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氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)原理、工藝流程入門教程

   日期:2010-10-19     瀏覽:11163    評論:0    
核心提示:由于,中國在近10年氧化鋁工業(yè)的發(fā)展中,不斷了解、認(rèn)識、引進、實踐當(dāng)今國際先進的的技術(shù)裝備,使氧化鋁生產(chǎn)的技術(shù)裝備水平有長足發(fā)展。近兩年所建廠的技術(shù)裝備水平已達到當(dāng)今世界先進水平,其中鋁土礦高溫溶出的技術(shù)裝備達到國際領(lǐng)先水平,至2005年底,中國鋁業(yè)公司氧化鋁產(chǎn)能787萬噸,電解鋁產(chǎn)量210萬噸,成為僅次于美鋁和加鋁的世界第三大鋁業(yè)公司,中鋁公司目前也已形成完整的鋁工業(yè)布局,氧化鋁和電解鋁的產(chǎn)能基本平衡。同時,國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展速度快,金屬鋁消費市場旺盛,迄今為止,國內(nèi)氧化鋁生產(chǎn)的原料、動力和人力仍存在一定的價
1.氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)及生產(chǎn)情況
    1995年全世界有68個氧化鋁廠在生產(chǎn),產(chǎn)出冶金級氧化鋁4740萬噸,產(chǎn)出特種氧化鋁369萬噸,合計5109萬噸。1997年有“個氧化鋁廠在生產(chǎn),產(chǎn)量為5058萬噸。
    除中國和俄羅斯等國使用多種生產(chǎn)方法之外,其他各國都是采用拜耳法。生產(chǎn)方法的確定主要是取決于被處理原料的性質(zhì)。
    (1)國外氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)及生產(chǎn)情況。
    (2)中國氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)及生產(chǎn)情況中國現(xiàn)有6個氧化鋁廠,1999年實產(chǎn)氧化鋁332萬噸。
    ①山東鋁業(yè)公司氧化鋁廠該廠是中國的第一個氧化鋁廠,采用堿石灰燒結(jié)法,規(guī)模為年產(chǎn)氧化鋁50萬噸。
    ②鄭州鋁廠  1999年規(guī)模為年產(chǎn)氧化鋁80萬噸,1998年實產(chǎn)氧化鋁73萬噸。
    混聯(lián)法是中國獨創(chuàng)的生產(chǎn)方法,在鄭州鋁廠首次實踐,該法具備串聯(lián)法的優(yōu)點,又有生產(chǎn)組織上的靈活性,適于處理河南省的難溶低鐵的鋁土礦。
    鄭州鋁廠在生產(chǎn)中使用著一項獨特的技術(shù)——拜耳管道化溶出技術(shù)。
    工藝流程:常壓脫硅→高壓隔膜泵→一級套管礦漿預(yù)熱→2-9級二次蒸汽套管預(yù)熱→套管熔鹽加熱→停留管段→8級自蒸發(fā)器。石灰乳加在停留管段。
    主要設(shè)備有:12個缸臥式單作用隔膜泵,4管管式預(yù)熱器,停留管段Ф355mm,長915m。
    主要技術(shù)指標(biāo):原礦漿處理量300m3/h;母液濃度180g/L Na2O;溶出溫度270-280℃;溶出時間40-45min;氧化鋁溶出率>92%;設(shè)備運轉(zhuǎn)率>80%;加熱方式為熔鹽加熱,熔鹽爐燃油;氧化鋁產(chǎn)量16.5萬噸/年。
    ③貴州鋁廠  規(guī)模為年產(chǎn)氧化鋁40萬噸,采用聯(lián)合法(混聯(lián)法)生產(chǎn)流程;1998年實產(chǎn)42萬噸氧化鋁。采用的生產(chǎn)技術(shù)及裝備主要有循環(huán)流化床氧化鋁焙燒爐、大型六效板式降膜蒸發(fā)器組、高壓循環(huán)流化床鍋爐、間接加熱溶出罐溶出及高效沉降槽等。
    ④山西鋁廠  山西鋁廠是中國目前最大的氧化鋁廠,規(guī)模為年產(chǎn)氧化鋁120萬噸,處理山西省孝義中等品位鋁土礦,采用徹底分開的拜耳一燒結(jié)聯(lián)合法工藝流程。
    ⑤中州鋁廠  中州鋁廠原設(shè)計終期規(guī)模為年產(chǎn)氧化鋁120萬噸,采用聯(lián)合法(混聯(lián)法)工藝流程。
    ⑥平果鋁業(yè)公司氧化鋁廠  平果氧化鋁廠是中國目前技術(shù)最先進的氧化鋁廠,采用全新的拜耳法工藝流程,一期工程設(shè)計規(guī)模為年產(chǎn)氧化鋁30萬噸。
    2.各生產(chǎn)方法的機理、工藝流程及其特點
    氧化鋁是一個兩性氧化物,能溶解于酸中也能溶解于苛性堿溶液中;據(jù)此,由礦石中提取氧化鋁的方法分為酸法及堿法。
    由于酸有腐蝕性,耐酸設(shè)備難以解決,因此酸法生產(chǎn)未能在大工業(yè)中得以應(yīng)用。目前在工業(yè)上采用的方法是堿法生產(chǎn)。
    氧化鋁生產(chǎn)方法有:①拜耳法,處理優(yōu)質(zhì)鋁土礦,A12O3/SiO2≥8(質(zhì)量比),SiO2<9%;②燒結(jié)法,處理低品位鋁礦石,A12O3/SiO2=3.5-5.0;③聯(lián)合法,處理中等品位鋁土礦,A12O3/SiO2=5.0-8.0,聯(lián)合法中又分為并聯(lián)法、串聯(lián)法及混聯(lián)法。
    (1)拜耳法拜耳法適于處理高品位鋁土礦,這是用苛性堿溶液加溫溶出鋁土礦中氧化鋁的生產(chǎn)方法,具有工藝簡單、產(chǎn)品純度高、經(jīng)濟效益好等優(yōu)點,基本流程見圖1。

