氧化铝工艺讲座

利用粉煤灰生产氧化铝工艺讲座2012年1月讲座包括以下四个部分一、企业情况介绍二、我国氧化铝生产及铝土矿现状三、利用粉煤灰生产氧化铝的意义四、利用粉煤灰生产氧化铝工艺介绍一、企业情况介绍·内蒙古大唐国际再生资源开发有限公司于2007年7月26日成立，是由大唐能源化工有限责任公司、同方环境股份有限公司、北京国能智信投资有限公司、多伦县信远再生资源有限公司共同投资的股份制公司。·是大唐集团首家利用粉煤灰提取氧化铝、生产铝硅合金的有色冶金企业，也是我国粉煤灰综合利用的产业示范基地。·大唐国际批复定员1830人，其中在册员工644人，劳务派遣1186人。全公司人员平均年龄28岁。·承揽国家“十一五”科技支撑计划项目2项、国家“863”重大专项1项、内蒙古自治区重大科技攻关项目2项、呼和浩特市重大科技专项2项。·截至目前再生资源公司已获得省部级一等奖3项，二等奖1项，三等奖1项，取得9项自主知识产权专利，在国内核心期刊发表论文15篇、专著1篇，出版高校教材1本。·电解车间于2008年3月25日开工建设，20099月15日生产出第一批铝锭。设计产能12万吨/年。·炭素车间于2009年5月18日开工建设，于2011年2月15日转入生产管理。设计产能6万吨/年。·氧化铝车间于2009年4月开工建设，至2010年8月30日打通主要工艺流程。设计产能24万吨/年。·“十二五”期间，大唐集团规划建设两个“煤—电—灰—铝”一体化循环经济项目，争取达到年产270万吨氧化铝（135万吨电解铝）的总体规模。依托项目建设，确保实现“出精品、出人才、出效益”目标。其中再生资源公司将再建设50万吨/年氧化铝项目，配套2×35万千瓦自备电厂，并扩建托克托电厂五期工程2台60万千瓦级机组。二、我国氧化铝生产及铝土矿现状·2011年我国氧化铝产能达3320万吨，进口168万吨，世界产能8775万吨。·进口铝土矿4031.85万吨，对外依存度达60%以上。进口铝土矿主要来自印度尼西亚和澳大利亚。·我国铝土矿资源比较匮乏，截止2008年底基础储量约为8.73亿吨，静态保证年限仅有10年，且这些保有的铝土矿质量较差，加工困难、耗能大的一水硬铝石型矿石占全国总储量的98%以上，适于露采的铝土矿矿床也不多。为此，国内企业生产所用原材料多从国外进口，我国铝土矿对外依存度随之急剧上升。·按照国内目前的技术水平，生产1吨铝锭需要2吨氧化铝和4吨铝土矿，而2010年底我国的铝冶炼产能就已达到2300万吨，实际产量为1560万吨。由此推算，生产1560万吨铝锭则需要6240万吨铝土矿。·鉴于上述原因，开发非铝土矿资源生产氧化铝是保证我国氧化铝生产的必由之路，也是保证我国经济可持续稳定发展的战略需要。三、利用粉煤灰生产氧化铝的意义·可解决我国铝土矿资源日益短缺的问题。国内高铝煤炭储量十分丰富，远景资源量约1000亿吨，已探明储量为319亿吨。其中，粉煤灰中氧化铝含量在45%以上的煤炭资源主要分布在内蒙古中部的准格尔煤田。·具有可靠地技术保障。大唐集团与清华同方合作，经过八年的技术攻关和产业研究，探索并开发了具有自主知识产权的“高铝粉煤灰提取氧化铝联产活性硅酸钙”及“矿热法冶炼铝硅合金”工艺技术，形成了极具特色的“煤炭—电力—高铝粉煤灰—有色金属”循环经济产业模式。铝合金脱碱铝板、带、箔水泥硅钙渣氧化铝活性硅酸钙高填料文化用纸发电高铝煤炭电石渣粉煤灰PVC化工·基于对高铝粉煤灰物相组成与显微结构的深入研究，结合我国烧结法生产氧化铝的实践，大唐集团自主研究并开发了“预脱硅—碱石灰烧结法提取氧化铝多联产”工艺路线。四、利用粉煤灰生产氧化铝工艺介绍·本节内容按工艺流程进行介绍，对辅助工艺系统不做详细介绍。1、粉煤灰贮仓及输送工序·工艺流程图（见下页）·工艺技术指标：氧化铝含量≥45%；铝硅比（A/S）≥0.8。