【正文】 瑞鋁公司技術(shù)生產(chǎn)砂狀氧化鋁，但有關(guān)部門決定由國內(nèi)自行研究解決，由鄭州輕研院等單位承擔(dān)。國外企業(yè)己經(jīng)看到了中國電解鋁工業(yè)發(fā)展的勢頭，看好了中國的市場，他們己經(jīng)采取了反政府保護(hù)的措施。 2． 2 解決國內(nèi)氧化鋁供應(yīng)幾個方案的經(jīng)濟(jì)效益 經(jīng)分析，解決國內(nèi)氧化鋁供應(yīng)幾個方案的經(jīng)濟(jì)效益如表所示。能耗也大幅降低。全國山東、鄭州、 山西、貴州、平果六大氧化鋁生產(chǎn)基地最終可形成年產(chǎn) 615 萬噸的生產(chǎn)能力。目前，世界己探明鋁土礦資源儲量 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。在廣泛深入 論證 國內(nèi)外 氧化鋁生產(chǎn)的各種不同工藝的基礎(chǔ)上，結(jié)合設(shè)計 要求 和原料特點(diǎn)，制定了 氧化鋁生產(chǎn)溶出 — 稀釋 — 沉降分離 — 赤泥洗滌 — 晶種分解 — 焙燒 —母液蒸發(fā)等段工藝。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。隨著鋁在交通、建筑、包裝等領(lǐng)域的應(yīng)用范圍不斷拓展，世界電解鋁的需求還將增加。但是長期大 8 量進(jìn)口氧化 鋁，不僅耗用大量外匯，而且嚴(yán)重沖擊國內(nèi)市場，造成國內(nèi)生產(chǎn)的萎縮， 國內(nèi)氧化鋁企業(yè)的生產(chǎn)和建設(shè)極其不利。據(jù)協(xié)會咨詢部最新調(diào)查月前在建的生產(chǎn)能力還有近 300 萬 t，到 2021 年實(shí)際形成的生產(chǎn)能力將達(dá)到 700 萬 t以上。因此，我國氧化鋁工業(yè)決不能滿足己有技術(shù)進(jìn)步的成績，應(yīng)該在現(xiàn)有技術(shù)水平的基礎(chǔ)上，認(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，緊緊圍繞降低價格，提高質(zhì)量，繼續(xù)開展更加深入的研究和開發(fā)，把我國以一水硬鋁石為原料的氧化鋁工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步推 向新的高峰。 山西鋁廠半工業(yè)試驗(yàn)線的設(shè)計工藝技術(shù)條件及設(shè)備選擇，都按高濃度一段分解砂狀氧化鉛工藝確定 和計算，但都兼顧了兩段分解生產(chǎn)砂狀氧化鋁的工藝條件 11 和需要。細(xì)粉和超細(xì)粉的過多存在，在 — 定程度上也影響電流效率。我國鋁土礦雖然資源豐富，但商品鋁土礦儲量少（國際上按鋁土礦中 Al2O3溶出性能，把 A/S 大于 7的鋁土礦稱為商品）。然而，我國綠工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以及生產(chǎn)布局存在不合理的現(xiàn)象，形成了加工能力大于冶煉能力，冶煉能力又大于采選能力的一種極不合理的倒寶塔結(jié)構(gòu)。 環(huán)境保護(hù) 在工藝的選擇中，應(yīng)該考慮生產(chǎn)過程對環(huán)境的污染，盡量選擇污染指數(shù)小的生產(chǎn)設(shè)備。處理鋁硅比在 4 以下的礦石，目前只有堿石灰燒結(jié)法有著良好的應(yīng)用。 工藝流程與主體設(shè)備的選擇與論證 2． 2． 1 礦漿粒度 [10] 磨 礦的粒度對溶出速度，溶出率，赤泥的分離與洗滌都有影響。我國的鋁土礦大多為一水硬鋁石型鋁土礦，特別是平果礦，其鐵含量較高，結(jié)構(gòu)致密， 17 且堅硬，這就會表現(xiàn)出很差的溶出性能。 當(dāng)其他條件相同時，循環(huán)母液的堿濃度越高，也越有利于氧化鋁的溶出，溶出分子比也越小， 但從整個流程來看，種分時的鋁酸鈉溶液的Na2O 濃度不宜超過 140g/l， 如果要求循環(huán)溶液的堿濃度過高，蒸發(fā)過程的負(fù)擔(dān)和困難必然 增大?？