氧化铝冶炼流程控制概述

化生系化工102班姓名：学号：2010111823C化铝冶炼流程控制概述摘要：铝是世界上第二大常用金属，其产量和消费量仅次于钢铁，是国民经济中具有支撑作用和战略地位的金属原材料。氧化铝是铝冶炼的主要原料，每生产1吨原铝需要消耗近2吨氧化铝。此外，各种特殊性能的氧化铝也广泛应用于电子、石油、化工、耐火材料、陶瓷、造纸、制药等行业，因此，氧化铝生产在我国经济建设中占有十分重要的地位。我国具有较丰富的铝土矿资源（保有储量约26亿吨），居世界第四位，具备发展铝工业的资源条件。我国的氧化铝是在建国后伴随着电解铝的生产和发展建立起来的，八十年代以来得到了较快发展。近年来，氧化铝价格的暴涨，激励投资者和氧化铝厂持续加速生产和扩张。国内目前已有中铝公司所属的山东、山西、河南、中州、贵州、平果、重庆与遵义（拟建）八大铝厂，广西华银（160万吨）、阳煤集团（120万吨）、鲁能晋北、山东信发（100万吨）、三门峡开曼、东方希望（80万吨）铝业等数十个大小氧化铝厂建成或在建。据专家估计，2006年我国的氧化铝产量将年增29-33%，达到1200-1300万吨。关键词：氧化铝铝冶炼冶炼流程冶金原理电解槽拜尔法正文:氧化铝生产工艺类型氧化铝是用不同的生产方法是从铝土矿中提取出来的白色粉末。氧化铝是典型的大型复杂流程性工业，全世界90%以上的氧化铝直接采用的是经济的拜耳法生产流程，而我国氧化铝企业因矿质的不同，而分别选用不同的生产工艺。氧化铝生产技术我国铝土矿资源绝大多数为一水硬铝石，高铝、高硅、低硫、低铁、中低铝硅比，A12O3，含量一般在40%-75%，SiO2含量一般在4%-18%，铝硅比小于4的占7.42%，4—7的占59.53%，7—10的占26.08%，大于10的仅占6.97%。由于我国铝土矿资源的这一显著特点，国内氧化铝生产大多采用混联法，此外，还有拜耳法和烧结法。烧结法：适于矿石品位含硅高、难溶的、中等资源品位的一水硬铝石，流程长、工艺复杂。我国绝大部分老的氧化铝企业多采用这一方法进行氧化铝冶炼。烧结法氧化铝生产过程主要包括熟料烧成、熟料溶出、精液制备、分解和蒸发等主要的生产工序。来自原料磨的生料浆通过回转窑烧制成易于溶出的铝酸钠熟料，再经碳分母液和一次洗液浸泡后进行溶出；此后通过赤泥分离洗涤、粗液脱硅、硅渣分离等工序生成的精液分别送至碳分和种分工序进行分解反应，析出氢氧化铝；种分母液经蒸发形成的种蒸母液送拜尔法碱液调配后给原矿浆配料；碳蒸母液则返回至原料磨配料。析出的氢氧化铝送焙烧工序进行焙烧。与拜耳法相比，烧结法主要在熟料烧成和碳分分解的控制部分是完全不同的两个过程拜尔法：拜尔法是KarlJosephBayer于1887年发明，他发现加入精种的铝酸钠溶液中可以分解出AL（OH）3,分解母液蒸发后可以在高温高压下溶出铝土矿中的AL（OH）3。该发现后来在实验中得到证实并应用于工业实践，是国外氧化铝最广泛采用的生产工艺。适于生产易溶的三水铝石和一水软铝石，处理中等品位铝土矿碱耗高、矿耗大是常规拜耳法生产氧化铝的缺点。平果铝厂拜尔法氧化铝生产过程主要包括预脱硅、溶出过程，赤泥洗涤、过滤过程，种分分解过程和氢氧化铝过滤、焙烧等主要的生产工序。选矿拜尔法：可将A/S为4以上的铝土矿通过浮选成A/S为11.2的矿浆，可提高单管溶出系统的溶出率，工艺管道和罐内不易结巴。串联法：处理中低品位铝土矿的适宜方法。先以较简单的拜尔法处理矿石，最大限度地提取矿石中的氧化铝，然后再用烧结法回收拜尔法赤泥中的Al2O3和Na2O,可降低氧化铝生产的综合能耗，Al2O3的总回收率高，碱耗降低，产品成本可大幅度降低。