厂外转运站胶带输送机1#转运站胶带输送机2#转运站胶带输送机3#转运站胶带输送机粉煤灰贮仓螺旋输送机机大倾角输送机粉煤灰预调配S-1斗提机螺旋输送机2、粉煤灰预调配工序·工艺流程图（见下页）·工艺技术指标：粉煤灰浆液固含：350-400g/l；NaOH浓度：150-170g/l（以Na2O计）；粉煤灰浆液苛碱含量：140-160g/l（以Na2O计）。不合格矿浆4个下料漏斗4台电子皮带秤4台调配槽2台合格料浆槽3台矿浆泵粉煤灰预脱硅工序循环母液槽70℃碱液4台棒阀3、粉煤灰预脱硅工序·工艺流程图（见下页）·反应原理：SiO2（glass）+2NaOH=Na2SiO3+H2O·工艺技术指标：脱硅温度：130-140℃；脱硅时间：0.5-2h；脱硅液SiO2含量≥45g/l；脱硅粉煤灰铝硅比（A/S）≥1.8。4、粉煤灰分离洗涤工序·工艺流程图（见下页）·工艺技术指标：粉煤灰洗涤用水：0.7t-水/t-粉煤灰；洗后粉煤灰Na2O含量≤6.0%；进料温度≥85℃；脱硅液浮游物含量≤5.0g/l。5、活性硅酸钙制备工序·工艺流程图（见下页）·采用石灰乳苛化生产微粉硅酸钙技术。·工艺技术指标：CaO与SiO2质量比：0.8～0.9；反应温度：95±5℃；反应时间：0.5-1h；活性硅酸钙附水≤65％；三级滤饼Na2O含量≤1.5%。6、活性硅酸钙烘干工序·工艺流程图（见下页）·采用闪蒸干燥机和回转干燥煅烧机两段烘干技术。·工艺技术指标：活性硅酸钙质量：SiO2≥48％，CaO≥45％，Na2O≤0.2％，灼减≤3％。缓冲仓喂料机闪蒸干燥机布袋除尘器转筒烘干机冷却器活性硅酸钙贮仓制备来的湿硅酸钙热风炉螺旋泵燃气站来的煤气鼓风机鼓风机引风机热风炉燃气站来的煤气鼓风机鼓风机布袋除尘器引风机罗茨风机包装机堆栈冷却进水冷却回水罗茨风机布袋除尘器引风机外卖尾气外排尾气外排尾气外排7、生料浆制备工序·工艺流程图（见下页）·工艺技术指标：碱比：0.95～1.02；钙比：2.09～2.15；含水率：≤41％；细度：＋200＃≤14％；铁铝比：0.06±0.02。胶带输送机碳酸钠或苛化渣液管硅钙渣洗涤石灰石仓无烟煤仓粉煤灰仓铝土矿仓皮带输送机管磨机直线振动筛缓冲槽电石渣仓皮带输送机电石渣槽去生料浆调配8、生料浆调配工序·工艺流程图（见下页）·工艺技术指标：碱比：0.95～1.01；钙比：1.95～1.99；含水率：≤41％；细度：＋200＃≤14％；铁铝比：0.08±0.02。三次调配来生料浆磨制生料浆分配槽料浆调配槽分配槽合格料浆槽柱塞泵去回转窑9、煤粉制备工序·工艺流程图（见下页）·工艺技术指标：入磨最大料度≤50mm；入磨最大水份≤8%；出磨煤粉细度+160目筛≤14%；出磨煤粉水分≤3.0%（全水）；灰分≤15%。原煤胶带机原煤仓耐压称重给煤机辊式磨袋式除尘器煤粉仓环状天平计重器罗茨风机窑头燃烧器氮气扁布袋除尘器煤磨风机10、熟料烧成工序·工艺流程图（见下页）·熟料烧结的目的就是要使原料中的Al2O3转变成易溶于水或稀碱溶液的化合物（Na2O·Al2O3），而使SiO2、Fe2O3和TiO2等杂质转变为不溶于水或稀碱溶液的2CaO·SiO2、Na2O·Fe2O3和CaO·TiO2等化合物，以便在下一步溶出过程中将有用成分与有害杂质分离出来。10、熟料烧成工序·主要工艺技术指标碱比：0.95-1.0；钙比：1.9-2.0；Al2O3标准溶出率≥93%；Na2O标准溶出率≥95%；容重：1.15-1.25kg/l。回转窑静电除尘器旋风除尘器脉冲除尘器回转窑回转窑拉链输送机罗茨风机螺旋泵烟囱引风机螺旋泵罗茨风机罗茨风机罗茨风机去熟料中碎金属补偿器来自生料浆调配表示主物料流程表示气体流程TE排气排气进入煤粉制备内蒙古大唐国际再生资源开发有限公司熟料烧结系统图第张比例共张数量材料日期日期审核制图11、熟料溶出工序·工艺流程图（见下页）·采用筒形溶出器+棒磨机的两段逆流溶出技术。·一段溶出浆液工艺技术指标：Al2O3含量≥65g/l；苛性比（αK）：1.1-1.4；固含≤30g/L；一段氧化铝溶出率≥60%；一段氧化钠溶出率≥80%。