【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 成本見(jiàn)下表序號(hào)成本內(nèi)容消耗量單價(jià)成本價(jià)（元）1車(chē)間成本10％氟硅酸100元/噸2％2600元/噸3氫氧化鋁(99%)1500元/噸4氫氧化鈉(93%)1600元/噸5蒸汽160元/噸6電150度7設(shè)備維護(hù)費(fèi)8人員工資9廠(chǎng)部費(fèi)用財(cái)務(wù)費(fèi)用10管理費(fèi)11銷(xiāo)售費(fèi)用12稅收13出廠(chǎng)成本14平均運(yùn)費(fèi)15合計(jì)總成本16產(chǎn)品銷(xiāo)售冰晶石1噸6500元17二氧化硅300元18合計(jì)銷(xiāo)售收入19每噸冰晶石的利潤(rùn)說(shuō)明：原料中的氫氧化鋁如果采用廢氧化鋁，該部分成本可下降50%（約為280元）；氫氧化鈉如果采用廢堿液，該部分成本下降70%（約為680元）；二項(xiàng)合計(jì)可降低成本約960元。九、10kt/a濕法氟化鋁生產(chǎn)技術(shù)研究1. 設(shè)研究小組工藝環(huán)保組：孫成海、王旋、劉坤、孫艷、陳雯、袁勇、賓光年設(shè)備組：宗可兵、李勝良、董繼強(qiáng)電儀組：宋俚曄、徐學(xué)友2. 各小組仼務(wù)工藝組：繪制帶控制點(diǎn)工藝流程圖，在公司化驗(yàn)室試驗(yàn)各條件下的反應(yīng)最佳工藝條件，外出考察1～2家濕法氟化鋁生產(chǎn)裝置﹙烘干煅燒條件范圍﹚，大氣冷凝液的提濃與利用、給出物料平衡與熱量平衡，三廢的治理等設(shè)備組：咨詢(xún)并研究新材料、新設(shè)備的應(yīng)用和選型等電儀組：給出儀表訂貨條件，電器儀表的選型等3. 時(shí)間按排爭(zhēng)取6月30日出來(lái)初稿，7月10日定稿。每周星期六召開(kāi)協(xié)調(diào)會(huì)。4. 研究方式化驗(yàn)室試驗(yàn)，外出考察，電話(huà)咨詢(xún)，來(lái)人洽談。氟硅酸法氟化鋁生產(chǎn)工藝及試驗(yàn)研究張亞非1，彭秀麗2(1．鄭州大學(xué)化工學(xué)院，河南鄭州450001：2．鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南鄭州450052)目前，我國(guó)煉鋁工業(yè)用氟化鋁的生產(chǎn)方法有三種：一種是干法氟化鋁生產(chǎn)工藝，其產(chǎn)能為1．5萬(wàn)t/a。二是傳統(tǒng)的濕法氟化鋁生產(chǎn)工藝，產(chǎn)能約為6．4萬(wàn)t/a。三是氟硅酸法氟化鋁生產(chǎn)工藝，產(chǎn)能約為1．8萬(wàn)t/a。該三種氟化鋁生產(chǎn)工藝，前者技術(shù)先進(jìn)，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品質(zhì)量好。而傳統(tǒng)的濕法氟化鋁生產(chǎn)工藝技術(shù)水平落后，工程流程長(zhǎng)，生產(chǎn)成本高，產(chǎn)品質(zhì)量差。氟硅酸法生產(chǎn)氟化鋁的生產(chǎn)工藝，由于使用的主要原料氟硅酸來(lái)源于磷肥生產(chǎn)中的副產(chǎn)品，所以生產(chǎn)成本特別低，且產(chǎn)蒜質(zhì)嬙比較好。氟磚酸法生產(chǎn)出的氟化鋁產(chǎn)品由于其價(jià)格的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，必將成為干濕法工藝氟化鋁產(chǎn)品的有力的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。在利用副產(chǎn)品氟硅酸生產(chǎn)氟化鋁的各種流程中，最具代表性的是氨法流程和直接法工藝。我國(guó)最近從法國(guó)引進(jìn)的氟化鋁生產(chǎn)技術(shù)即A．P工藝也屬于直接法工藝，其主要流程是：脫硅反應(yīng)、結(jié)晶、干燥、煅燒。其中脫硅反應(yīng)過(guò)程是工藝過(guò)程的核心部分，其操作狀況會(huì)極大影響氟化鋁產(chǎn)品質(zhì)量和原料氫氧化鋁的利用率，從而影響裝置的經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。因此，探討和分析脫硅反應(yīng)過(guò)程對(duì)A．P氟化鋁生產(chǎn)過(guò)程的最優(yōu)化有著十分重要的意義。