拜耳法氧化铝生产工艺流程框图

拜耳法氧化铝生产工艺流程框图
成品氧化铝
图一
焙烧
2O 3
图二 碱法生产氧化铝基本过程
开曼铝业氧化铝厂工艺流程简图
氧化铝厂主要生产车间
一车间：原料准备
包括：地磅房、破碎站、原矿堆场、均化库、石灰仓、石灰消化及原料磨等工段
a.石灰消化：3台ф1200x10500m化灰机，2用1备
b.石灰仓：3台ф14x18m
c.拜尔原料磨（棒球两段磨加水力漩流器）：4组，每组配一级棒磨
ф3.2x4.5m及二级球磨ф3.6x8.5m，产能100t/h,用3备1。

二车间：高压溶出
包括：常压脱硅、高压泵房、管道化预热、溶出及稀释
a.常压脱硅:3台带加热管束搅拌的ф10x16m预脱硅加热槽及11台
机械搅拌的ф10x16m脱硅槽，1台ф6x6m赤泥洗液槽。

其中预脱硅加热槽2用1备，脱硅槽10用1备。

b.高压泵房:3台高压引进的高压隔膜泵，泵压力6～6.8MPa，流量
400－500m31备。

c.溶出装置:26级套管预热，4级压煮器预热，
新蒸汽间接加热，保温压煮器停留30分钟，10级闪蒸降温。

每组配套预热管预热器长度2880m，19台ф2.8x16.8m压煮器，12台ф3.0-5.0x9.7m闪蒸器。

2台ф12.5x13.5m溶出后槽，稀释料浆停留4.2小时，产能400－500kt/a.
三车间：赤泥沉降
包括：赤泥分离及洗涤、絮凝剂制备、控制过滤、赤泥贮槽及赤泥泵站、赤泥堆场、热水站
a.赤泥分离及洗涤:2组。

采用高效深锥沉降槽技术及设备。

每组配
6台ф14x16－18m高效沉降槽，其中分离槽1台，洗涤槽4台，备用槽1台。

b.控制过滤：7台226m2立式叶滤机，其中用6台备1台。

c.赤泥泵站：3台引进的高压隔膜泵，2用1备。

d.絮凝剂制备、热水站。

四车间：分解分级
包括：精液热交换、分解分级、中间降温、种子过滤
a.精液热交换（板式换热器）：4组。

每组为两级换热，第一级精液
与母液换热，配3台450m3 换热器，第二级精液与水换热，配1台230 m3 换热器。

每两组换热器对应1组分解槽，用1组备1组。

b.种子过滤：8台120 m2立式过滤机，用5台备3台。

c.分解分级：2组。

每组14台ф14x29.5-34.5m，4600 m3/台平底机
械搅拌分解槽，用13台备1台。

每组分解槽配340 m2中间降温换热器6台及两组水力漩流器分级机。

五车间：蒸发
包括：蒸发原液槽及水洗、蒸发站、排盐苛化、循环母液、酸洗站
a.蒸发原液及水洗：3台ф13m原液槽
b.蒸发母液：3台ф13m母液槽
c.液体碱储槽：3台ф10m液体碱补碱槽
d.蒸发站：2组。

每组采用蒸水量22t/h六效管式降膜蒸发器组，
带强制循环结晶排盐器。

六车间：焙烧
包括：成品过滤及洗涤、氢氧化铝仓、焙烧、氧化铝输送、氧化铝仓、氧化铝包装及堆栈
a.成品过滤：2台引进的62平盘过滤机
b.焙烧：2台丹麦smith技术的1350t/d气体悬浮焙烧炉，燃料为
城市煤气。

c.氢氧化铝仓：2400t容量。

d.氧化铝仓：4台7000t氧化铝仓。

e.氧化铝包装及储运：按1t大袋包装，包装堆栈厂房60x162m。

辅助车间：
检修车间、清理车间、循环水车间、电器车间、计控车间
工艺过程描述
一、原料车间：
由汽车运来的铝土矿经地磅站称重后,倒入卸矿站或铝矿原矿堆场，经胶带输送机送往破碎站，矿石粒度从200mm破碎到0～25mm，送入均化堆场堆存并凉干水分，在堆场内设有一个带棚的合格料场，经取料机平铺直取均化后，送入原料磨。

