氧化铝厂工艺知识简介

氧化铝厂工艺知识简介日期：2012/05氧化铝厂第一页，共五十八页。生产氧化铝的原理和方法

到现在为止，已经提出了很多从铝矿石或其它含铝原料中提炼氧化铝的方法，但由于技术上和经济的种种原因，有的方法已经被淘汰，有的则还处于试验研究阶段，故目前用于工业生产的只有少数几种方法。生产氧化铝的方法大致可分为四类：碱法、酸法、酸碱联合法与热法。目前工业上几乎全部是采用碱法生产。第二页，共五十八页。碱法生产用碱法生产氧化铝时，是用碱（氢氧化钠或碳酸钠等）处理铝矿石，使矿石中的氧化铝变成可溶于水的铝酸钠。矿石中的铁、钛等杂质和绝大部分的硅则成为不溶解的化合物。把不溶解的残渣（由于被氧化铁染成红色，故成为赤泥）与溶液分离，经洗涤弃之或综合处理。将纯净的铝酸钠溶液进行分解以析出氢氧化铝，经分离、洗涤和煅烧后，便可获得氧化铝产品。分解母液则循环使用来处理另一批铝矿。碱法有拜耳法、烧结法及拜耳—烧结联合法等多种流程。第三页，共五十八页。拜耳法生产所谓的拜耳法生产是直接用含有大量游离NaOH的循环母液处理铝矿石，以溶出其中的氧化铝而获得铝酸钠溶液，并用加晶种分解的方法，使溶液中的氧化铝成为氢氧化铝结晶析出。种分母液经蒸发后返回用于浸出铝土矿。拜耳法生产比较简单，能耗低，产品质量好，处理高品位铝土矿时，产品成本也低。目前全世界90%以上的氧化铝是用拜耳法生产的。但此法不能处理铝硅比较低的矿石（A/S低于7以下）我厂采用的是拜耳法生产工艺。第四页，共五十八页。氧化铝拜耳法生产的两个主要原理拜耳法包括两个主要过程，也就是拜耳提出的两项专利。一是他发现Na2O与Al2O3分子比为1.8的铝酸钠溶液在常温下，只要添加氢氧化铝作为晶种，不断搅拌，溶液中的Al2O3便可以呈氢氧化铝徐徐析出，直到其中Na2O:Al2O3分子比提高到6为止。这也就是铝酸钠溶液的晶种分解过程。另一项是他发现，已经析出了大部分氢氧化铝的溶液，在加热时，又可以溶出铝土矿中的氧化铝水合物，这也就是利用种分母液溶出铝土矿的过程。交替使用这两个过程就能够一批批的处理铝土矿，从中得出纯的氢氧化铝产品，构成所谓拜耳法循环。第五页，共五十八页。氧化铝拜耳法生产过程化学分析兆丰铝业氧化铝厂采用拜尔法生产工艺。高温和高浓度的铝酸钠溶液处于介稳状态，而在温度和浓度降低时则自发分解析出氢氧化铝沉淀Al2O3·H2O+2NaOH+2H2O=2NaAl(OH)4NaAl(OH)4=Al(OH)3+NaOH第六页，共五十八页。氧化铝厂生产流程简介现在，让我们对氧化铝厂的生产流程作大体的了解进入流程第七页，共五十八页。生产车间的主流程介绍从现在开始，我们对生产车间的主体流程进行介绍生产车间大致分为六道工序，即原料、溶出、沉降、分解、蒸发、焙烧以上6道工序

第八页，共五十八页。原料车间工艺描述主要包括铝矿卸矿及破碎、均化堆场及输送、石灰卸灰、石灰仓及石灰消化、原料磨等工序。原料运输：从矿山由汽车运来的粒度小于150mm的铝土矿，运往本车间原料堆场，通过堆场的抓斗、板式输送机出料，用胶带输送机送往破碎站，将铝土矿破碎到25mm以下，破碎后的矿石经胶带输送机送到均化堆场。混匀后的铝土矿用桥式双斗轮取料机、胶带输送机送往磨矿工序，在胶带输送机的运输途中对铝土矿进行检测分析，了解入磨铝土矿的化学成份和检查混匀效果。