不增加建设投资和设备，可在现有混联法厂推广应用。并联法：由拜耳法、烧结法组成并联法氧化铝生产工艺。混联法：由拜耳法、烧结法组成，其生产过程的特点是：工艺流程复杂、连续性强、参数检测困难、关联性强、生产管理难度大，在化工冶金行业具有较强的代表性，对过程自动化程度要求很高。是一种复杂的冶金化工处理过程，具有湿法和干法冶金的共同特点，特别适合处理我国以一水硬铝石为主的铝土矿，它具有结品度高、矿石难溶的特点，需要在高温（250°C以上）、高压（5.5MPa以上）、高碱液浓度（NaOH20%以上）条件下进行溶出；对于较低品位矿石还需要进行更为复杂的烧结法处理；矿石中的高硅，在生产过程中又极易在设备表面形成结垢，同时也严重影响监控数据的采集。石灰拜尔法：与常规拜耳法流程相比，除适当加大石灰烧制和赤泥分离洗涤过程的生产能力外其它完全相同。通过在溶出过程中添加过量石灰，除满足与TiO2反应所需的石灰添加量外，还需部分满足与铝土矿中的SiO2尽可能多地与CaO反应生成水合硅铝酸钙，使溶出过程中的脱硅产物的一部分由方钠石型的水合铝硅酸钠变为水化石榴石型的水合硅铝酸钙，从而大幅度降低溶出赤泥的N/S。与混联法流程相比，取消了高热耗的熟料烧结过程及其相应的湿法生产系统，建设投资少，生产能耗低，但同时铝土矿和石灰石单耗相对较大。氧化铝行业工艺与自动化状况平果铝厂：纯拜耳法生产线设计规模为年产65万吨精矿、30万吨氧化铝、10万吨电解铝，2003年形成年产85万吨氧化铝的生产规模。引进多个工业发达国家的先进技术和设备，同时拥有我国铝工业的最新科研成果，除矿石及原料堆场、部分输送没实现控制外，在高压溶出、分解、沉降、过滤、叶滤、蒸发和焙烧工段均采用美国FOXBORO公司的I/A集散控制系统，实现了工序的自动控制，每一台操作员站上都可以看到整个氧化铝流程中的工艺参数，受操作权限的限制，操作员只能进行本岗位的操作，对于其它岗位只能观察，并在整个氧化铝生产流程中实现了联网，各控制系统都与分公司OA系统相连接。原料车间：矿石、燃料的堆取及部分输送和矿石均化为人工操作。立式石灰炉：石灰石和焦碳（或煤）皮带称配料（PLC控制、余姚产1台、托利多产1台）、炉体控制（1个炉顶温度、1个炉顶压力、4个预热带温度、4个煅烧带温度、4个冷却带温度、1个排灰温度、1个风机风压力、1个风机风流量，风机电机变频控制，出灰流量由调节阀控制；1期为工控机控制皿8公司PLC），2期为计算机系统控制（I/A系统）。3）化灰机用变频控制调节流量。4）料浆制备：有4组磨（每组1台棒磨机、1台球磨机），控制检测有10台山东潍坊皮带称配料、母液流量计2台（FOXBORO公司产）、2台污水槽用雷达液位计（VEGA产）、6台温度巡检仪（棒及球磨机主电机、轴承、传动系统）、16台润滑油压力表、16个温度测点、16个进出料侧高低压压力继电器等，每组磨控制用1套三菱PLC。通过皮带称下料（石灰石和焦碳或煤）及风机风流量主要控制石灰炉煅烧带温度及冷却带温度，1期炉控制计划改为计算机系统控制（I/A系统），出灰电动阀改为气动阀。因焦碳价高，现主要用煤做燃料，部分检测的炉温较规定的高2°C及有小波动。料浆制备基本实现自动控制，没实现磨机负荷、料浆成分分析控制。