) % % % 1% 氧化鋁的性質(zhì) 氧化鋁 ,俗稱剛玉，在自然界廣泛存在。真空鍍鋁膜和多晶硅薄膜結(jié)合，就成為便宜輕巧的太陽能電池材料。 鹽酸的性質(zhì) 分子式： HCl 分子量： 性質(zhì)： 本品為無色有刺激性臭的透明液體，屬揮發(fā)性酸，在空氣中發(fā)煙，觸及氨的蒸汽會生成白色煙霧。有腐蝕性，特別對銅的腐蝕性更大，能和酸和酸性氧化物作用生成鹽和水。 隨著資源的不斷開采，高品位礦藏日漸枯竭， 堿法生產(chǎn)氧化鋁的能耗不斷升高，且工藝 上存在很多問題， 因此研究應用于低品位鋁土礦的生產(chǎn)工藝勢在必行 。拜爾法生產(chǎn)工藝對原料制備的要求：⑴ 參與化學反應的物料要有一定的細度； ⑵ 參與化學反應的物料之間要有一定的配比和均勻的混合。 因此含硅很低的優(yōu)質(zhì)鋁土礦就采用拜爾法，含硅高，鋁硅比較低的鋁礦石，一般采用燒結(jié)法 。 到目前為止，已經(jīng)提出了很多從鋁礦石或其它含鋁原料中提煉氧化鋁的方法，但由于技術(shù)上和經(jīng)濟上的種種原因，有的已被淘汰，有的屬于試驗階段， 由于現(xiàn)在處理的礦石均為高品位礦石，所以現(xiàn)在 工業(yè)上幾乎全部采 用堿法生產(chǎn) 氧化鋁 。 通過鹽酸，硫酸，硝酸分別浸取低品位鋁土礦的正交實驗研究，鹽酸法浸取率在三種酸中是最高的，且使用鹽酸法生產(chǎn)，價格低廉，甚至可以用廢鹽酸代替工業(yè)鹽酸以降低成本 。 經(jīng)處理后的廢水基本不含對環(huán)境有害的物質(zhì)，廢水可以直接排放到生態(tài)環(huán)境中去 。 此法工藝流程方框圖見圖 1。 （ 2）除重金屬 在浸出液中添加一定的 SNH 24)( ，使重金屬轉(zhuǎn)化為難溶物質(zhì) CuS﹑ PbS﹑ CdS﹑ NiS 沉淀，從而達到消除重金屬的目的 。 其 外部采用碳鋼制造， 內(nèi)層采用耐酸樹脂進行涂層處理，可最大程度上保證設(shè)備使用壽命 。 料液進入每臺過濾機的速率為 進入每臺過濾機一 小時 的料液量為 1= m 3 所含固體體積量為 質(zhì)量為 設(shè)濾液密度為 1，則每臺一循環(huán)所獲得的濾餅體積為 Vc=+每臺 過濾機 一 小時內(nèi) 獲 得 濾液 的 體積 V為 V== m 3 過濾面積為 A= 蒸發(fā)水量 設(shè)氯化銨溶液通過 離心機 后 氯化銨的產(chǎn)率為 70%，純氯化銨固體量為 = t/d 設(shè)進入離心機時氯化銨的含水量為 30%，則進入離心機的料漿量為 蒸發(fā)水量為 += m3/d=2204kg/ h 擬取 3 臺蒸發(fā)器，每臺蒸發(fā)器蒸發(fā)速率為 ，取 800 kg/ h。 表 23 板框過濾機 3 參數(shù)表 型號 框內(nèi)尺寸 總過濾面積/m2 框內(nèi)容量 /L 型式 工作壓力 /MPa 壓緊方式 重量 /Kg 外形尺寸 長 寬 高 BMJ40/63025 630630 40 500 明流 液壓 7100 490012601200 儲罐 選擇 鹽酸儲罐 為了保證生產(chǎn)的連續(xù)性 ,鹽酸的貯量要保證能夠用 7 天 ,設(shè)所用的鹽酸為 30%的鹽酸 。 萃取槽參數(shù)見表 29。 