苛性堿溶液加溫溶出鋁土礦中氧化鋁的生產(chǎn)方法

    ①方法原理拜耳法的基本原理分為溶解和分解。溶解是用苛性堿液溶出鋁土礦中的氧化鋁,反應(yīng)為:
                        A12O3·H2O+2NaOH====2NaA1O2+2H2O
                        A12O2·3H2O+2NaOH====2NaA1O2+4H2O
    一水鋁石或三水鋁石溶解形成鋁酸鈉進入堿液中,而其他雜質(zhì)不進入溶液中,呈固相存在,稱赤泥。
    三水鋁石(A12O3·3H2O)的溶解溫度為105℃,一水硬鋁石(α-A12O3·H2O)為220℃,一水軟鋁石(γ-A12O3·H2O)為190℃。
    分解是利用NaAlO2溶液在降低溫度、加入種子及攪拌的條件下析出固相Al(OH)3。分解反應(yīng)為:
                       NaAlO2+2H2O====Al(OH)3↓+NaOH
    種子即為Al(OH)3,加入量(以A12O3量計算)為溶液中A12O3含量的一倍以上;溫度控制為從75℃降到55℃;攪拌時間為60h左右。所得Al(OH)3再經(jīng)焙燒脫水變成Al2O3,并使Al2O3晶型轉(zhuǎn)變,滿足鋁電解的要求,焙燒反應(yīng)為:

滿足鋁電解的要求,焙燒反應(yīng)為

 

 