紤]到 過程中的損失，以免影響效果， 本設(shè)計采用 8%。目前應(yīng)用于生產(chǎn)的強(qiáng)化溶出技術(shù)主要有三種 [10,P166197]： （聯(lián)邦德國， 1966 年；匈牙利， 1982 年）。 根據(jù) SiO2的 TiO2在不同礦物中的特點(diǎn)： SiO2(%) ：高嶺石 ；伊利 石 ； 綠泥石 ；石英 TiO2(%) ：銳鈦石 ；金紅石 ； 其它 本次設(shè)計預(yù)脫硅在 Ф 9 12m 槽中進(jìn)行，溫度為 90～ 95℃ ，石灰添加量為 8%，所用循環(huán)母液 Na2O 230g/L， 8h，實(shí)現(xiàn)脫硅率 30%～ 40%，脫鈦率 20%～ 30%。 ③促進(jìn)針鐵礦轉(zhuǎn)化為赤鐵礦。格子磨排液面低，能及時排除合格產(chǎn)品，過粉碎現(xiàn)象較輕，裝球量多，處理能力比同規(guī)格的溢流型球磨機(jī)高 10%— 15%。對于本設(shè)計的礦物組成及結(jié)構(gòu)來看，它是一水硬鋁石型礦物， Al2O3含量： %,Fe2O3含量： %， SiO2含量： %，為高鐵礦石，這就要求磨礦粒度細(xì)。 (3)我國缺乏天然氣資源，以煤、焦炭或重油為燃料，能量交換率和余熱利用率較低。它是用堿（ NaOH 或 Na2CO3）來處理鋁礦石。 綜上所述，本設(shè)計中年產(chǎn) 65 萬噸氧化鋁廠可建在廣西平果縣右江南岸。經(jīng)探查，廣西平果縣附近有豐富的石灰石儲量，完全可以實(shí)現(xiàn)對年產(chǎn) 65萬噸氧化鋁工廠的供給。我國鋁土礦資源儲量預(yù)測可達(dá) 50億 t，其中山西 25 億 t，河南 4億 t，貴州 5億 t，廣西 7億 t，云南 3 億 t，儲量 億噸，占全國總儲量的 %。砂狀氧化鋁流動性好，適合各種給料輸送及 多 點(diǎn)下料槽。盡管研制工作取得了 —定的進(jìn)展，但由于技術(shù)和設(shè)備上等方面的原因，在工業(yè)生產(chǎn)上沒有取 得成功。而 2021 年 l－ 10月份氧化鋁實(shí)際已 進(jìn)口 t，同比增長 31%，盡管政府對氧化鋁的進(jìn)口采取了一些保護(hù)國產(chǎn)氧化鋁的措施，然而，在市場經(jīng)濟(jì)條件下，政府的硬性保護(hù)是有限的，國外企業(yè)的竟?fàn)幨侨娴?、長期 的。在這方面，我國在 90年代初進(jìn)行了一些探索，如設(shè)想在澳大利亞的博溫與科馬爾克公司合資建設(shè)一座 100 萬 t／ a 的氧化鋁廠，山東鋁業(yè)公司擬在印尼建設(shè) 60 萬 t／ a的氧化鋁廠等，但都因無法籌集到足夠的資本金而放棄。 自從 1894 年世界上第一個日產(chǎn) 1t 氧化鋁的拜爾法氧化鋁廠投產(chǎn)以來，通過一百多年的發(fā)展，氧化鋁廠的規(guī)模不斷擴(kuò)大，到 1990 年，產(chǎn)能超過 2021kt 氧化鋁的工廠，占到總產(chǎn)能的 16％。到 1995 年底全國己形成氧化鋁年生產(chǎn)能力 346 萬噸，年產(chǎn)量 220萬噸。主要分 布在山西、貴州、河南、廣西、山東五省區(qū)，儲量 億噸，占全國總儲量的 %。 并 繪制了主體設(shè)備、 高壓溶出車間 平面 布置圖 、 高壓溶出車間立體布置圖 和工藝設(shè)備連接圖 四張圖 。 （ 4）我國鋁土礦雖然資源豐富，但 其 中 A／ S 在 4－ 7的儲量占 ％即 億噸，而 A/S＞ 7 的商品鋁土礦僅占保有儲量的 33． 05%，約 為 2． 467 億 6 噸。到 2021 年，世界電解鋁的需求將增加到 29600kt，年均增長約 3%。因此，必須從多方面探討解決國內(nèi)氧化鋁供應(yīng)缺口問題的途徑。 2021 年生產(chǎn)能力達(dá)到 851萬噸 . 