第九页，共五十八页。原料车间干法铝矿输送系统铝矿仓板式取料机1#皮带2#皮带3#皮带均化库取料机4#皮带5#皮带6#皮带7#皮带8#皮带磨前仓棒磨机9#皮带短路流程第十页，共五十八页。

外购石灰由汽车运进厂，卸入石灰仓，经胶带输送机送往原料磨及石灰消化工序。液体烧碱由汽车槽罐运进厂内蒸发车间，用专用的卸碱装置卸入液体补碱槽，然后用泵送往循环母液调配槽。第十一页，共五十八页。石灰消化从石灰仓运来的石灰卸入本工序的石灰缓冲仓内，经溜槽后直接进入化灰机。在消化工序，石灰和水同时加入化灰机，化灰机排出的石灰乳流入石灰乳槽，由泵送往沉降车间控制过滤、蒸发排盐苛化等各用点，消化渣用汽车送往堆场堆存。第十二页，共五十八页。矿浆磨制从均化库来的铝土矿和石灰仓运来的石灰，经胶带输送机用卸料小车分别送入各自的磨头仓，铝矿及石灰磨头仓底部出料设有电子皮带秤计量装置，按规定的配料比与经过计算的循环母液加入磨机。磨矿过程采用一段棒磨开路、二段球磨与水力旋流器分级闭路的两段磨矿流程，磨制合格的原矿浆送往原矿浆槽第十三页，共五十八页。原料主要工艺技术条件铝矿进厂粒度小于150mm原矿破碎后粒度小于25mm堆场存量40kt铝矿堆高10m堆场贮存时间15天左右石灰消化率88%石灰渣含水率20%石灰乳CaO浓度180g/l磨矿产品细度小于500u100%小于315u98.75%小于63u60%-70%石灰添加量按[C/T]=1.0,[C/S]=2.0第十四页，共五十八页。溶出车间工艺描述溶出工序主要包括:高压泵房、常压脱硅、溶出及稀释、溶出酸洗、溶出区域管网等工序。由原料磨工序送来的原矿浆进入料浆预脱硅槽，进行加热预脱硅，然后用压力为6.0MPa-6.8MPa的高压隔膜泵送入溶出系统，料浆首先经脉冲缓冲器进入6级用二次蒸汽间接加热的单套预热器，温度从87度预热到174度，再经过第二台脉冲缓冲器进入四级用二次蒸汽间接加热的压煮器加热至220度左右，随后进入反应压煮器中用高压新蒸汽（压力6.1MPa，温度290度）间接加热到260度，最后用保温压煮器保温停留60分钟，使矿石中的氧化铝在此溶出条件下充分溶出。第十五页，共五十八页。溶出矿浆经十级矿浆自蒸发器闪蒸，使温度从260度降至126度，十级自蒸发器产生的二次蒸汽分别进入相应的一至十级预热器中，用来预热矿浆，末级自蒸发器出来的矿浆与一洗沉降槽来的洗液在稀释槽内汇合，稀释后铝酸钠溶液Na2Ok168g/l，然后用泵送往溶出后槽停留4小时，以便脱除溶液中的硅、铁、锌等杂质，再用出料泵送往赤泥沉降车间。溶出新蒸汽冷凝水进好、坏水自蒸发器降温，温度从275度降至158度，压力从6.1MPa降为0.6MPa，产生的二次蒸汽进入氧化铝厂管网供蒸发、苛化、氢氧化铝洗水加热、热水站、化学清洗液加热等工序使用，新蒸汽冷凝水送回热电厂。溶出工序冷凝器下水，温度60度左右，送热水站制备生产所需的热水。第十六页，共五十八页。溶出主要工艺技术条件预脱硅温度大于100度脱硅固含300g/l预脱硅时间10h隔膜泵工作压力6.0MPa-6.8MPa隔膜泵工作温度92-95度溶出反应温度260度溶出预热温度210度保温溶出时间45min第十七页，共五十八页。溶出新蒸汽：6.1MPa、温度270-310度（过热蒸汽矿石中氧化铝相对溶出率大于92%溶出液Rp大于1.17溶出机组运转率大于93%新蒸汽冷凝水含碱小于10mg/l稀释料浆苛性碱浓度Na2Ok165-170g/l稀释料浆温度107度，最大110度第十八页，共五十八页。沉降工艺描述主要包括赤泥分离及洗涤、絮凝剂制备、热水站、赤泥泵站、赤泥输送、赤泥堆场、控制过滤等工序。由溶出车间送来的稀释矿浆进入18*16m的高效深锥分离沉降槽，分离沉降槽溢流即粗液用溢流泵送往控制过滤的立式叶滤机，在此加入少量石灰乳作为助滤剂。叶滤机滤液成为精液，经精液槽再用泵送往分解车间。叶滤机的滤饼流入滤饼槽加上二次洗液用泵送到二次洗涤沉降槽的混合槽。分离沉降槽底流及二洗沉降槽溢流混合后经底流泵送往一洗沉降槽。第十九页，共五十八页。一洗沉降槽的溢流称为赤泥洗液或一次洗液送往溶出车间稀释槽。一次洗液沉降槽底流送二洗，赤泥共4次洗涤并留有5次洗涤的位置，设计采用反向洗涤流程。最后一次洗涤沉降槽底流送到赤泥反应槽，采用加铝技术，在反应槽赤泥经剪切搅料降低浓度后，赤泥浆液用高压泵送往赤泥堆场。赤泥沉降分离车间设有絮凝剂制备工序，固、液体合成絮凝剂在此经溶解、调配后用计量泵送往相应的沉降槽。第二十页，共五十八页。沉降主要工艺技术条件沉降分离温度100-105度分离底流固含38%-42%分离溢流固含200mg/l洗涤底流固含46%-48%一洗溢流温度90度弃赤泥附碱Na2OT小于5kg/t-干赤泥石灰乳加入量0.4%精液浮游物小于15mg/l液滤机滤液温度100-105度