②主要生產(chǎn)工藝過程  拜耳法的生產(chǎn)工藝主要由溶出、分解和熔燒三個階段組成。全流程主要加工工序為:礦石的破碎及濕磨、高溫高壓溶出、赤泥分離洗滌、種子分解、母液蒸發(fā)及氫氧化鋁熔燒。
    鋁礦石進廠后經(jīng)破碎、均化、貯存,碎礦石送下一工序濕磨。本工序的目的是使鋁礦石破碎至≤15mm粒度,并且使化學(xué)成分均勻地向濕磨供料,控制指標(biāo)是:每七天的供礦量加權(quán)平均值A(chǔ)/S(鋁硅比)波動在±0.5范圍內(nèi)。
    濕磨是使鋁礦石進一步磨細(xì)并進行三組分(鋁礦石、石灰、循環(huán)堿液)配料,使得到的產(chǎn)品一原礦漿滿足高壓溶出的要求。工序控制的技術(shù)條件是:石灰加入量為干鋁礦量的7%;循環(huán)堿液配入量為控制溶出液的αk(苛性化系數(shù))為1.55;磨礦細(xì)度為+170篩<15%,+100篩<5%。
    高壓溶出是拜耳法的核心部位,要求其熱利用率高、建設(shè)投資少及易操作、經(jīng)營成本低。對溶出一水硬鋁石型礦石而言,目前有三種高壓溶出的形式:管道化預(yù)熱及停留溶出(即全管道化);管道化預(yù)熱及機械攪拌壓煮罐預(yù)熱、新蒸汽加熱、停留化預(yù)熱、熔鹽加熱及停留罐(無機械攪拌)溶出。三種形式在中國都有實踐。本工序控制的主要技術(shù)條件是:原礦漿要先經(jīng)常壓脫硅,以免管道預(yù)加熱礦漿時產(chǎn)生管壁“結(jié)疤”;溶出溫度260-280℃;溶出時間15-60min。
    溶出完成后得到的礦漿經(jīng)降溫、減壓并將濃度稀釋,以便常壓下處理—赤泥的分離及洗滌,分離與洗滌一般都采用沉降槽,目前工業(yè)上使用的最先進的沉降槽是深錐沉降槽。分離沉降槽的溢流是產(chǎn)品粗液,經(jīng)控制過濾后得到的精制液送去種子分解;底流是固體殘渣(稱赤泥),經(jīng)4-5次沉降并反向洗滌回收其附液中的堿后送堆場堆存。赤泥沉降分離洗滌工序控制的主要技術(shù)條件是:過程中物料的溫度95℃以上;分離沉降槽的底流固體質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為≥41%,溢流中懸浮物含量為≤200mg/L;末次洗滌沉降槽的底流固體質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為≥48%,每噸干赤泥帶走的Na2O≤5kg;為改善沉降性能,生產(chǎn)過程中要加入絮凝劑。
    種子分解是將鋁酸鈉溶液加入種子(細(xì)氫氧化鋁)經(jīng)降低溫度,長時間攪拌而自行分解析出固體氫氧化鋁及液體苛性堿的過程。本工序控制的主要技術(shù)條件是:分解開始的溫度(70℃)及終了溫度(45℃);分解時間55-60h;種子加入量(種子比為2.5-5.5);分解率(45%-50%)。
    種子分解后得到的是固體(氫氧化鋁)與液體(苛性堿液)的混合物,經(jīng)分級及過濾,分離后得到種子(細(xì)氫氧化鋁)及產(chǎn)品氫氧化鋁和分解母液(苛性堿溶液)。種子返回種分槽,產(chǎn)品氫氧化鋁經(jīng)過濾洗滌后焙燒得氧化鋁產(chǎn)品,分解母液則送蒸發(fā)站處理。
    蒸發(fā)的目的有三:一是提高溶液的濃度,蒸去一部分水,以滿足高壓溶出對堿濃度(Na2O180-230g/L)的要求;二是排除生產(chǎn)過程中積累的Na2CO3及Na2SO4,它們的溶解度與堿濃度成反比,當(dāng)堿濃度達到一定程度時它們從溶液中呈固相析出進而分離出去;三是排除生產(chǎn)過程中積累的有機物,一般有機物隨Na2CO3及Na2SO4的析出而析出。蒸發(fā)是在高效真空蒸發(fā)器中完成的。
    不論是哪一種生產(chǎn)方法得到的氫氧化鋁,都需經(jīng)焙燒而得到產(chǎn)品氧化鋁。焙燒的目的有二:一是除掉氫氧化鋁中的附著水及結(jié)晶水,二是使氧化鋁的晶型轉(zhuǎn)化成電解所需要的晶型。焙燒操作主要控制的是焙燒溫度及氧化鋁的灼減量。焙燒所用的設(shè)備以前是回轉(zhuǎn)窯,現(xiàn)在都是流態(tài)化焙燒爐,主要進步在于使熱耗大為降低,使用回轉(zhuǎn)窯的熱耗為5.02MJ/tA12O3 ,而流態(tài)化焙燒爐為3.1MJ/t Al2O3。焙燒爐所使用的燃料有煤氣、重油或天然氣。
    ③技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)拜耳法是目前世界上處理鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的方法中流程最短、最經(jīng)濟的生產(chǎn)方法,也是最主要的生產(chǎn)方法。目前世界上有57個拜耳法廠及7個聯(lián)合法廠在生產(chǎn),拜耳法的生產(chǎn)能力為年氧化鋁4938萬噸,占世界氧化鋁總產(chǎn)量的91.4%。
    ④中國拜耳法廠的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)處理的鋁土礦:一水硬鋁石型A12O3 62.2% , A/S=14.2。工廠能力:30萬噸/年氧化鋁。產(chǎn)品質(zhì)量:砂狀氧化鋁,+125μm為15%,-45μm為12%。鋁土礦單耗1.85t/t(干礦);蘇打單耗50kg Na2O/t;石灰單耗200kgCaO/t;新水單耗3.6t/t;電力消耗257kW.h/t;焙燒熱耗3.2MJ/t;其他熱耗(以蒸汽計算)7.2 MJ/t。
    (2)燒結(jié)法燒結(jié)法是在處理各類低品位鋁資源時惟一在工業(yè)上應(yīng)用的生產(chǎn)方法。這是因為通過配料加入石灰(CaO)或石灰石(CaCO3)及堿粉(Na2CO3),在燒成過程中生成不同于礦石中的礦物成分且易于以后處理的新礦物成分,它們存在于燒成的產(chǎn)品——熟料之中。以后再用濕法過程處理熟料便可生產(chǎn)出氧化鋁。
    燒結(jié)法的工藝流程見圖2。