外构石灰由汽车运进厂，经斗式提升机卸入石灰仓，仓底设置板式给料机，胶带输送机，一部分石灰被送往原料磨磨头仓，另一部分石灰送往石灰消化工段。

在石灰消化工段，石灰与热水一同加入化灰机中，制备的石灰乳流进石灰乳槽，石灰乳用泵送往蒸发车间苛化工序，和沉降车间控制过滤工序。

消化渣用胶带机送消化堆场，消化渣最终用汽车运出厂，送赤泥堆场堆存。

铝土矿、石灰经计量后与循环母液按比例，加入两段磨矿系统的棒磨机中磨制原矿浆，原矿浆用水力漩流器进行分级，分级机溢流为合格的原矿浆，送原矿浆槽，再用矿浆泵送往溶出车间的预脱硅工段。

分级机底流返回两段磨矿系统中的球磨机进一步磨浆，然后仍进入水力漩流器进行分级，形成闭路磨浆系统。

二、溶出车间：
从原料车间送来的原矿浆进入常压脱硅工段的加热槽中，将温度从82～87℃提升到100～105℃，然后送入预脱硅槽中进行连续脱硅。

经8小时后在预脱硅槽中的末槽用剩余循环碱液混合，调整经脱硅后的原矿浆的碱度和温度，合格原矿浆送至高压泵房的隔膜泵。

脱硅槽底部设有返砂管、返砂泵，每班定期将粗砂返回原料磨工段。

原矿浆经隔膜泵送入6级单套管二次汽预热器预热至174～180℃，再经4级带机械搅拌的罐式预热器用二次汽预热至210～220℃，然后进入罐式加热器和保温溶出器，用新蒸汽间接加热至265℃进行保温溶出30～50分钟。

溶出后矿浆经10级自蒸发降温，温度从260℃降至125℃，然后送入稀释槽与赤泥洗涤送来的赤泥洗液混合。

稀释料浆用泵送往溶出后槽，停留4小时以上，以脱除溶液中的硅、铁、锌等杂质。

各级矿浆自蒸发器产生的二次汽用于预热矿浆和作预脱硅的热源，自蒸发的冷凝水逐级闪蒸后排出进入冷凝水罐。

冷凝水汇总后送往热水站制备热水。

新蒸汽冷凝水闪蒸至158℃送回锅炉房。

二次汽剩余部分送入低压汽管网。

三、沉降车间：
溶出后的矿浆经赤泥洗液稀释后采用高效沉降槽进行分离和4次反
向洗涤，絮凝剂经计量后分别加入分离和洗涤沉降槽。

分离沉降槽底流含固率约为38～42％，用泵送往洗涤沉降槽，洗水从末槽加入，末次洗涤底流固体含量约为46％～53%,赤泥经浆化后用隔膜泵直接送往赤泥堆场进行干法堆存。

分离沉降槽溢流送控制过滤工段的粗液槽，控制过滤采用立式叶滤机，同时将少量石灰乳加进粗液槽中作为助滤剂，从叶滤机得到的精液送分解车间的精液热交换工段，叶滤渣入滤渣槽中，用泵返回一洗沉降槽。

氢氧化铝洗液加进一洗沉降槽，苛化渣加入二洗沉降槽中。

四、分解车间：
由控制过滤工段送来的精液进入分解车间的精液热交换工序，精液在此工段经两级换热，精液温度从100～105℃降为61～62℃，然后送种子过滤冲晶种。

第一级为精液与分解母液换热，第二级为精液与水换热。

精液冲晶种后，制备成固含为800g/L的氢氧化铝料浆，用晶种泵送往1～2分解槽中，分解采用高浓度，高种子比工艺制备砂状氢氧化铝，在分解槽尾部适当位置设置二台水力漩流器分级机组，分级底流为粗颗粒氢氧化铝料浆，作为本车间产品送往焙烧车间成品过滤工序，分级溢流返回分解槽中，分解倒数第二槽为种子出料槽，在槽中上部适当位置出料自流进种子过滤工段，经过滤后晶中流进晶种槽中，过滤母液进锥形母液槽。

种分母液用泵输送，一部分送氢氧化铝分级，调配料浆固含比，另一部分送精液热交换工序与精液换热，热交换后母液温度从50～55℃升至85～90℃，送蒸发车间的蒸发原液槽。