表 25 臥式橢圓形鹽酸貯罐 參數(shù)表 容積 m3 簡體主要尺寸mm 管口公稱直徑， mm 支座數(shù)量 3 設(shè)備凈重量 Kg 5440 公稱容積VN 57 全容積V1 4 公稱直徑 長度 液面計口 進口 人（手）孔 放空口 備用口 出口 DN 2800 L1 9300 a 25 b 80 c 500 d 100 e 100 f 100 反應器 一般攪拌反應器 H/DN=1~. 鹽酸浸取反應器 1 取 H/DN= V=27 m3， 擬取 D=2700mm，高 H=3000m 表 26 攪拌參數(shù)表 1[9] 攪拌器型式 攪拌器直徑 DJmm 主要參數(shù) 結(jié)果參數(shù) 轉(zhuǎn)速 r/s 四葉折葉渦輪式 1600 DJ= α=300 β=150~200 h=（ ~） DJ Z=4 反應器內(nèi)表面由含硅量高的玻璃質(zhì)釉噴涂在鋼板表面，經(jīng)過 920—960 攝氏 度高溫搪燒，能耐無機酸，有機酸，有機溶劑的腐蝕，不粘介質(zhì)且易清洗 。 以下機型均采用機械壓緊 。 每天處理的濾液量為 m 3 /d 每 臺萃取槽內(nèi) 有機相體積為 2= m 3 萃取槽內(nèi)物料總體積為 += m 3 所以有機相總體積量為 3= m 3 萃取后水相體積量約為 0 .9= m 3 /d 反萃取三次，每次萃取用水量為有機相體積的 25%，則得到水相總體積為 225%33= m 3 /d 萃取槽內(nèi)物料總體積為 m 3，槽體積取物料體積的 倍，所以萃取槽體積為 1 .2= m 3 取 70 m 3，三級萃取，擬取三臺萃取裝置 。 4 工藝流程 物料和能量的 計算 物料衡算 鹽酸浸取的 反應 （ 1）年產(chǎn) 700 噸氧化鋁，以 300 天計算，則每天生產(chǎn)氧化鋁量 700/300= t/d （ 2）金屬鋁量 /10254= t/d （ 3）設(shè)礦石浸取率為 80%，反應產(chǎn)率為 80%，則理論需純鋁量為 /（ ） = t/d （ 4）原礦平均品位為 28%，則礦石需要量為 102/54/28%=（ 5）原礦含水率為 14%，則原礦需要量為 （ 6）設(shè)原礦的密度為 ，則原礦體積為 （ 7）原礦純固體體積為 = m3 /d （ 8）原礦配成料漿中礦石的質(zhì)量分數(shù)為 60%，則料漿量為 體積量 +（ ） /1= m3 /d （ 9）實際需要鹽酸與鋁的摩爾比為 5 ： 1，則純鹽酸用量為 5= t/d （ 10）設(shè)鹽酸濃度為 30%，則 30%鹽酸耗用量為 （ 11） 30%鹽酸密度為 ，則體積量為 （ 12）設(shè)氧化劑體積為礦石的 5%，則氧化劑的體積為 5%= m3 /d （ 13）設(shè)在操作條件下氯化鋁溶解度為 40，則應補充水總量為 100/40=配鋁料漿已加水 0 .4=，則還需加水量為 =（ 14）設(shè) 有 80%鋁進入濾液中，濾渣含鋁量為 20%= t/d 鋁離子的溶解度為 ，則洗渣水量 100/= t/d （ 15）設(shè)反應過程中水損失 10%，洗滌液返回，則損失水量為 （ +） 10%= t/d t/d 所以不需因水損失在再向反應器中加水 （ 16 反應器 Ⅰ 中參與反應物料總量為 ++++0 .1= m3 /d （ 17）分成三班，每班加料量 其中：原礦量： 氧化劑量 鹽酸量 水量 （