燒結(jié)法的工藝流程見圖

    燒結(jié)法的基本原理如下。
    ①熟料燒成 配料時,使熟料的成分滿足如下要求(摩爾比):

                          Al2O3+Na2CO3→2NaAlO2+CO2
                            Fe2O3+Na2CO3→2NaFeO2+CO2
                            SiO2+Na2CO3→Na2SiO3+CO2
                        2Na2SiO3+2Al2O3→Na2O·Al2O3·2SiO2+2NaAlO2
                Na2O·Al2O3·2SiO2+4CaO→2NaAlO2+2(2CaO·SiO2
    熟料中的主要成分是NaAlO2、NaFeO2、2CaO·SiO2
    ②熟料溶出  用熱水溶出熟料,反應(yīng)如下。
    NaAlO2溶于水中,當(dāng)溶出條件不利時要發(fā)生水解:
                      NaAlO2+2H2O====NaOH+Al(OH)3
    NaFeO2溶于水中,水解程度更激烈:
                    NaFeO2+2H2O====NaOH+Fe(OH)3
    2CaO·SiO2的水合作用:
                2CaO·SiO2+2H2O====CaO·SiO2·H2O↓+Ca(OH)2
    與Na2CO3作用:
              2CaO·SiO2+2Na2CO3+H2O====2CaCO3+Na2SiO3+2NaOH
    與NaAlO2也發(fā)生反應(yīng):
              3(2CaO·SiO2)+6NaAlO2+15H2O====
                          3Na2SiO3+2Al(OH)3+2(3CaO·A12O3·6H2O)
    Na2SiO3在NaA1O2溶液中是溶解的,溶解度與Al2O3的濃度有關(guān):
          2Na2SiO3+2NaAlO2+4H2O====Na2O·Al2O3·2SiO2·2H2O↓+4NaOH
    CaO·A12O3的水合作用:
            3(CaO·Al2O3)+12H2O====3CaO·Al2O3·6H2O+4Al(OH)3
    與Na2CO3作用:
                    CaO·Al2O3+Na2CO3====2NaAlO2+CaCO3
    綜上所述,溶出液中含有NaAlO2、NaOH、Na2SiO3;固相沉淀中含有CaCO3, 2CaO·SiO2、Fe(OH)3、Al(OH)3、Na2O·Al2O3·2SiO2·2H2O。
    ③中壓脫硅  熟料溶出后得到的溶液稱為粗液,因為其中含有呈Na2SiO3狀態(tài)存在的SiO2成分,如不除去SiO2,則產(chǎn)品氧化鋁的質(zhì)量不純,故要對粗液進行凈化處理,即中壓脫硅。
    中壓脫硅的原理是:當(dāng)溶液進行加熱時,生成不溶性的固態(tài)化合物,進而把它分離出去。
      2Na2SiO3+2NaA1O2+4H2O Na2O·A12O3·2SiO2·2H2O↓+4NaOH
    當(dāng)加入石灰(CaO)時,有如下反應(yīng):
    2Na2SiO3+2NaA1O2+Ca(OH)2+4H2O=====CaO·A12O3·2SiO2·2H2O↓+6NaOH
    中壓脫硅控制的條件是:溫度170℃,脫硅時間2h,溶液的濃度A12O3<120g/L。
    ④碳酸化分解目的是向鋁酸鈉精液中通入CO2氣體,使精液分解,精液中的A12O3盡量多的沉淀出來。作用原理如下。
    第一步:中和精液中游離的NaOH,使溶液的ak下降。
                            2NaOH+CO2====Na2CO3+H2O
    第二步:由于ak值的降低使溶液處在介穩(wěn)狀態(tài),溶液開始水解。
                        NaAlO2+2H2O====Al(OH)3↓+NaOH
    連續(xù)通入CO2,連續(xù)水解,不斷析出Al(OH)3