但劍目前為Ij：=，有關(guān)脫硅反應(yīng)過(guò)程的研究報(bào)道很少，本文將探討脫硅反應(yīng)的內(nèi)在關(guān)系和AP I工藝生產(chǎn)中的適宜操作條件及其實(shí)驗(yàn)研究。1氟硅酸法氟化鋁生產(chǎn)的動(dòng)力學(xué)方程包括1．1在氟硅酸溶液中加入氫氧化鋁固體時(shí)，其化學(xué)反應(yīng)方程式為：H2SiFs(I)+2Ai(OH)3《s)_amp。02(5)+2A嵋《凹)+4峨0{，)1．2脫硅化學(xué)反應(yīng)速度方程^r 一竺=置，c(1一qc”1)dlk，表示體積反應(yīng)速度常數(shù)；kv、m，q，均為溫度函數(shù)。2氫氧化鋁顆粒宏觀反應(yīng)過(guò)程假定氫氧化鋁閥體為等圓球狀顆粒，整個(gè)液一固反應(yīng)過(guò)程按以下步驟進(jìn)行：氟硅酸由溶液主體通過(guò)固體顆粒表面的液膜擴(kuò)散到顆粒外表面；氟硅酸由顆粒外表面通過(guò)固體產(chǎn)物擴(kuò)散到未反應(yīng)的氫氧化鋁芯的界面；氟硅酸在未反應(yīng)芯表面與固體氫氧化鋁進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。3濕法脫硅反應(yīng)過(guò)程工藝條件在A．P濕法氟化鋁生產(chǎn)中，影響脫硅反應(yīng)，即氫氧化鋁顆粒宏觀反應(yīng)過(guò)程的主要因素有氟硅酸濃度、氫氧化鋁顆粒度、PH值、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、攪拌強(qiáng)度等，控制好上述．【藝條件，是獲得高質(zhì)域氟化鋁的基本條件。3．1氟硅酸濃度芷其他條件一定時(shí)，氟硅酸濃度越大，顆粒完全反應(yīng)時(shí)間越短。但是，若氟硅酸濃度過(guò)大，則反應(yīng)過(guò)分強(qiáng)烈，容易漫槽．并且反應(yīng)料漿中氟化鋁濃度高，會(huì)在過(guò)濾之前析出結(jié)晶，和濾餅一起帶出系統(tǒng)，造成氟化鋁損失，降低產(chǎn)品的收率。相反，氟硅酸濃度如果過(guò)低，生成的Si02晶體較細(xì)，易造成過(guò)濾困難，且母液量大，反應(yīng)器、結(jié)晶器的容積系數(shù)利用率低，裝置生產(chǎn)能力下降。因此，對(duì)A．P工藝要求生產(chǎn)過(guò)程中氟硅酸溶液濃度在20％左右，最低不小予8％。這與酸濃度條件試驗(yàn)的結(jié)論完全一致。3．2氫氧化鋁固體顆粒粒度當(dāng)過(guò)程為化學(xué)反應(yīng)控制時(shí)，顆粒的反應(yīng)率與顆粒的半徑成反比：顆粒的半徑越大，顆粒的完全反應(yīng)時(shí)間也越長(zhǎng)，這表明大顆粒的反應(yīng)潘I生差。內(nèi)擴(kuò)散控制的顆粒宏觀反映過(guò)程動(dòng)力學(xué)方程式可知：顆粒的反應(yīng)率，顆粒完全反應(yīng)時(shí)間均與顆粒的半徑成反比，因此在生產(chǎn)操作中對(duì)原料顆粒的粒度有嚴(yán)格要求。當(dāng)然，不同的工藝對(duì)顆粒粒度的要求也有所不同。就A．P工藝而言，要求氫氧化鋁的粒度全部控制在1009m以下。3．3反應(yīng)漿料PH值在實(shí)際生產(chǎn)中，降低PH值，可以改善反應(yīng)狀況，降低產(chǎn)品中磷雜質(zhì)含量。所以在生產(chǎn)中，一般控制漿料PH值在1．5～2．5為宜。3．4反應(yīng)溫度當(dāng)顆粒宏觀反應(yīng)過(guò)程的控制步驟是未反應(yīng)芯表面上進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)式時(shí)，提高反應(yīng)溫度，可有效提高反應(yīng)速度，從而提高顆粒宏觀反應(yīng)過(guò)程的速度。反應(yīng)溫度每升高100C，可使氟硅酸的水解速度提高一倍以上。生產(chǎn)時(shí)，要求反應(yīng)在盡可能高的溫度(接近沸點(diǎn)的溫度)+卜．進(jìn)行，一般控制在100一105℃，反應(yīng)完成后漿料的溫度也要保持在95℃左右，以便最大限度地提高反應(yīng)速度。3．5反應(yīng)操作時(shí)間在操作過(guò)程中，首先向反應(yīng)器加入酸溶液，當(dāng)反應(yīng)器的溶液加到某一數(shù)量時(shí)，開(kāi)始加入氫氧化鋁固體物料。加酸時(shí)間是一定的，氫氧化鋁加料速度根據(jù)酸濃度情況進(jìn)行調(diào)整，一般是4．5分鐘。酸度大時(shí)加料速度放慢，以免反應(yīng)過(guò)于激烈；維持反應(yīng)溫度在t00．105℃之間，氫氧化鋁加料完畢到排料這段時(shí)間，對(duì)A．