按 2021 年電解鋁產(chǎn)量計算當(dāng)年應(yīng)消耗氧化鋁－ 650 萬 t，但 2021 年國內(nèi)生產(chǎn)氧化鋁僅 474． 6 萬 t。2． 4 促進(jìn)氧化鋁工業(yè)發(fā)展的首要課題 開展一水硬鋁石型鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的最佳工藝技術(shù)研究是促進(jìn)氧化鋁工業(yè)發(fā)展的首要課題 所謂最佳的工藝技術(shù)就是：針對當(dāng)前我國氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)和裝備所存在的問題，進(jìn)一步研究出適應(yīng)我國資源特點(diǎn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)最優(yōu)的工藝技術(shù)和生產(chǎn)效果最好的裝備，并在此基礎(chǔ)上研究出像三水鋁石那樣的一水硬鋁石生產(chǎn)氧化鋁的規(guī)范的技術(shù)路線和工藝流程。 到目前為止，山西鋁廠現(xiàn)場碳分及種分?jǐn)U試已取得階段性成果，砂狀氧化鋁分解半工業(yè)試驗(yàn)生產(chǎn)線已建成投入使用，操作與設(shè)備運(yùn)行日趨穩(wěn)定，基本具備了半工業(yè)試驗(yàn)條件。 12 第一章 、 資源介紹 及 廠址和生產(chǎn)能力的選擇與論證 資源介紹 本設(shè)計的礦石來源為廣西百色地區(qū)。在我國鋁土礦保有量中 A+B+C 的儲量為 億噸，其中 A/S 為 4~7 的儲量占 %，而 A/S 大于 7的商品鋁土礦占保有量的 %。其次，一些鋁資源豐富的省區(qū)目前生產(chǎn)低附加值的初級上游產(chǎn)品（或氧化鋁或鋁錠），而接受返銷鋁型材等產(chǎn)品，如廣西。減少有害氣體、煙塵及其他廢水廢渣的排放。燒結(jié)法工藝與拜爾法比較，它的作業(yè)環(huán)節(jié)多，能耗大，污染大，投資和成本都比較高，產(chǎn)品質(zhì)量差，這是其缺點(diǎn)；但對于鋁硅比較低的礦石，它有不可代替的優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)資源的綜合利用，對于我國大部份鋁土礦都是一水硬鋁石的礦藏來說，是非常具有繼續(xù)開發(fā)的價值的。高溫時一 硬鋁石的溶出受擴(kuò)散控制，所以，其動力學(xué)方程為 ： )(3 CCdTSNRdtdC AeA ??? ??? ? (1) 式中： CA —— 溶液中 Al2O3濃度 CAe —— 溶液中的 Al2O3平衡濃度 R —— 氣體常數(shù) N —— 阿伏加德羅常數(shù) T —— 溫度 S —— 相界面積 μ —— 溶液粘度 dφ —— 顆粒直徑 δ —— 擴(kuò)散層厚度 表明溶出速度與相界面積成正比，與粘度成反比。下表為平果礦所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，條件：溫度： 260186。所以從整個流程來權(quán)衡，母液的堿濃度應(yīng)保持適當(dāng)?shù)臄?shù)值。 石灰的添加方式有前加和后加兩種，前者對于技術(shù)條件沒有過高的要求，但容易在加熱段形成結(jié)疤，后者不會有加熱段形成結(jié)疤的問題，但技術(shù)要求有點(diǎn)高，為避免在加熱段生成結(jié)疤， 本工藝采用后加方式，用母液化灰在溶出前高壓打入與礦漿混合。 它與高壓釜溶出比較，在處理一水軟鋁石型或三水鋁石 一 水軟鋁石型鋁土礦都取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。平果的脫硅率為 ％，是因?yàn)槠焦V TiO2除了金紅石，銳鈦礦以外還含有鈦鐵礦以及 TiO2凝膠，在預(yù)脫硅的條件下易 與 堿液發(fā)生反應(yīng)。 ②提高 Al2O3 的溶出率。 球磨機(jī)有格子磨和溢流磨兩種。