主要生產(chǎn)過程簡述如下。
    ①原料準(zhǔn)備系統(tǒng)  為熟料燒成準(zhǔn)備原料——生料漿,要滿足水分、配比及細(xì)度的要求。
    由礦山來的鋁礦石先經(jīng)破碎、均化及貯存達到粒度小于15mm及化學(xué)成分穩(wěn)定的要求,然后送入管磨機中進行生料漿磨制,同時加入磨機中的物料還有5種:工業(yè)堿粉(補充生產(chǎn)過程中堿的損耗)、脫硫用煤(在燒成窯中脫硫)、石灰(與SiO2反應(yīng)用)、蒸發(fā)母液(循環(huán)堿液)及硅渣(生產(chǎn)過程中間產(chǎn)物)。本工序控制的主要技術(shù)指標(biāo)是:料漿水分38%;細(xì)度120#篩殘留<10%;配方保證熟料中
    ②熟料燒成  是燒結(jié)法的核心部位,全部的燒成化學(xué)反應(yīng)都在此發(fā)生,燒成的產(chǎn)品—熟料的質(zhì)量直接影響以后各工序的技術(shù)指標(biāo)。燒成所使用的燃料為煤粉,但產(chǎn)生的灰渣直接進入物料中參與化學(xué)反應(yīng)。燒成所用的設(shè)備為回轉(zhuǎn)窯,生料漿由窯尾噴入,煤粉由窯頭噴入,相向流動,最后煙氣由窯尾排出經(jīng)收塵凈化后,由煙囪排空,燒成的產(chǎn)品熟料由窯頭排出經(jīng)冷卻機冷卻降溫后入倉供熟料溶出處理。熟料燒成需控制的技術(shù)條件是:燒成溫度1240-1260℃;窯尾溫度200-300℃;廢氣中含CO<0.5%;出冷卻機熟料溫度<200℃;入窯煤粉細(xì)度170篩殘留<10%。
    ③熟料溶出  濕磨溶出是最通用的方法。從熟料貯倉來的熟料經(jīng)圓盤給料機喂入球磨機(溶出磨)中,同時向磨內(nèi)加入適量的溶出用液——調(diào)整液,從溶出磨出來的礦漿經(jīng)分級機分級,返砂返回磨內(nèi),溢流即為溶出礦漿送往下一工序赤泥分離與洗滌處理。本工序控制的主要技術(shù)條件是:溶出溫度(80±5)℃;溶出液的濃度A12O3 (120±5)g/L,αk=1.2-1.3;調(diào)整液成分為Na2O(28±3)g/L,A12O3 (30±5)g/L;熟料中有用成分的溶出率A12O3>90%,Na2O>93%。
    ④調(diào)整液配制  雖然熟料中的有用成分能溶解于熱水中,但為了溶出泥漿的穩(wěn)定性避免二次反應(yīng)損失,要保持溶出液有一定的Na2O濃度及苛性比值,這就要靠調(diào)整液來完成。配制調(diào)整液就是把四種溶液按比例摻配,以滿足對調(diào)整液的要求。這四種溶液是氫氧化鋁洗液、種子分解母液、赤泥洗液及碳酸分解母液。配制所用的設(shè)備是貯槽及泵。
    ⑤赤泥分離及洗滌  將固(熟料溶出后的殘渣——赤泥)液(溶出后的溶液——鋁酸鈉溶液)混合物進行分離并將赤泥進行洗滌的過程稱赤泥分離及洗滌。分離得到的溶液稱粗液,送中壓脫硅工序處理;洗滌后的殘渣——赤泥送堆場或水泥廠,赤泥可做水泥制造的一種原料。對這一過程的要求是“快速”,盡力縮短固液接觸的時間,以防固液之間發(fā)生二次反應(yīng),使溶液中的氧化鋁再返回固相中。這一過程通常用的設(shè)備是沉降槽、真空過濾機。本工序控制的主要技術(shù)指標(biāo)是:分離沉降槽底流固體含量百分?jǐn)?shù)30%-40%;過程溫度95℃;棄赤泥附液中堿含量Na2O≤5kg/t干泥。
    ⑥溶液脫硅  這是對溶液進行凈化的一種手段。根據(jù)對凈化后溶液的質(zhì)量要求不同,可采取一段脫硅(中壓脫硅)及二段脫硅兩種方法。中壓脫硅即將粗液(加入硅渣種子及部分種分母液)加熱到170℃并保持1.5-2h,使溶液中的組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生固相硅渣,進而將硅渣分離出去返回配料,將溶液進行控制過濾分離出細(xì)小的固體懸浮物后即得精制液,送往分解工序處理。中壓脫硅使用的主要設(shè)備是脫硅機、分離沉降槽及葉濾機。
    二段脫硅系將中壓脫硅所得的分離沉降槽溢流,加入石灰乳在常壓下再攪拌反應(yīng)2h,使溶液中的SiO2進一步以固相析出,得到更純凈的溶液,此時溶液中A12O3/SiO2(質(zhì)量比)可達1500,然后再分離固相及液相。一般情況下都使用一段中壓脫硅,當(dāng)對氧化鋁產(chǎn)品有特殊要求時才采用二段脫硅。