第二十一页，共五十八页。分解车间工艺描述主要包括：精液热交换、分解分级、种子过滤等工序。由沉降控制过滤来的精液温度约95度，进入一级板式热交换器与分解母液进行热交换。精液从一级板式热交换器出来后再进入二级板式热交换器与冷却水进行热交换，分解母液温度从50-55度升高到85-87度后，送到蒸发车间原液槽。冷却水从35度升至48度，送往循环水系统。第二十二页，共五十八页。从95-100度降至60-62度的精液送到种子过滤机去冲滤饼，即晶种。晶种与精液在晶种槽混合并调整固含约800g/l，经晶种泵送到分解槽系列的1#、2#槽。物料从首槽靠槽间的未差逐级自流到15#分解槽，15分解槽做料浆缓冲槽，多余的浆液用小循环泵返回到14#槽。分解时间48小时左右，为提高精液产出率，设有分解中间降温板式装置。第二十三页，共五十八页。氢氧化铝浆液从14#分解槽上部自流到种子过滤。浆液经立盘过滤机分离，滤饼卸入晶种槽中，分解母液经真空受液槽分离后进入到母液澄清槽中，母液在澄清槽中进一步澄清使溶液中的固体悬浮物降到2g/l以下。澄清槽溢流进入平底母液槽，经母液泵送到板式热交换器提高温度后在送到蒸发车间。另有部分母液经泵送往分解分级系统，澄清槽底流经泵送到种子过滤溢流槽，经泵送回15#分解槽。用液下泵从13#分解槽顶部抽出部分浆液用分解母液稀释后进入水利旋流器进行分级，粗颗粒进入旋流器底流经母液稀释后自流到成品过滤饲料槽，旋流器溢流仍然返回到13#分解槽中。第二十四页，共五十八页。分解主要工艺技术条件分解首槽温度60-62度分解首槽固含800晶种应具有的质量附液率小于20%粒度：小于45u7%-15%分解槽容许搅拌装置停电时间小于30min精液产出率大于85kg/m3精液分解时间大于48小时分解末槽温度48-50度第二十五页，共五十八页。水力旋流器进料固含325-550g/l水力旋流器进料压力0.1-0.12MPa水力旋流器底流固含780g/l最大794g/l水力旋流器底流粒度-44u2%-8%立盘过滤机进料温度48-50度母液浮游物含量小于2g/l滤饼含水率小于20%过滤机进料固含650-780g/l第二十六页，共五十八页。焙烧工艺描述主要包括氢氧化铝产品过滤及洗涤、氢氧化铝仓、氢氧化铝焙烧、氧化铝输送、氧化铝仓及包装堆栈等工序。由分解分级来的氢氧化铝浆液经氢氧化铝贮槽，用泵送水平盘式过滤机，对氢氧化铝进行分离及洗涤，洗涤后滤饼含水率6%，用胶带输送机将其送往焙烧炉喂料箱或氢氧化铝仓，过滤后母液送种子过滤的锥形母液槽，氢氧化铝洗液送赤泥洗涤工序。第二十七页，共五十八页。从氢氧化铝成品过滤或氢氧化铝仓来的氢氧化铝卸入焙烧工序的50m3喂料箱内，含水率6%的氢氧化铝经胶带输送机、螺旋喂料机送入文丘里干燥机，在文丘里干燥器内，氢氧化铝附水被烘干，干燥后的氢氧化铝被气流带入第一级旋风预热器中，烟气和干燥的氢氧化铝在此进行分离，一级旋风出来的氢氧化铝进入第二级旋风预热器，并与热分离器来的温度约1100度的烟气混合进行热交换，氢氧化铝的温度达到320-360度，结晶水基本脱除，预焙烧过的氧化铝在二级旋风预热器内与烟气分离进入焙烧炉的锥底内，焙烧炉所用的燃烧空气经预热到600-800度从焙烧炉底部进入，燃料、预焙烧的氧化铝及热空气在炉底充分混合并燃烧，氧化铝的焙烧在炉内约1.4s的时间内完成。第二十八页，共五十八页。焙烧好的氧化铝和热烟气在热分离器中分离。热烟气经上述的两级旋风预热器，文丘里干燥器与氢氧化铝进行热交换后，温度降为145度进入电收尘器，净化后的烟气用排风机送烟囱排入大气。热分离器出来的氧化铝经两段冷却后温度降至80度，第一段冷却采用四级旋风冷却器，在四级旋风冷却的过程中，氧化铝温度从1050度降为260度，第二段冷却采用沸腾床冷却机，用水间接冷却，使氧化铝温度从260度降为80度。