氧化铝溶出工艺过程控制

烟台南山学院实训报告

题目：氧化铝溶出工艺过程控制

姓名：___ 纪传宝 ___ 所在学院：___自动化工程学院____ 所学专业：_______自动化________ 班级：_____08自本1班_____ 学号：____200807009680____ 指导教师：______王卫军________ 完成时间：____2011-6-14 _____

目录

1.过程控制课程设计的目的工艺 (3)

1.1设计目的 (3)

1.2氧化铝生产工艺 (3)

2．氧化铝生产方法 (4)

2.1碱法 (4)

2.1.1拜耳法 (4)

2.2烧结法 (7)

2.3联合法 (9)

3.高压溶出 (11)

3.1概述 (11)

3.2铝土矿及循环母液的主要成分 (11)

3.3铝土矿各种成分在溶出过程中的行为 (11)

3.3.1氧化铝水合物溶出时的行为 (11)

3.3.2 氧化硅在溶出过程中的行为 (11)

3.3.3 氧化铁在溶出过程中的行为 (12)

3.3.4 氧化钛在溶出过程中的行为 (12)

3.3.5 氧化钙在溶出过程中的行为 (12)

3.4铝土矿高压溶出过程中添加石灰的作用 (13)

3.5铝土矿的溶出过程 (13)

3.6溶出过程的质量指标 (13)

3.7影响溶出过程的因素 (14)

3.7.1 溶出温度 (14)

3.7.2 保温时间 (14)

3.7.3 溶出液中氧化铝浓度 (14)

的影响 (14)

3.7.4 溶出液

k

3.7.5 搅拌强度 (15)

3.7.6 矿浆细度 (15)

4. 结论 (16)

5.参考文献 (17)

1.过程控制课程设计的目的工艺

1.1 设计目的

本课程设计主要是通过对典型工业生产过程中常见的典型工艺参数的测量方法、信号处理技术和控制系统的设计，掌握测控对象参数检测方法、变送器的功能、测控通道技术、执行器和调节阀的功能、过程控制仪表的PID控制参数整定方法，进一步加强对课堂理论知识的理解与综合应用能力，进而提高学生解决实际工程问题的能力。

1.2 氧化铝生产工艺

世界上氧化铝的生产主要是碱法，包括三种不同方法，即拜耳法、烧结法和联合法，工艺技术方法应用主要依据铝矿石的质量。

拜耳法是利用较高品位的铝矿石，与碱液、石灰乳及母液按比例混合后磨制成料浆，经预脱硅后在相应温度、压力条件下直接溶出铝酸钠，再经赤泥分离、种子分解和氢氧化铝焙烧等工序制得成品氧化铝。对于铝硅比大于7的高品位矿石，以拜耳法生产工艺为首选，其能耗低、投资省、产品质量好且污染物产生量少，属于氧化铝工业清洁生产工艺。

烧结法是将铝土矿破碎后与石灰、纯碱、无烟煤及返回母液按比例混合，磨成生料浆，喷入烧成窑制成熟料，再经熟料溶出、赤泥分离、铝酸钠分解和氢氧化铝焙烧等工序，制得成品氧化铝。该工艺流程长、能耗高、污染物产生量大，但其最大优点是可利用低品位铝土矿，符合我国铝土矿资源的特点。

联合法是将拜耳法和烧结法联合起来，处理铝硅比3～7的矿石，充分发挥各自的长处，联合法有并联、串联以及混联三种基本流程。

混联法是将高品位矿石采用拜耳法处理，拜耳法赤泥与低品位的矿石一起进入烧结法生产系统。整个工艺流程复杂，但氧化铝实收率高。能耗、物耗比单纯烧结法低，比常规拜耳法高，单位产品排污量介于二者之间。串联法是将全部矿石先用经济的拜耳法处理，回收绝大部分氧化铝，然后用烧结法处理拜耳法赤泥，回收大部分碱和小部分氧化铝，烧结法溶液经脱硅后进入拜耳法系统，溶液析出的碱返回烧结法系统配科。

2．氧化铝生产方法

氧化铝生产方法大致可分为四类，但目前用于工业生产的几乎全属于碱法律。

2.1碱法

碱法生产氧化铝的基本过程如图所示。

熔烧

2O3

铝矿石

图2-1碱法生产氧化铝基本过程

碱法生产氧化铝，是用碱（NaOH或Na

2CO

3

）来处理铝矿石，使矿石中的氧化铝转变成

铝酸钠铝液。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，将不溶残渣（由于含氧化铁而呈红色，故称为赤泥）与溶液分离，经洗涤后弃去或综合利用，以回收其中的有用组分，纯净的铝酸钠溶液分解析出氢氧化铝，经与母液分离、洗涤后进行焙烧，得到氧化铝产品。分解母液可循环使用，处理另外一批矿石。

碱法生产氧化铝又分为拜耳法、烧结法和拜耳烧结联合法等多种流程。

2.1.1拜耳法

拜耳法是适于处理低硅铝土矿，尤其是在处理三水铝石型铝土矿时，具有其他方法所无可比拟的优点。目前，全世界生产的氧化铝和氢氧化铝，有90%以上是采用拜耳法生产。拜耳法的两大过程；即分解与溶出。

1）铝酸钠溶液的晶种分解过程

分子比较低的（约1.6左右）铝酸钠溶液在常温下，添加氢氧化铝作为晶种，不断搅

拌，溶液中的Al

2O

3

便以氢氧化铝形式慢慢析出，同时溶液的分子比不断增大。

2）溶出

析出大部分氢氧化铝后的溶液，称之为分解母液，在加热时，又可以溶出铝土矿中的氧化铝水合物，这就是利用种分母液溶出铝土矿的过程。

交替使用以上两个过程就可以一批批地处理铝土矿，得到纯的氢氧化铝产品，构成所谓拜耳法循环。

拜耳法的实质是如下反应在不同条件下交替进行的。

aq OH NaAl q a NaOH O H O Al +⇔++4232)(2231(）或

拜耳法的特点：

● 适合高A/S 矿石，A/S ＞9： ● 流程简单，能耗低，成本低。 ● 产品质量好，纯度高。 拜耳法分类：

由于铝土矿的类型不同，在世界上形成了两种不同的拜耳法方案。 1）美国拜耳法

以三水铝石型铝土矿为原料。由于三水铝石型铝土矿中的Al 2O 3很容易溶出，因而采用低温、低碱浓度溶出，一般情况下为Na 2O 110g/L 以下。溶出的温度为140～145℃，停留时间不足1h ,分解初温高（60～70℃），种子添加量较小（50～120g/L ）,分解时间30-40h,产品为粗粒氢氧化铝，但产出率低，仅为40～45g/L 。这种氢氧化铝焙烧后得到砂状氧化铝。

2）欧洲拜耳法

以一水软铝石型铝土矿为原料。采用高温、高碱浓度溶出，苛性钠浓度一般在200g/L 以上，溶出温度达170℃，停留时间约2～4h 。经稀释扣，将苛性钠浓度高达150g/L 的溶液进行分解。分解时，分解初温低（55～60℃或更低），种子添加量较大（200～250g/L ）。分解时间50～70h,产出率高达80g/L,但得到的氢氧化铝颗料细，焙烧时飞扬损夫大，得到面粉状氧化铝。为了适应电解对氧化铝的要求，现今的欧洲拜耳法已是在高温高碱浓度溶出，低温、高固含、高产出率的分解条件下生产砂状氧化铝了。

详见拜耳法生产氧化铝工艺流程图：