氧化鋁生產(chǎn)工藝

1、第一章 氧化鋁的生產(chǎn)原理和方法第一節(jié) 氧化鋁和鋁礦燒結(jié)法和拜耳法是目前工業(yè)生產(chǎn)氧化鋁的主要方法。國外生產(chǎn)氧化鋁絕大多數(shù)采用拜耳法生產(chǎn)氧化鋁，中國結(jié)合自己的資源情況，首創(chuàng)了拜耳-燒結(jié)混聯(lián)法，極大地提高了氧化鋁的總回收率。隨著生產(chǎn)技術的不斷提高，石灰拜耳法、選礦拜耳法等一些新的生產(chǎn)方法不斷被應用到生產(chǎn)中來。一、氧化鋁的特性存在于自然界中的氧化鋁稱為剛玉（-Al2O3），是在火山爆發(fā)過程中形成的。它在巖石中呈無色的結(jié)晶，也可與其他氧化物雜質(zhì)（氧化鉻和氧化鐵等）染（形）成帶色的結(jié)晶，紅色的叫紅寶石，藍色的叫藍寶石。工業(yè)氧化鋁是各種氧化鋁水合物經(jīng)加熱分解的脫水產(chǎn)物，按照它們的生成溫度可以分為低溫氧化鋁和

2、高溫氧化鋁兩類。通常電解煉鋁用的氧化鋁是-Al2O3和-Al2O3的混合物。-Al2O3它屬六角晶系，由于有完整堅固的晶格，所以它是所有氧化鋁同質(zhì)異晶體中化學性最穩(wěn)定的一種，在酸或堿液中不溶解。-Al2O3屬于立方晶系，具有很大的分散性，化學性質(zhì)較為活潑，易與酸或堿溶液作用。氧化鋁的化學純度成品氧化鋁除主要成分是Al2O3外，往往含有少量的SiO2、Fe2O3、Na2O和H2O等雜質(zhì)。氧化鋁中殘存的結(jié)晶水以灼減表示，它也是有害雜質(zhì)。因為水與電解質(zhì)中的AlF3作用而生成HF，造成了氟鹽的損失，并且污染了環(huán)境。此外，當灼減高或吸濕后的氧化鋁與高溫熔融的電解質(zhì)接觸時，則會引起電解質(zhì)暴濺，危及操作人員

3、的安全。氧化鋁質(zhì)量的分級根據(jù)標準YS/7274-1998分為4個等級，如表1-2所示。級別牌號Al2O3（%）SiO2（%）Fe2O3（%）Na2O（%）灼減（%）一級Al2O3-198.60.020.020.501.0二級Al2O3-298.40.040.030.601.0三級Al2O3-398.30.060.040.651.0四級Al2O3-498.20.080.050.701.0表1-2氧化鋁質(zhì)量等級標準氧化鋁的物理性質(zhì)用于表征氧化鋁物理性質(zhì)的指標有：安息角、-Al2O3含量、容量、粒度和比表面積以及磨損指數(shù)等。二、鋁土礦地殼中鋁的平均含量為8.7%左右，折合成氧化鋁為16.4%，僅次于

4、氧和硅，居于第三位，在金屬元素中位于第一位。由于鋁的化學性質(zhì)活潑，它在自然界中以化合物狀態(tài)存在。地殼中的含鋁礦物約有250種左右，其中約40%是各種鋁硅酸鹽，最重要的含鋁礦物只有14-15種，而鋁土礦就是目前氧化鋁生產(chǎn)的主要礦石資源，世界上生產(chǎn)的氧化鋁95%左右是從鋁土礦中提煉出來的。評價鋁土礦的質(zhì)量不僅看它的化學成分、鋁硅比的高低，而且還要看鋁礦的類型。鋁土礦中氧化鋁的含量通常在45%-75%之間。鋁土礦中的二氧化硅是堿法（尤其是拜耳法）生產(chǎn)氧化鋁過程中最有害的雜質(zhì)。我們通常把鋁土礦中的氧化鋁與二氧化硅的重量之比值稱為鋁土礦的鋁硅比，以符號A/S表示。氧化鋁生產(chǎn)要求鋁土礦的鋁硅比和氧化鋁含量