    ⑦種子分解  燒結(jié)法中采用種子分解的目的是獲取苛性溶液(種分母液),以返回使用保證溶液的安定性,同時獲得固態(tài)氫氧化鋁是其副產(chǎn)品。種子分解的分解率低(小于50%)、分解時間長(55h以上)、占用設(shè)備多是其不足。種子分解所用設(shè)備及工藝流程與拜耳法的相同。
    ⑧碳酸分解  與種子分解相比,碳酸分解的分解率高(大于90%)、分解時間短(2-3h)、所用設(shè)備少。但是,分解后所得的溶液(碳分母液)是Na2CO3水溶液,只能經(jīng)過蒸發(fā)濃縮后,再經(jīng)原料磨配料后在燒成窯中與礦石中的成分起反應(yīng)。碳酸分解所使用的主要設(shè)備是碳分槽,可間斷分解也可連續(xù)分解。分解所使用的CO2氣體來自經(jīng)凈化后的石灰爐煙氣,其濃度為CO2>38%(體積百分?jǐn)?shù))。
    當(dāng)前在運行的處理鋁土礦的燒結(jié)法廠有3個,聯(lián)合法廠有7個,處理霞石礦的有3個廠。
    燒結(jié)法存在的問題主要是能耗高,工藝綜合能耗為46.05MJ/t氧化鋁。主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)為:氧化鋁總回收率87%;鋁土礦單耗2t/t;石灰石單耗1.8t/t;蘇打單耗108kg/t;焦炭單耗95kg/t;燒成煤單耗770kg/t;生料加煤量100kg/t;焙燒耗油量78kg/t;電力消耗450kW.h/t;蒸汽單耗4.2t/t;壓縮空氣消耗980m3/t;新水消耗18t/t。
    (3)聯(lián)合法聯(lián)合法是將拜耳法與燒結(jié)法聯(lián)合使用生產(chǎn)氧化鋁的方法,方法的最大特點是可用燒結(jié)法系統(tǒng)所得的鋁酸鈉溶液,來補充拜耳法系統(tǒng)中的堿損失。方法適于大規(guī)模生產(chǎn)和用于處理A12O3/SiO2=5-7的原料。
    聯(lián)合法有三種形式,即并聯(lián)法、串聯(lián)法及混聯(lián)法。世界上只有美國、前蘇聯(lián)和中國采用聯(lián)合法,美國曾用過串聯(lián)法,中國開發(fā)了混聯(lián)法。
    ①并聯(lián)法  并聯(lián)法是指拜耳法與燒結(jié)法平行地進行,各自處理高品位及低品位的礦石,各自排出自己的廢渣——赤泥。拜耳法與燒結(jié)法互為利用的方面是:拜耳法析出的堿不設(shè)苛化來處理,而是送燒結(jié)法配料;拜耳法的堿耗用燒結(jié)法的鋁酸鈉精液來補充;拜耳法與燒結(jié)法生產(chǎn)出來的氫氧化鋁合并洗滌而焙燒。
    使用并聯(lián)法時,工廠必須要有高品位礦及低品位礦的供應(yīng),高品位礦供拜耳法處理,低品位礦供燒結(jié)法處理。
    ②串聯(lián)法串聯(lián)法是指拜耳法與燒結(jié)法的串聯(lián),礦石先經(jīng)拜耳法處理,產(chǎn)出的殘渣—赤泥再經(jīng)燒結(jié)法處理,最終的殘渣由燒結(jié)法排出。
    該生產(chǎn)方法與純拜耳法及純燒結(jié)法的不同點是:
    a.拜耳法的赤泥不外排而是送燒結(jié)法配料,再經(jīng)燒結(jié)法處理,配料時不加礦石;
    b.拜耳法生產(chǎn)過程中循環(huán)積累起來的堿(Na2CO3)析出后,不設(shè)苛化處理而是送燒結(jié)法配料,簡化了拜耳法工藝流程;
    c.燒結(jié)法產(chǎn)出的鋁酸鈉精液不設(shè)碳酸化分解處理,而是送往拜耳法種子分解工序,簡化了燒結(jié)法工藝流程又補充了拜耳法的堿耗。
    串聯(lián)法的優(yōu)點是:礦石經(jīng)二道處理,礦石中氧化鋁的回收率高;拜耳法部分的能力大,燒結(jié)法部分的能力小,故使工廠投資較小、產(chǎn)品成本較低。
    目前,在世界上只有惟一的一個串聯(lián)法生產(chǎn)廠—哈薩克斯坦的巴夫洛達爾氧化鋁廠。該廠也是經(jīng)過了多年研究、改進,終獲成功。該廠的工藝流程如圖3。