为提高分解产出率，在分解槽顶部适当位置设有宽流道板式换热器，作为中间降温设备。

种子过滤采用氢氧化铝种子制备机，氢氧化铝分级采用氢氧化铝粒度分级机进行。

氢氧化铝粒度分级机的底流做为产品，泵送Al(OH)3分离洗涤工序的氢氧化铝成品分离洗涤机，分离所得母液去精滤，洗涤所得Al(OH)3洗液送去稀释，Al(OH)3滤饼去焙烧。

种子过滤和产品过滤Al(OH)3分离所得的种分母液送袋式过滤机精滤回收氢氧化铝浮游物，精滤后的种分母液送去蒸发。

部分种分母液经蒸发排盐后得到的蒸发母液，与未蒸发的种分母液及补充的液体苛性碱混合调配成N=245g/l的循环母液去源矿浆磨制工序。

母液蒸发后分离出的结晶碱用车送专用堆栈存放。

五、蒸发车间：
从分解车间送来的母液进入蒸发车间的蒸发原液槽，蒸发工段采用母液部分蒸发工艺，一部分母液进蒸发器中，另一部分母液直接送往循环母液调配槽。

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，蒸发采用逆流流程。

原液由末效逐级送到前效蒸发，最后到一效。

一效的出料温度为140℃，此溶液进入三级闪蒸系统，逐级闪蒸降温，三闪出料温度92℃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。

由蒸发二闪出料引一定数量的母液进强制效，使其蒸浓到Na2O k320g/L以上，并从盐沉降槽底流中引入部分Na2CO3固体颗粒作为晶种，温度控制在103℃，加热蒸汽用一效产生的部分二次汽（或新蒸汽）做热源，控制好结晶条件，使从强制效母液中析出的碳酸钠主要为颗粒粗大、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，底流进盐过滤机，经过滤后的碳酸钠滤饼稀释后进苛化槽。

苛化料浆送苛化分离过滤机，滤渣送往赤泥沉降车间的二洗沉降槽。

强碱液返回四闪，经闪蒸后送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，循环母液储槽区域设有补碱设备。

六、焙烧车间
由分解分级来的氢氧化铝浆液经氢氧化铝浆液贮槽，用泵送入水平盘式过滤机，对氢氧化铝进行分离及洗涤，洗涤后滤饼含水率6～8％，用胶带输送机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。

从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，喂料箱内料位与仓下皮带计量给料机联锁，控制焙烧炉进料量。

含水6～8％的氢氧化铝经胶带输送机，螺旋喂料机送入文丘里干燥器内，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，并与从热分离器来的温度约为1000℃的烟气混合进行热交换，氢氧化铝温度达到320～360℃，附着水基本脱除，预焙烧过的氧化铝在第二级旋风预热器内与烟气分离卸入焙烧炉的锥体内，焙烧炉所用的燃烧空气预热到600～800℃从焙烧炉底进入，燃料与空气混合并燃烧、预焙烧的氧化铝及热空气在炉底充分混合，氧化铝的焙烧在炉内约1.4秒内完成。

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℃，进入电除尘器，净化后的烟气用排风机送入烟囱排入大气。

热分离器出来的氧化铝经两段冷却后温度降至80℃，第一段冷却采用四级旋风冷却器，在四级旋风冷却过程中，氧化铝温度从1050℃降为260℃，燃料燃烧所需空气温度预热到800℃，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℃降为80℃。

