拜耳法生产氧化铝工艺设计计算

拜耳法生产氧化铝工艺设计计算

1 目的与要求

通过工艺设计计算，对氧化铝生产工艺工艺流程有更深入全面的了解，培养和训练学生具备解决复杂的工艺问题、管理氧化铝生产、进行物料平衡计算的能力。

在进行冶金计算之前，必须收集有关现场数据，以便于具体计算。为了计算的方便，下面的物料平衡计算按生产1吨氧化铝为基准进行。

2 主要生产技术指标的选择

1）产品为一级氧化铝（国标）：32O Al 含量 不低于006.98。本设计取为0099。

2）铝土矿的化学组成（00

）

表1 铝土矿成分表 成分

32O Al 32O Fe 2SiO 2TiO O H 22CO 其他 合计

附着水

67.40 11.08 5.45 4.20

10.77 0.52

0.58

100 0.9

3）石灰的化学组成（00

）

表2 石灰石的成分表

成分

CaO 32O Al 2SiO

2CO 其他

合计

87.56 3.8 3.27 5.19

0.18

100

4）氧化铝实际溶出率：0009.89，总回收率：0087。 5）石灰添加量占干铝土矿量的008。 6）碱耗：32/53O Al t kg 补碱组成

表3 补碱成分表 成分

k O Na 2 c O Na 2

2CO

L g /

438.8

7.2

5.1

密度=14403/m kg 7）循环母液的组成

表4 循环母液的成分

成分

k O Na 2

32O Al

c O Na 2

2CO

T

O Na 2

L g /

240

135.13

20

14.19

260

密度=13583/m kg

3=K α

8）稀释后的铝酸钠溶液组成 表 5 铝酸钠溶液成分

成分

k O Na 2

32O Al

c O Na 2

2CO

L g /

160

181.52

11.04

7.83

密度=13153

/cm g 48.1=K α

9）沉降分离底流0.3=S L ，末次洗涤槽底流0.1=S L 。 10）弃赤泥液相中O Na 2的含量（浓度）：L g 25.2。 11）溶出后赤泥的35.1=S A ， 3.0=S N 。 12） 溶出过程浓缩率：008。

13）晶种分解中种子比为3.0，种子附水率为000.18，分离后氢氧化铝浆液的0.1=S L 。

14）氢氧化铝洗涤水的消耗量为3)(0.1OH Al t t -，氢氧化铝滤饼的含水量为0010。

15）蒸发中，O H CO Na 232⋅带走的循环母液为湿沉淀质量的0050。

16）苛化时的石灰数量为化学反应计算量的00125，苛化率为0090。

17）苛化时碳酸钠-石灰浆夜得液相中含00210T O Na ，弃石灰渣中含水量0025。

3 物料平衡计算

3.1 损失计算

根据原始数据，该铝土矿的铝硅比37.12=S A ，故

理论溶出率00000091.9110040

.6745.540.67100=⨯-=⨯-=A S A 理η 实际溶出率

00000009.8910040

.6735

.137.12100)()()(=⨯-=

⨯-=

矿

赤

矿理S A S A S A η

因总回收率比实际溶出率低003~2，故本次设计的实际的总回收率取0087。

在氧化铝的产出率为0089的条件下，如果制取1吨含量为0099的成品氧化铝，则需要干铝土矿为：kg 32.1688)6740.089.0(990=⨯÷

其中应含有氧化铝：kg 93.11376740.032.1688=⨯ 因而，氧化铝的总损失量：kg 93.14799093.1137=-

其中，破碎及储存时氧化铝的损失量为生产一吨氧化铝所需总32O Al 量的003.0，即为：

kg 41.393.11373.000=⨯

相当于损失干铝土矿：kg 06.56740.041.3=÷

则进入湿磨工序的干铝土矿：kg 26.168306.532.1688=- 干石灰添加量为kg 996.100626.168300=⨯

湿磨过程中32O Al 的损失与破碎时相同，即有：kg 6.1123.0⨯，相当于干铝土矿为kg 06.527.6741.300=÷

则送溶出的原矿浆矿石量为：kg 20.167806.526.1683=- 送溶出的铝土矿中，各成分含量如下表6：

表6 送溶出的铝土矿成分

成分 含量/kg 32O Al 11.1131674.020.1678=⨯ 32O Fe 94.18511.020.1678=⨯ 2SiO 46.91055.020.1678=⨯ 2TiO 48.70042.020.1678=⨯ 2CO 73.80052.020.1678=⨯

O H 2

74.1801077.020.1678=⨯

其它 73.90058.020.1678=⨯

合计 1678.20 附着水

1.15009.020.1678=⨯

而送溶出的石灰成分见表 7：

表7 送溶出的石灰化学成分

成分

含量/kg

CaO

43.888756.099.100=⨯ 2CO 24.50519.099.100=⨯ 32O Al

84.3038.099.100=⨯ 2SiO

30.30327.099.100=⨯ 其它 18.00018.099.100=⨯ 合计

100.99

需要补加的苛碱溶液体积为：312.0)2.78.438(53m =+÷ 质量为：kg 80.172144012.0=⨯ 则补碱溶液中各组分含量见表 8：

表8 补碱溶液成分

成分 含量/kg

O Na 2 53 2CO

61.012.01.5=⨯ O H 2（按差值计）

75.11761.05336.171=--

合计

171.36

溶出后赤泥的组成如表9：