5、越高越好，因為鋁硅比氧化鋁含量對氧化鋁廠的技術經(jīng)濟指標影響很大。處理鋁硅比低的鋁土礦較處理鋁硅比高的鋁土礦在工藝上要復雜得多，并且單位產(chǎn)品的投資及生產(chǎn)成本要高。鋁土礦的外觀和物理化學性質(zhì)變化很大，因其礦物組成和化學成分不同而異，三水鋁石型多呈松散碎屑狀，而一水硬鋁石主要為石質(zhì)塊狀，礦石結(jié)構有土狀、致密狀與豆鮞狀鋁土礦可以具有從白色到赭色之間的很多顏色。一般含鐵高的呈紅色，含鐵低的呈灰白色、黃褐色及褐色，硬度變動于1-9之間。我國鋁土礦資源較為豐富，其特點是高鋁、高硅、低鐵，大部分為一水硬鋁型鋁土礦，鋁硅比多數(shù)4.0-7.0之間，在10.0以上的優(yōu)質(zhì)鋁土礦較少。第二節(jié)氧化鋁生產(chǎn)方法一、氧化鋁生產(chǎn)

6、方面概述氧化鋁生產(chǎn)過程就是從鋁礦石中提取氧化鋁使之與雜質(zhì)分離的過程。自然界中的鋁礦石及含鋁原料的類型繁多，同一類型的鋁土礦中各種雜質(zhì)的含量又各有差異。為了最經(jīng)濟地生產(chǎn)氧化鋁，對不同的鋁礦必須采用不同的生產(chǎn)方法，已經(jīng)提出的生產(chǎn)氧化鋁的方法大致可分為堿法、酸法聯(lián)合法、電熱法、高壓水化學法等幾種。1、堿法生產(chǎn)氧化鋁堿法生產(chǎn)氧化鋁就是用堿（NaOH或Na2CO3）處理鋁土礦，使礦石中的氧化鋁和堿反應制成鋁酸鈉溶液。礦石中的鐵、鈦等雜質(zhì)和絕大部分的二氧化硅則成為不溶性的化合物進入固體殘渣中。因為這種殘渣被氧化鋁鐵染成磚紅色，故稱為赤泥。與赤泥分離后的鋁酸鈉溶液經(jīng)凈化處理后，可以分解析出氫氧化鋁，即Al（

7、OH）3，將Al(OH)3溶液分離并經(jīng)過洗滌和焙燒后，即獲得產(chǎn)品氧化鋁。分離Al(OH)3后的溶液稱為母液，可以用來處理下一批礦石，因而也稱為循環(huán)母液。堿法生產(chǎn)氧化鋁按生產(chǎn)過程的特點，又分為拜耳法、燒結(jié)法和拜耳-燒結(jié)聯(lián)合法（包括并聯(lián)、串聯(lián)、混聯(lián)聯(lián)合法等），目前工業(yè)上普遍采用堿法生產(chǎn)氧化鋁。二、拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的原理和基本工藝流程采用拜耳法生產(chǎn)氧化鋁已有100多年的歷史，100多年來隨著科學的發(fā)展、新技術的應用，這一方法已經(jīng)有了很大的發(fā)展和改進。目前，它仍是世界上生產(chǎn)氧化鋁的主要方法之一。拜耳法用在處理低硅鋁土礦（一般要求A/S7.0），特別是用在處理三水鋁石型鋁土礦時有流程簡單、作業(yè)方便、能量