从沸腾床冷却机出来的氧化铝用风力送入氧化铝仓，经包装送堆栈，氧化铝包装采用1吨大袋包装，包装好后的氧化铝用汽车运出厂。

电收尘器收下的粉尘，用螺旋输送泵送入第二级旋风冷却器中。

因电除尘收下的粉尘较细，可作为多种氧化铝外销。

主要工艺条件：
1、破碎站：（1）进场粒度≤200mm;（2）出矿粒度≤25mm
2、均化堆场：（1）铝矿进厂粒度≤25mm；（2）堆高10m
(3)堆积角33～37℃；（4）堆场贮量10万吨
(5)堆场贮存时间20天
3、石灰消化：（1）石灰消化率80％；（2）消化渣含水率 20%
(3)石灰乳浓度 CaO 180g/L；（4）石灰进厂粒度≤25mm；
4、原料磨：（1）原矿产品细度100％<500um;99%<315um;70～75<63um；（2）循环母液浓度 Na2O k 240g/L, Na2O C 22.3g/L, AL2O3 142.2g/L, (3)循环母液Rp 0.593, Na2O C/Na2O t≤8.5%,温度 88－90℃；（4）石灰添加量：以全CaO计为7％（以干铝土矿重量计）
（4）常压脱硅脱硅温度 100－105℃，脱硅时间10小时，脱硅固含300－320g/L
5、高压泵房(1)泵工作压力6.0-6.8MPa(2)泵的工作温度95－98℃（3）净吸压头0.12MPa(4)进料矿浆固含200－240g/L
6、高压溶出（1）溶出温度260℃
（2）矿浆预热：全部间接加热，用二次蒸汽将矿浆温度预热至210－220℃，再用高压新蒸汽加热到260℃（3）保温溶出时间30分钟（4）矿浆自蒸发：采用十级闪蒸，料浆温度从260℃降至125℃（5）高压新蒸汽压力6－6.2MPa，温度290〒10℃（7）氧化铝相对溶出率≥93% （8）溶出液Rp 1.18(9)赤泥碱比Na20/SiO2≤0.38
7、稀释：稀释料浆苛性碱浓度 168g/L；稀释浆固含60－78g/l；稀释浆温度107℃，最高110℃
8、赤泥沉降分离洗涤：分解槽进料温度105℃，分离沉降槽底流含固量38－42％；溢流浮游物含量80－150mg/l，最大250mg/l;洗涤沉降槽温度90－95℃，沉降槽底含固量46－53％，分离及洗涤过程中水解损失1.5%
9、控制过滤：叶滤机进料含固80－150mg/L; 叶滤机滤液温度100℃，最高105℃，叶滤机固含<15mg/l,叶滤机产能1.1m3/m2.h
10、精液热交换：采用二级换热，第一级精液与分解母液换热，第二
级为精液与水换热；进口温度100℃，最高105℃，出口温度60－62℃，分解母液进口50－55℃，分解母液出口85－90℃，水进口温度≤35℃，水出口48℃;
11、分解及分级：精液温度60－62℃，分解槽首槽固含800g/l,(3)种子应具有的质量：粒度为<44u占3－15％，最大25％；种子含附液滤≤20%,分解产出率≥99kg/m3;分解时间45－50小时，分解首槽温度50－55℃；水旋器进料固含325g/l；水旋器进料压力0.1-0.12MPa水旋器底流稀释后固含780-794g/l；水旋器底流粒度<44u为2－9％。

12、成品过滤：（1）平盘过滤机的进料温度50－55℃；进料固含
780-794g/l；洗水加入量：0.75t/t氧化铝；洗水温度85℃；母液浮游物含量<2g/l;滤饼含水率6－8％，滤饼中可溶性碱Na2O≤0.06%。

13、种子过滤：（1）立盘过滤机的进料温度50－55℃；滤饼含附液率，＝20％，母液浮游物含量<2g/l;过滤机产能5－5.5t/m2.h，种子过滤进料固含620－750g/l。

14、焙烧：（1）焙烧炉产能 1350t/日；焙烧系统压降600－800mmH2O 焙烧炉温度分布：废气 145℃、二级预热器 320℃、焙烧炉出口1050℃、热旋风器出口1050℃、一级旋风冷却器710℃、二级旋风冷却器560℃、三级旋风冷却器386℃、四级旋风冷却器215℃；沸腾冷却器排出氧化铝80℃，排出废气温度145－160℃；出口含尘量≤50mg/Nm3;焙烧过程中－45u细粒子增加量2－3％。

15、氧化铝包装及堆栈
16、蒸发及结晶碱分离
(1)蒸发器组蒸水能力 220t/h.组
(2)蒸发原液温度 85－90℃
(3)新蒸汽压力 0.45-0.55MPa,温度190〒20℃
(4)蒸发器组出料温度 93℃
(5)循环母液温度 90℃
(6)二次蒸汽冷凝水温度 76℃，最大含碱量 20mg/l
(7)结晶碱分离沉降槽温度 100－103℃
(8)沉降槽底流固含 >250g/l
(9)沉降槽溢流固含 <0.5 g/l
(10)盐过滤机滤饼含水率 35％
17、苛化
（1）苛化原液中NaCO3含量 13.3%
（2）苛化温度 95℃，时间4小时
（3）石灰添加量【CaO/Na2Oc】=1.2
（4）苛化效率≥78－80％
自动化控制
在工厂综合办公大楼，设全厂生产信息调度中心，负责全厂生产过程信息的监视、管理和调度。