11、熟料溶出工序·二段溶出浆液工艺技术指标：固含：300-400g/L；细度（D50）：25-35微米。调配混均槽一二段脱硅硅钙渣洗涤溶出浆液槽二段溶出浆液槽粗液槽棒磨机筒形溶出器熟料仓沉降槽胶带输送机硅钙渣二次洗液蒸发槽罐区热水污水槽絮凝剂溶出调配液槽水旋器部分碳分母液、AH成品过滤洗液、硅钙渣洗液、种分母液12、硅钙渣分离洗涤工序·工艺流程图（见下页）·工艺技术指标：末次沉降槽底流液固比（L/S）≤2.5；其它沉降槽底流液固比（L/S）≤2.0；沉降槽温度≥90℃；沉降槽溢流浮游物≤0.2g/L。一洗三洗二洗脱碱棒磨机底流泵底流泵底流泵底流泵热水槽溶出器硅钙渣压滤13、硅钙渣压滤工序·工艺流程图（见下页）·脱碱反应：硅钙渣的主要成分为硅酸二钙和二次反应生产的钠硅渣等。其中碱主要以化合碱形式存在于钠硅渣中。脱碱槽中所发生的化学如下：NaO·Al2O3·1.7SiO2·H2O+Ca（OH）2→CaO·Al2O3·xSiO2·yH2O+NaOHNa2CO3+Ca（OH）2=CaCO3↓+2NaOH13、硅钙渣压滤工序·工艺技术指标压滤机滤液浮游物≤2g/L；压滤机滤饼附水≤30％；硅钙渣含碱≤0.6％；电石渣加入量：8％～12％。压滤机滤液槽底流浆液槽1#2#3#5#4#硅钙渣浆液硅钙渣浆液四洗沉降槽硅钙渣洗涤示意阀门14、一二段脱硅工序·工艺流程图（见下页）·熟料溶出粗液，加入钠硅渣种子和种分母液，利用套管预热器进行一段脱硅。一部分滤液经精滤后送种子分解。另一部分精液加入石灰乳经深度常压脱硅精滤后送碳分分解，产品作为种子分解的晶种。·主要技术指标：一段脱硅温度145℃；一段脱硅液硅量指数为200-300；二段脱硅硅量指数650-1100。粗液槽（2个）熟料溶出粗液种分母液钠硅渣浆液套管预热器（内3-φ159×8，外φ480×10）保温罐(5个)一级料浆自蒸发器二级料浆自蒸发器三级料浆自蒸发器一段缓冲槽新蒸汽冷凝水自蒸发器套管预热器（内3-φ159×8，外φ480×10）套管预热器（内3-φ159×8，外φ480×10）硅钙渣洗涤新蒸汽冷凝水罐新蒸汽冷凝水自蒸发器罐冷凝水罐蒸发站氢氧化钠蒸发预脱硅新蒸汽冷凝水回电厂或硅钙渣洗涤一段脱硅沉降槽一段溢流槽一段叶滤机一段精液槽种子过滤二段脱硅反应槽二段脱硅沉降槽二段溢流槽二段叶滤机二段精液槽碳酸分解转鼓过滤机液封槽滤液槽底流槽滤渣槽浆液槽生料浆磨制转鼓过滤机液封槽滤液槽底流槽石灰乳制备石灰乳槽15、碳酸化分解工序·工艺流程图（见下页）·碳分原理：2NaAl(OH)4+CO2=2Al(OH)3+Na2CO3+H2O·主要技术指标：碳分分解率88%；二氧化碳浓度≥38%；碳分温度≥85℃。1#碳分槽2#碳分槽3#碳分槽4#碳分槽5#碳分槽6#碳分槽7#碳分槽8#碳分槽9#碳分槽10#碳分槽二段脱硅液种子过滤沉降槽溢流水力旋流器CO2气体底流底流蒸发槽罐区各碳分槽溢流压缩空气压缩空气各碳分槽各碳分槽16、种子过滤工序·工艺流程图（见下页）·主要技术指标：立盘过滤机进料温度50～55℃；滤饼含附液率≤20%；母液浮游物含量≤2g/L；种子过滤进料固含～500g/l。3号立盘过滤机1号立盘过滤机分解分级来浆液成品过滤来化学清洗液与蒸发槽罐区来热水真空受液槽气液分离器真空受液槽气液分离器锥形母液槽（种分）锥形母液槽（碳分）真空泵种分母液槽碳分母液槽泵送至碳酸化分解泵送至分解分级分解槽泵送至孰料溶出调配槽泵送至一二段脱硅120㎡板式换热器（种分）晶种槽（碳分）溢流槽去分解分级成品过滤来化学清洗液与蒸发槽罐区来热水（碳分）晶种槽去分解分级一二段脱硅来一段脱硅精液17、种子分解工序·工艺流程图（见下页）·反应原理：NaAl(OH)4+xAl(OH)3(晶种)=(x+1)Al(OH)3+NaOH·主要技术指标：分解首槽温度59～61℃；分解末槽温度50～55℃；分解时间≥45～50h；分解产出率55kg/m3-精液。种子过滤晶种槽来浆液管网来压缩空气种子