氧化鋁廠工藝流程如圖

 

 

③混聯(lián)法混聯(lián)法是指拜耳法與燒結(jié)法聯(lián)合在一起,既有串聯(lián)的內(nèi)容也有并聯(lián)的內(nèi)容;高品位礦石先經(jīng)拜耳法處理,產(chǎn)出的殘渣赤泥再經(jīng)燒結(jié)法處理,同時在燒結(jié)配料時又加入低品位礦石與拜耳赤泥同時處理,最終的殘渣赤泥由燒結(jié)法排出。
    本法是中國的獨創(chuàng),解決了赤泥熟料燒成時的技術(shù)難題,但是帶來了配料復(fù)雜、燒結(jié)法產(chǎn)能加大使產(chǎn)品成本加高等不利因素。中國目前的鄭州鋁廠、貴州鋁廠及山西鋁廠都是混聯(lián)法工藝流程。
    目前世界上只有凰夫洛達爾廠在采用聯(lián)合法(串聯(lián)法)生產(chǎn),其實際生產(chǎn)主要指標(biāo)如下。
    a.入廠鋁礦低品位三水鋁石礦。組成如下:
                  組成      A12O3   Fe2O3   SiO2    CaO   TiO2   A/S
                含量/%     42     17.7    11.7    0.9   2.3    3.58
    b.氧化鋁總回收率87.87%;堿耗Na2CO3 100% 114.2kg/t; NaOH 100% 10.6kg/t;石灰石單耗:附水10%,1.42t/t;熟料單耗2.62t/t;電力單耗456 kW?h/t;蒸汽單耗12.9MJ/t;新水單耗3.9t/t;燒成煤耗464.4kg/t;產(chǎn)品比例:70%拜耳法,30%燒結(jié)法。
 
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