P工藝，顆粒粒度分布達(dá)到工藝要求時(shí)，這個(gè)時(shí)間值一般控制在15分鐘左右。3．6反應(yīng)壓力氟硅酸與氫氧化鋁的化學(xué)反應(yīng)為液一固多相反應(yīng)，壓力對(duì)該反應(yīng)的反應(yīng)速度影響很小，故可在常壓下工作。3．7攪拌強(qiáng)度攪拌的目的是給料漿輸入外部的機(jī)械能，使料漿內(nèi)部各組分之間分散和混合，同時(shí)，最大限度地降低固體顆粒外表面的液膜厚度，以消除外擴(kuò)散過(guò)程的影響。對(duì)A．P工藝，攪拌器的螺旋槳旋轉(zhuǎn)直徑選定lm，旋轉(zhuǎn)速度為85r／min，在此程度下攪拌漿末端線(xiàn)速度已高達(dá)4．4m／s。由于反應(yīng)漿料的圍液比不是很高，此攪拌強(qiáng)度可有效的保證液一固相反應(yīng)達(dá)到工藝技術(shù)的要求。．4試驗(yàn)研究在深入分析直接法合成氟化鋁的A．P工藝的基礎(chǔ)上，運(yùn)用我們探討的宏觀動(dòng)力學(xué)方程分析的王藝條件，做了600t／a氟化鋁裝置的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，對(duì)豫南磷肥廠(chǎng)副產(chǎn)品氟化鋁工藝開(kāi)展了兩方面的試驗(yàn)研究。4．1預(yù)除P205，S042。，F(xiàn)e等雜質(zhì)，提高氟硅酸濃度的試驗(yàn)對(duì)磷肥裝置而言，氟硅酸來(lái)源于混合化成室的氟化氫與四氟化硅氣體，這種氣體夾帶有較多的含磷粉塵和鮮肥，如果不采取措施將氣相中加帶的粉塵除掉，所產(chǎn)的高濃度氟硅酸中P205含量600x10L1400x10西，有的甚至更高。為了進(jìn)行降低氟硅酸中雜質(zhì)含量試驗(yàn)，我們?cè)谄这}車(chē)間建成了一套抽氣量為800Nm3／h的模擬裝置，試驗(yàn)分“千法”和“濕法”兩級(jí)除磷。實(shí)驗(yàn)表明，在出化成室氣相管路上設(shè)置適宜的除塵裝置即可保證A．P工藝中要求氟硅酸濃度在20％左右，而P205含量又小予250x10‘6。4．2反應(yīng)、結(jié)晶條件試驗(yàn)參考國(guó)內(nèi)直接法工藝所提供的有關(guān)參數(shù)，我們進(jìn)行了如下反應(yīng)結(jié)晶條件試驗(yàn)：(1)18％H2SiF6與AI(OH)3反應(yīng)的溫度，加料方式、反應(yīng)時(shí)間的試驗(yàn)；(2)除Si02．xH20后氟化鋁溶液結(jié)晶時(shí)間、溫度、晶種的選擇試驗(yàn)；(3)提高產(chǎn)品質(zhì)量和提高Al，F(xiàn)收率的相關(guān)試驗(yàn)，試驗(yàn)表明，依照A．P濕法脫硅反應(yīng)過(guò)程工藝條件的分析得到的適宜值，可以使氟化鋁結(jié)晶水相應(yīng)減少(這樣能降低隨后干燥的熱量消耗)；可以使母液中F，AI含量同時(shí)降低，這即提高了F，AI的利用率，又減輕了含氟母液排放所帶來(lái)的公害問(wèn)題。試驗(yàn)表明：反應(yīng)過(guò)濾過(guò)程Al收率97．8％，F(xiàn)收率為89．3％；結(jié)晶過(guò)程中Al收率為89．3％，F(xiàn)收率為88．6％，總收率Al為87．3％，F(xiàn)為79．3％。表1列出了豫南磷肥廠(chǎng)的磷肥副產(chǎn)氟化鋁工藝的單耗及成本分析。由表1知，對(duì)600t／a氟化鋁生產(chǎn)規(guī)模的廠(chǎng)而言，其生產(chǎn)成本在5300元／t左右(包括企管成本)售價(jià)若以8400袱，則可獲利稅3000元／t以上，年創(chuàng)效益180萬(wàn)元。5結(jié)語(yǔ)文中討論了脫硅反應(yīng)過(guò)程機(jī)理，并分別導(dǎo)出脫硅的反應(yīng)機(jī)理速度方程和氫氧化鋁顆粒反應(yīng)過(guò)程在不同控制步驟下的宏觀動(dòng)力學(xué)方程，分析了工藝條件對(duì)A．P濕法工藝反應(yīng)過(guò)程速度的影響。找出了生產(chǎn)過(guò)程中的鼴佳適宜值，在此基礎(chǔ)上，開(kāi)展磷肥副產(chǎn)600ffa氟化鋁裝置的試驗(yàn)研究，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益十分明顯。參考文獻(xiàn)(2條) 1998(02) 1979本文讀者也讀過(guò)(10條)1. 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