氧化铝生产工艺及设备选型-1128

氧化铝生产工艺及设备选型•氧化铝生产概述•铝是地壳里含量最丰富的金属元素（8.7%）•铝是两性氧化物•我国铝土矿资源的特点：高铝高硅中低品位；一水硬铝石氧化铝生产工艺及设备选型•我国氧化铝工业•1、我国氧化铝工业的发展•从无到有、从小到大•山东铝厂、郑州铝厂、贵州铝厂、山西铝厂、中州铝厂、平果铝厂•魏桥铝厂、信发铝厂、开曼铝厂、兴安化工。。。。。氧化铝生产工艺及设备选型•主要技术成就•独创的混联法工艺•烧结法熟料强化烧结技术•烧结法熟料溶出技术•粗液脱硅技术•拜耳法强化溶出技术氧化铝生产工艺及设备选型•我国氧化铝工业存在问题•生产方法为流程复杂的混联联合法和烧结法•生产规模小，技术装备落后•能耗高、生产成本高•氧化铝质量不高•工艺流程长，建设投资大氧化铝生产工艺及设备选型•氧化铝质量标准•一级品：•中间状氧化铝：介于面粉状和砂状之间•为什么要生产砂状氧化铝？•砂状氧化铝的标准是什么？氧化铝生产工艺及设备选型•氧化铝生产方法•碱法•酸法•酸碱联合法•热法氧化铝生产工艺及设备选型•碱法生产：•拜耳法•烧结法•拜耳烧结法氧化铝生产工艺及设备选型•拜耳法•由法国人拜耳发明的生产氧化铝的方法•它适合处理高铝低硅铝土矿•拜耳法的两大过程：溶出和分解•拜耳法的实质：•Al2o3.(1或3)+NaoH=NaAl(OH)4氧化铝生产工艺及设备选型•拜耳法的特点：•适合处理高铝硅比的铝土矿•流程简单，能耗低，成本低•产品质量好，纯度高氧化铝生产工艺及设备选型•烧结法氧化铝生产工艺及设备选型•联合法氧化铝生产工艺及设备选型•铝土矿的化学组成•主要成分：铝、硅、铁、钛•微量成分：钙、镁、硫、镓、钒、铬、磷氧化铝生产工艺及设备选型•ak•ap氧化铝生产工艺及设备选型•循环效率•计算公式•表示1吨氧化钠在一次循环中所能生产出的氧化铝的量•是分析拜耳法的作业效果和改革途径的重要指标氧化铝生产工艺及设备选型•拜耳法工艺流程氧化铝生产工艺及设备选型•原料车间•工作：矿浆制备•矿浆制备：就是把拜耳法生产氧化铝的原料（铝土矿、石灰、母液）按一定的比例配制成化学成分、物理性能都符合溶出要求的矿浆•氧化铝生产工艺及设备选型•矿浆要求：•细度•一定的配比和混和均匀氧化铝生产工艺及设备选型•主要技术指标：•铝硅比•细度•液固比（固含）•钙含量•循环母液浓度•配料分子比（计算）氧化铝生产工艺及设备选型•什么叫固含？•固含与密度的区别？氧化铝生产工艺及设备选型•矿浆制备中为什么要配钙？氧化铝生产工艺及设备选型•消除铝土矿中氧化钛的不良影响•提高溶出速度•促进针铁矿向赤铁矿转变，改善沉降性能（针铁矿2~6微米；赤铁矿10~25微米）•降低碱耗（钙与硅反应生成铝硅酸钙，减少铝硅酸钠的生成）•消除杂质氧化铝生产工艺及设备选型•计算题•1吨铝土矿制备成矿浆，配钙按10%添加，要求矿浆固含为370g/L，问要添加多少方母液？假如母液Nk为240g/L，ap为0.55；铝土矿铝含量为60%，绝对溶出率为75%，请不二次配碱溶出后的理论ap为多少？氧化铝生产工艺及设备选型•设备•输送设备•破碎设备•除尘设备•分级设备储存设备氧化铝生产工艺及设备选型•输送设备•天车•板式给料机•输送皮带•堆料机•取料机•皮带秤•各类泵氧化铝生产工艺及设备选型•破碎设备•中碎机•细碎机•鄂式破碎机•石灰消化机•棒磨•球磨氧化铝生产工艺及设备选型•除尘设备•除尘器氧化铝生产工艺及设备选型•分级设备•振动筛•水力旋流器氧化铝生产工艺及设备选型储存设备•原矿槽•均化堆场•矿石仓•石灰仓•各种槽体氧化铝生产工艺及设备选型•设备选型•依据设计产能计算出小时产能，根据小时产能、国际国内设备制造情况，选择相符合的设备产能和设备数量•简单推算：氧化铝生产工艺及设备选型•溶出•目的就是将铝土矿中的氧化铝水合物溶解成铝酸钠溶液•溶出效果好坏直接影响拜耳法生产氧化铝的技术经济指标氧化铝生产工艺及设备选型•溶出的主要技术条件和经济指标：•溶出温度•溶出时间•溶出率•碱耗•汽耗氧化铝生产工艺及设备选型•溶出反应：•Al2o3.