溶出车间：无预脱硅工序，主要检测控制有：稀释槽及后槽、溶出前槽、热水槽用5台雷达料位计；新蒸汽及二次蒸汽5台质量流量计（ROSEMONT公司）；冷却水用1台差压变送器，20台差压变送器（E+H公司）用于测量分离器、闪蒸槽、冷凝水罐、污水槽的液位；34台压力变送器（FOXBORO公司）用于测量压煮器、脉冲缓冲器、闪蒸槽、蒸汽管道的压力；60台压力表（econosto公司和上仪四厂）用于测量隔膜泵、压煮器、闪蒸槽、冷凝水罐、稀释槽的压力；2台出口冷凝水电导仪（ROSEMONT公司）；进脉冲缓冲器及进溶出后槽矿浆3台密度计用Cs137源，脉冲缓冲器6台料位开关用Co60源，第1到11级闪蒸槽料位为Cs137源，第12闪蒸槽料位为Co60源，放射仪表用德国BERTHOLD公司产品；46支铂电阻（上仪十七厂）用于测量压煮器顶及冷凝水、单管冷凝水、二次蒸汽。控制阀有：10台气动碟阀调节阀用于新蒸汽及二次蒸汽流量控制，蒸汽及冷凝水压力和流量控制；12台气动偏心旋转调节阀用于进溶出溶液流量、溶出前槽的液位、闪蒸槽液位、冷凝水罐液位、从赤泥洗液流量、单管冷凝水流量、合格及不合格水槽液位，4台电磁开关阀用于进或出脉冲缓冲器的压缩空气流量。稀释槽液位用变频泵控制，上述控制阀为上仪七厂产。用I/人控制系统。RP分析系统为实验阶段。沉降车间：沉浆槽1组为5个，4个投用1个备用，4台卧式过滤机，4台立式过滤机，主要检测控制有：10支热电阻（川仪十七厂）用于测沉浆槽、粗液槽、精液槽和热水槽温度，10台雷达料位计（天津天威公司）用于测沉浆槽、粗液槽、精液槽、石灰乳槽、苛化槽和热水槽料位，14台电磁流量计（FOXBORO公司）用于测赤泥浆液、粗液、碱性溶液和热水流量，8块压力表（上仪四厂）用于测赤泥浆液、粗液、碱性溶液压力，5台气动碟阀（上仪七厂）用于控制过滤粗液、碱性溶液和热水流量，5台扭矩变送器用于测耙机扭矩，液位控制用变频泵控制。分解车间：每组分解工序16支热电阻用于测分解槽分解液、热交换器循环水和浆液管出口温度，10台电磁流量计（FOXBORO公司）用于测精液、母液、循环水、空压机和真空泵轴封水流量，8台电动调节阀（上仪七厂）控制循环水、蒸汽流量，10台雷达料位计用于测精种槽、母液槽、溢流槽、碱液槽、热水槽和污水槽，1台密度计（Cs137源）测旋流器出口料浆密度，液位、流量控制用变频泵控制。分解系统的控制一般为单回路控制，没将分级的槽控制之间形成联锁控制。蒸发车间：16台差压变送器用于测1到6效、强制效蒸发器、冷凝水罐、闪蒸器液位，4台雷达料位计用于原液槽、合格水槽和污水槽液位，4台气动调节阀用于新蒸汽、1效料浆、2效料浆、6效料浆控制流量，2到6效、强制效蒸发器、原液槽、合格水槽和污水槽液位用变频泵控制，16支热电阻用于测1到6效、强制效蒸发器、冷凝水罐、闪蒸器及蒸汽温度，8台电磁流量计用于测蒸汽、蒸发器的原液和母液、冷凝水流量，2台电导仪用于测冷凝水电导率，3台密度计（Cs137源）测原液、1效出口和强制效出口溶液密度。蒸发系统的控制比较高，强制效蒸发器的出料密度测量不好用，准备拆除此密度计。焙烧车间：16台压力变送器用于测P01、P02、P03、C01、C02、C03、C04、K01、K02、T11、T12、V19、煤气总管、真空泵、过滤的空气、热水泵、滤液泵、浆液泵、高压水泵、污水泵、新蒸汽的压力，6台差压变送器用于测A02、P04的流量，2台阿牛巴流量计用于测煤气流量，8台涡街流量计用于测K01、K02、过滤的压缩空气、新蒸汽的流量，8台电磁流量计用于测K01、K02冷却水、过滤的热水槽新水、氢氧化铝料浆泵出口流量，1台氢氧化铝皮带称（德国SHENCK公司）、1台氧气分析仪（ROSEMOUNT公司）、1台CO分析仪（SATEKNIKAS公司），11支热电偶测温，20支热电阻测温，4台