从沸腾床冷却出来的氧化铝用风动溜槽送入氧化铝贮仓，经包装后外销。第二十九页，共五十八页。第三十页，共五十八页。第三十一页，共五十八页。第三十二页，共五十八页。第三十三页，共五十八页。第三十四页，共五十八页。第三十五页，共五十八页。第三十六页，共五十八页。第三十七页，共五十八页。第三十八页，共五十八页。焙烧主要工艺技术条件成品过滤平盘过滤机进料温度48-50度平盘过滤机进料固含780g/l平盘过滤机洗水加入量0.75t/t-Al2O3洗水温度大于85度滤液悬浮物含量小于2g/l滤饼含水率小于6%第三十九页，共五十八页。气态悬浮焙烧炉焙烧炉产能1400t/d焙烧炉产能调低率容许50%电耗小于18kWh/t-Al2O3排出废气温度145-160度烟囱出口含尘量小于50mg/Nm3焙烧过程中-45u细粒子增加量2%-3%焙烧产品质量a-Al2O3含量5-20%灼减0.8-1.0%容量0.90-1.05g/cm3比表面积（BET）50-70m2/g粒度分布-45u小于12%第四十页，共五十八页。蒸发工艺描述主要包括：蒸发站、蒸发原液及水洗、循环母液贮槽、排盐苛化、液体碱贮槽、蒸发酸洗、蒸发区域管网等工序。经分解板式热交换器提温后的分解母液（本车间称为蒸发原液）进入蒸发车间的锥形母液槽，原液槽锥底沉积的氢氧化铝细颗粒用料浆泵送回分解车间过滤处理。原液槽中大部分母液（约78%）用蒸发进料泵送入V效，VI效蒸发器的循环泵入口，V效、VI效分离器的蒸发原液进料量相同。另有22%左右的原液用泵送至循环母液调配槽中配制循环母液。第四十一页，共五十八页。蒸发站由一组六效降膜蒸发器和一台强制循环结晶蒸发器及三级闪蒸组成，蒸发器采用逆流流程，母液由末效逐级送到前效蒸发、最后到I效。I效蒸发器出料温度约140度，此溶液进入三级闪蒸系统，逐级闪蒸降温，三闪出料温度92度左右，三闪出料即为蒸发母液，送往循环母液调配槽制备循环母液，循环母液为Na2Ok245g/l,Na2Oc/Na2OT小于8.5%，温度大于90度。第四十二页，共五十八页。强制循环结晶器可根据循环母液中Na2Oc浓度高低间断运行，当开启强制效结晶器时，三闪出料部分母液进强制效，蒸浓到Na2Ok320g/l以上，并从盐沉降槽底流引入部分Na2CO3固体颗粒做晶种，温度控制在103度，加热蒸汽用I效产生的部分二次汽做热源，控制好结晶条件，强制效中母液析出的碳酸钠主要为颗粒粗大，均匀、沉降及过滤性能较好的无水碳酸钠，结晶器出料去盐沉降槽，盐过滤机，经过滤后的Na2CO3滤饼经苛化槽。苛化料浆经过滤，滤饼送赤泥沉降车间的二洗沉降槽，滤液送循环母液调配槽。强碱液亦可返回三闪，经闪蒸后循环母液调配槽制备循环母液。生产补碱用NaOH浓度大于42%的液体苛性碱，循环母液贮槽区域设有补碱设施。第四十三页，共五十八页。蒸发主要工艺技术条件蒸发机组蒸水能力220t/h蒸发原液温度85度新蒸汽压力0.45-0.55MPa新蒸汽温度170-210度循环母液温度90度二次蒸汽冷凝水温度76度最大含碱量小于20mg/l循环母液Rp0.593循环母液碳碱浓度Na2Oc/Na2OT小于8.5%第四十四页，共五十八页。以上是我厂的流程简介，下面介绍一些氧化铝厂的经济技术指标第四十五页，共五十八页。产量的估算Al2O3产量=下矿量×A%矿×η实×（1-5%）×（1-5%）式中：A%矿——铝土矿中氧化铝含量%η实——铝土矿的实际溶出率%5%——分别为铝土矿的含水率和氧化铝生产过程损失。氧化铝总回收率第四十六页，共五十八页。溶出率的计算实际溶出率理论溶出率%假定在理想溶出条件下，赤泥中的=1，此时计算的溶出率为理论溶出率。