(1或3)+NaoH=NaAl(OH)4氧化铝生产工艺及设备选型•溶出率•实际溶出率•理论溶出率•相对溶出率氧化铝生产工艺及设备选型•赤泥产出率•铝土矿中的硅含量与赤泥中的硅含量的比值•碱耗•生产1吨氧化铝造成氧化钠或氢氧化钠的损失量氧化铝生产工艺及设备选型•造成碱耗的原因：•生产过程中的跑冒滴漏•成品氧化铝带走氧化钠•在溶出过程中二氧化硅与氢氧化钠反应生成含水铝硅酸钠，理论上1公斤的二氧化硅会造成0.608公斤的氧化钠的损失（实际碱耗低于理论值，主要原因是在不同的溶出条件下，不是全部二氧化硅都参与反应；石灰的加入也降低了碱耗）氧化铝生产工艺及设备选型•赤泥附液带走氧化钠氧化铝生产工艺及设备选型•影响铝土矿溶出过程的因素•温度•搅拌强度•母液碱浓度•配料分子比•矿石细度•溶出时间氧化铝生产工艺及设备选型•生产中含硅矿物的危害：•引起氧化铝和氧化钠的损失•硅进入成品影响成品的质量•钠硅渣在设备和管道上结疤，影响传热系数，增加能耗和清理工作量•大量钠硅渣的生成增大赤泥量，形成极为细小的悬浮体，不利于赤泥的分离和洗涤氧化铝生产工艺及设备选型•含铁矿物在溶出过程中的行为•铝土矿中的铁常以氧化物的形态存在，我国铝土矿的铁主要以赤铁矿的形式存在氧化铝生产工艺及设备选型•含硫矿物在拜耳法生产中危害：•铝土矿中80%~90%的硫以硫化铁的形态存在氧化铝生产工艺及设备选型•溶出工艺：•德国的多管单流法溶出装置•匈牙利多管多流溶出装置•法国的单套管－压煮器溶出装置氧化铝生产工艺及设备选型•我国拜耳法溶出技术•蒸汽直接加热的压煮器溶出•引进前苏联的技术，郑州铝厂和贵州铝厂氧化铝生产工艺及设备选型•我国拜耳法溶出技术•管道化溶出技术•套管+停留压煮器氧化铝生产工艺及设备选型•我国拜耳法溶出技术•双流法溶出氧化铝生产工艺及设备选型•溶出过程中结疤的生成与防治•氧化铝生产一大难题：结疤•溶出结疤来源：溶液分解而生成，如氢氧给铝；溶液脱硅以及铝土矿与溶液反应而产生，如钠硅渣；钛钙结疤；其它结疤氧化铝生产工艺及设备选型•结疤的危害：•降低传热系数，增加汽耗•堵塞流程•影响设备的正常的使用氧化铝生产工艺及设备选型•结疤的防治：•预脱硅•控制流体的流速•双流法•设备定期切换氧化铝生产工艺及设备选型•结疤的清理：•机械清理•火焰清理•高压水清理•酸洗氧化铝生产工艺及设备选型•公司的溶出工艺及指标•单套管预热+压煮器溶出•流程：原矿浆-脱硅槽-（二次配碱）-隔膜泵-单套管-预热压煮器-加热压煮器-停留压煮器-十级闪蒸器-稀释槽-后槽氧化铝生产工艺及设备选型•工艺指标：氧化铝生产工艺及设备选型•溶出设备氧化铝生产工艺及设备选型•沉降•实现溶出矿浆的液固分离氧化铝生产工艺及设备选型•分离洗涤步骤：•溶出矿浆稀释•沉降分离•赤泥反向洗涤•粗液过滤氧化铝生产工艺及设备选型•拜耳法溶出矿浆的特性：•拜耳法溶出矿浆属于细粒子悬浮液，它的很多性质与胶体相似，泥浆颗粒为分散质，铝酸钠溶液为分散介质，泥浆颗粒本身的重力使其沉降，而铝酸钠溶液的黏度和布朗运动引起的扩散作用阻止粒子下沉，当两种作用相当时就达到一种平衡状态。氧化铝生产工艺及设备选型•影响赤泥沉降分离的因素•赤泥沉降主要指标沉降性能和压缩性能变化较大，与铝土矿的矿物组成、溶液的浓度以及沉降槽的形式和规格等诸多因素有关。