另外，鋁土礦的礦物類型也是一個重要條件，溶出條件由三水鋁石，到一水軟鋁石，再到一水硬鋁石變得越來越苛刻，這就意味著破碎磨礦要使粒度越 來越細(xì)。 (2)我國氧化鋁生產(chǎn)廠的規(guī)模較小，設(shè)備技術(shù)水平和利用率較低。 15 第二章 、 生產(chǎn)方法，流程及技術(shù)參數(shù)的選擇與論證 生產(chǎn)方法的選擇 氧化鋁的生產(chǎn)方法 [7]有酸法和堿法，但到目前為止，堿法占據(jù)著絕對主導(dǎo)地位。在交通方面，平果附近有南昆鐵路（右江北岸）及縝桂鐵路，而且北部灣各個港口均在 350km 以內(nèi)，右江常年通航能力在 120t 以上，可以直達(dá)廣州黃埔港，交通十分便利。按每年生產(chǎn) 1噸 Al2O3消耗 噸鋁土礦計算，平果現(xiàn)有資源可以支持 200 多年。主要分布在全國 19 個省區(qū)，其中山西、貴州、河南、廣西、山東五 省區(qū)儲量共計 億 t，占全國總儲量的 90． 56％。氟化物及瀝青 煙微粒在具有高活性比表面的砂狀氧化鋁上得到較好的吸附和沉降，以砂狀氧化鋁為原料的預(yù)焙陽極大型電解槽，可使同廢氣和粉塵 — 起排放的氟化物減少 80％以上。 貴州鋁廠在 80 年代早期便開始砂狀氧化鋁的研究工作，當(dāng)時是為了滿足引進(jìn) 8 萬噸 ／年大型預(yù)焙陽極電解鋁工程的需要而開展的。 2021 年進(jìn)口氧化鋁 萬 t,2021 年實(shí)際進(jìn)口 萬 t 增 加了將近 80％。 在鋁土礦豐富的國家或地區(qū)建設(shè)氧化鋁廠，是西方發(fā)達(dá)國家的一貫做法，有比較成功的經(jīng)驗(yàn)。目前非冶金用氧化鋁以達(dá)到 300 多種?，F(xiàn)己生產(chǎn)利用的礦區(qū) 59處，重點(diǎn)礦區(qū) 17處都有鋁土生產(chǎn)能力 445 萬 t／ a,實(shí)際采礦量 207萬噸加上民采礦石，全國鋁土礦年產(chǎn)量約 662萬噸。 1鋁土礦資源及氧化鋁生產(chǎn)、產(chǎn)品現(xiàn)狀 1． 1 我國鋁土礦資源 我國鋁土礦資源儲量豐富，保有儲量為 22． 8億噸。 關(guān)鍵詞：氧化鋁；拜爾法；溶出 車間 ； 溶出管道 . Abstract: This paper was to design the digesting workshop of alumina plant with production of 550,000 tons Al2O3 every year. Taking all the factors into consideration, such as material supply, the transportation, climate, power supply, water supply and fuel, the factory was located in Pingguo County, Guangxi Zhuang Autonomous Region. The four drawings were respectively about the main equipment, the connection of equipments, the plane Layout of the digesting workshop and the threedimensional layout of the digesting workshop. Keywords: alumina； Bayer process ； digesting workshop ； tubular digester . 2 目錄 摘要 : ................................................................................................................................................................ 1 前 言 : ...........................................