第四十七页，共五十八页。相对溶出率第四十八页，共五十八页。矿耗=1/｛A%矿×η实×（1-5%）×（1-5%）｝或=式中：A%矿——铝土矿中氧化铝含量%η实——铝土矿的实际溶出率%1——表示1吨氧化铝5%——分别为铝土矿的含水率和氧化铝生产过程损失。

第四十九页，共五十八页。碱耗:指每生产1吨氧化铝需消耗的碱质量。生产中碱耗的计算①弃赤泥化损碱N化=G弃赤泥×N弃赤%或＝G弃赤泥×N/S×S赤%或=矿石和石灰中得总硅量×N/S式中:N化——氧化钠的化学损失kg.Na2O/t.Al2O3G赤——每吨氧化铝所生产的赤泥量kg/t.Al2O3N弃赤——弃赤泥含碱量%第五十页，共五十八页。②赤泥附损的计算

N附=G弃赤泥×L/S×NT式中：N附赤—弃赤泥附液损失碱，kg.Na2O/t.Al2O3—弃赤泥附液密度，近似为1。L/S—末次洗涤底流液固比（此时理解为单位重量固相所含有液相量）G弃赤泥—每吨铝土矿所生产的赤泥量kg.Na2O/t.Al2O3NT—弃赤泥附碱中含碱量%第五十一页，共五十八页。③氢氧化铝带走碱损失：（以生成1吨Al2O3计）NAH=1529.41×（Na1+Na2）×0.01式中：NAH—氢氧化铝中带走的碱损失，kg.Na2O/t.Al2O31529.41—1吨氧化铝析合氢氧化铝的量kg根据2Al(OH)3=Al2O3.3H2O156：10254

AH：1000有如下关系式：156：102=AH：1000所以AH=15