氧化铝生产工艺及设备选型•影响赤泥沉降分离的因素•矿物的形态•铝土矿的组成和化学成分是影响赤泥浆液沉降、压缩性能的主要因素•溶出矿浆的细度氧化铝生产工艺及设备选型•影响赤泥沉降分离的因素•溶出矿浆的稀释浓度•稀释矿浆的温度•黏度的影响•底流液固比•絮凝剂的使用氧化铝生产工艺及设备选型•沉降设备•沉降槽•过滤机氧化铝生产工艺及设备选型•分解•晶种分解是拜耳法生产氧化铝的关键工序之一，它对产品的产量和质量以及全厂的技术经济指标有着重大的影响。•衡量种分作业效果的主要指标：•氢氧化铝质量（纯度、物理性质）•分解率•分解槽的单位产能氧化铝生产工艺及设备选型•铝酸钠溶液的分解机理氧化铝生产工艺及设备选型•影响铝酸钠溶液分解的主要因素•精液的浓度和分子比•采用洗涤的氢氧化铝作晶种•增大晶种系数•提高搅拌速度氧化铝生产工艺及设备选型•温度制度的影响•温度制度对种分过程的技术经济指标和产品质量有很大影响，确定和控制好温度是种分过程的主要任务之一。•确定合理的温度制度：初温、终温、降温速度氧化铝生产工艺及设备选型•晶种数量和质量的影响•搅拌速度的影响•分解时间的影响•杂质的影响氧化铝生产工艺及设备选型•分解主要设备•换热器•分解槽•泵氧化铝生产工艺及设备选型•焙烧•氢氧化铝焙烧是在高温下脱去氢氧化铝含有的附着水和结晶水，转变晶型，制取符合要求的氧化铝的工艺过程•氢氧化铝焙烧决定氧化铝的产量、质量和能耗的重要环节氧化铝生产工艺及设备选型•氢氧化铝焙烧过程中的物理化学变化•焙烧过程中的相变•脱除附着水•脱除结晶水•晶型转变氧化铝生产工艺及设备选型•氢氧化铝焙烧工艺技术•回转窑焙烧工艺•流态化焙烧工艺•气态悬浮焙烧炉（氢氧化铝喂料、文丘里闪速干燥器、多级旋风预热系统、气体悬浮焙烧炉、多级旋风冷却器、二次流化床冷却器、除尘和返灰系统）氧化铝生产工艺及设备选型•氢氧化铝喂料•皮带秤•螺旋氧化铝生产工艺及设备选型•文丘里闪速干燥器氧化铝生产工艺及设备选型•旋风预热（冷却）器氧化铝生产工艺及设备选型•焙烧及分离氧化铝生产工艺及设备选型•流化床氧化铝生产工艺及设备选型•电收尘•料封泵氧化铝生产工艺及设备选型•平盘过滤机氧化铝生产工艺及设备选型•蒸发•母液的蒸发是拜耳法生产氧化铝工艺中的一个十分重要的工序，其任务是平衡氧化铝生产过程中的水量和排出杂质盐氧化铝生产工艺及设备选型•蒸发器的类型：•根据蒸发装置的级数分•单级蒸发和多级蒸发•根据溶液循环方式分•自然循环蒸发和强制循环蒸发•根据液膜形成的方向分•升膜蒸发器和降膜蒸发器氧化铝生产工艺及设备选型氧化铝生产工艺及设备选型•降膜蒸发器•按加热面形状分：•板式和管式氧化铝生产工艺及设备选型•单级蒸发•溶液单级蒸发过程通常是在一台或几台设备中溶液为串联，加热蒸汽为并联•单级蒸发装置适用于物理化学温度降较大的溶液，物理化学温度降是指在常压下溶液的沸点与纯溶剂沸点之间的差值氧化铝生产工艺及设备选型•多级蒸发•多级蒸发过程是溶液通过一系列串联的蒸发器（效），多次利用由外部热源提供的加热蒸汽，前一效产生的蒸汽（二次蒸汽）在另一效中与溶液相互作用，在加热和蒸发的换热过程中凝结，使溶液得到浓缩氧化铝生产工艺及设备选型•多级蒸发•效数越多，温度损失越大，但增加蒸发器组的效数，是降低蒸汽消耗的有效途径，随效数的增多，节约蒸汽越多•选多少效适宜，要根据技术经济因素而定。•六效逆流降膜蒸发器组和四级闪蒸加强制循环蒸发的二段蒸发流程氧化铝生产工艺及设备选型•蒸发器结疤：•碳酸钠•硫酸钠•铝硅酸钠（钠硅渣）氧化铝生产工艺及设备选型•蒸发设备•蒸发工艺•排盐苛化