生产流程的控制，采用DCS，以车间为单位，设立原料磨、溶出、沉降、分解、蒸发、焙烧及成品过滤七大自控室，将整个氧化铝厂的主要生产操作集中在这七大自控室，采用控制室CRT操作站集中控制和操作的方式，对整个生产过程的信息集中地进行监视和控制，充分利用DCS系统的优越性能，将七大自控室与全厂生产信息调度中心的网络连成一体，实现生产过程的监视、控制和管理的集中化和自动化。

非生产流程的控制，采用PLC控制系统，以子项为单位，采用控制室CRT操作站集中控制和操作的方式，对整个生产过程的信息集中的进行监视和控制。

控制水平：
根据本工程工艺生产过程对控制技术和自动化管理的要求，其控制水平具有技术上的可靠性和先进性以及经济上的合理性。

这不仅体现在所采用的控制设备和控制手段上，同时也体现在具有成熟适用技术和经验的控制策略和先进的控制软件上。

也就是说所采用的控制设备和控制手段均先进可靠，并有较高的性价比，具有成熟的使用经验；所采用的控制策略及应用软件均经过实际生产的检验，并经过多次优化的先进可靠的技术，氧化铝生产和管理的自动化控制水平达到国际先进水平。

DCS系统
工程在生产主流程以车间为单位，采用先进的分布式控制系统，对车间的整个生产过程的信息集中地进行监视和控制。

各车间的DCS 系统相互连接，并连接至全厂生产信息调度中心，形成全厂性的DCS 系统局域网。

系统设计原则:DCS在技术上要具备安全、先进性，并有技术的超前性，同时考虑经济上的合理性。

系统扩展性和可靠性：采用的DCS系统是容易扩展的，目前应能在系统工作的情况下进行扩展（比如扩展到另一组生产装置）。

同时系统具有高可靠的结构，它对控制器。

通讯功能、系统与过程的接口，系统与供电之间，都有一个故障裕度。

软件上的故障裕度包括系统内的各种程序冗余检查和全局数据库的诊断。

系统的开放性：采用的DCS是开放的，具备ODBC数据交换和ODA 开放式数据存取功能，能与第三方供货商的网络进行通信。

过程输入/输出：系统提供丰富的工程输入/输出模块，通过这些模块将系统与过程接起来，为每一路输入/输出信号提供隔离通道，并为现场的变送器提供24VDC。

数据库管理：系统有一个实时数据库管理单元，实时数据库管理
所提供的主要功能包括：模拟、数字及逻辑控制。

随机数据存储，数据趋向与检索，数据历史处理、报表生成等。

控制功能：主要包括：
过程信息采集；模拟量调节控制；工艺数理模型的运算；数字、逻辑量的运算；顺序控制、批量控制。

监控功能：系统提供高水平的过程管理能力，多重变换控制以及数据库的优化，并通过一些广泛的、可扩展的功能模块、有效而容易地应用现成地工业软件包。

操作员接口：操作站是形式简明的、具有良好交互性的友好人机界面。

它具有信息显示的功能和分配系统信息以及收到发往任何生产过程的操作命令。

在控制室，所有操作站均有同样的显示组态或控制操作能力，亦可对各操作站进行操作任务的分配，使得操作任务共同承担。

如果任一操作站出现故障，另外的操作站会自动承担其任务。

控制配备：
DCS系统配备：根据本工程生产过程对控制技术和自动化管理的要求，以及各车间复杂的工艺数理模型的运算对DCS控制系统数学运算能力的要求，控制系统应配备中大型规模以上的国外品牌的DCS。

现场仪表设备：
现场仪表设备担负着生产过程信息的采集和生产控制指令的执行的重要作用，地位非常重要。

本工程的现场仪表设备将以氧化铝行业有成熟使用经验的国外产品及国内引进技术的产品为主。

专用控制软件：
本工程各车间的控制系统的应用软件，是根据各车间的具体控制要求专门编制，是氧化铝生产过程的核心技术的具体体现，关系到工厂的正常运转，生产技术经济指标的好坏及工厂自动化的实现等诸多重大问题，具有突出的重要地位。

这些专用控制软件属专利产品，由于引进的费用高昂，拟由国内有经验的专业公司承担。