8、消耗低、產(chǎn)品質(zhì)量好等優(yōu)點?，F(xiàn)在除了受原料條件限制的某些地區(qū)以外，大多數(shù)氧化鋁廠都采用拜耳法生產(chǎn)氧化鋁。拜耳法處理一水硬鋁石型鋁土礦時工藝條件要苛刻一些。拜耳法最主要的缺點是不能單獨處理氧化硅含量太高的礦石，此外，拜耳法對赤泥的處理也很困難。1、拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的原理拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的原理簡述如下：用苛性堿溶液在一定溫度、一定壓力條件下溶出鋁土礦，氧化鋁被溶出制得鋁酸鈉溶液，鋁酸鈉溶液凈化后經(jīng)過降溫、添加晶種、攪拌分解析出氫氧化鋁，析出的氫氧化鋁經(jīng)分離、洗滌、焙燒后得到氧化鋁。分解后的母液（主要成分NaOH）經(jīng)蒸發(fā)再重新溶出新的一批鋁土礦，進入下一循環(huán)。氧化硅等雜質(zhì)成為赤泥，經(jīng)洗滌后外排或用于燒

9、結(jié)法配料。拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的基本流程由于各地鋁土礦的礦物成分和結(jié)構的不同以及采用的技術條件各有特點，各個工廠的具體工藝流程也常有差異。但作為拜耳法生產(chǎn)氧化鋁其基本的流程主要由原礦漿制備、溶出、溶出礦漿稀釋及赤泥分離和洗滌、晶種分解、氫氧化鋁分級和洗滌、氫氧化鋁焙燒、母液蒸發(fā)及蘇打苛化等工序組成。拜耳法處理一水硬鋁石型鋁土礦的基本流程如圖1-1所示。第二章 原料制備原料制備是氧化鋁生產(chǎn)的第一道工序，它包括鋁土礦的破碎、配礦、磨礦、料漿的制備和石灰煅燒等。它的主要任務是：（1）鋁土礦破碎和均化。（2）為拜耳法系統(tǒng)和燒結(jié)法系統(tǒng)分別磨制出合格的原礦漿和生料漿。（3）供應配料用的石灰以及碳酸化分解用的C

10、O2氣及脫硅、苛化用石灰乳。鋁土礦成分的穩(wěn)定是均衡穩(wěn)定生產(chǎn)的首要條件。因此，進入生產(chǎn)流程中鋁土礦的鋁硅比以及氧化鋁、氧化鐵等的含量都應達到一定的要求。配礦的作用就是把成分上的差別的幾部分鋁土礦根據(jù)生產(chǎn)要求按比例混合均勻。一般來說，配礦工作在礦山應該進行，礦山對各供礦點開采出的不同品位或成分上有差別的礦石按比例混合，混合后達到生產(chǎn)要求的鋁土礦才能進廠，但在近年來的生產(chǎn)實踐中很難做到這一點，由于供礦的渠道越來越復雜，幾種不同品位的鋁土礦有可能同時進廠，這就使得配礦難度加大。一般來說，粗碎的鋁土礦進廠后在經(jīng)過技術人員計算配礦數(shù)量，安排和確定堆料位置，以便使混合后的鋁土礦成分能夠達到生產(chǎn)技術的要求。在

11、有的工廠，進廠后的鋁土礦先送原礦堆場貯存，進廠鋁土礦經(jīng)中碎和細碎后按不同品位分開堆放，碎鋁土礦進行一次調(diào)配，合格后才能送支配料。一、碎鋁土礦的配礦方法目前主要的配礦方式是用堆料機進行配礦。在一些老廠還有抓斗吊車（門式或橋式）配礦和貯罐配礦等。1、堆料機配礦混合碎礦也可以分兩堆堆存，每堆存量數(shù)天，一堆使用，一堆配礦，用堆料機和橋式斗輪取料機分別自動堆取，多層平鋪配礦，端面截取。這種配礦方式適用于進礦成分復雜的工廠，技術操作上要求對進廠物料的成分和數(shù)量有充分的了解，每堆一次料要核算一次現(xiàn)有混礦的成分，同時仍要計算需要進廠鋁土礦的品位和數(shù)量等。對于礦石品位差別較大的工廠可以采用這種方法進行配礦，但配

12、礦后的成分可能會與要求的成分有些偏差。采用這種方法必須嚴格按照配礦計算方法進行，配出的混礦A/S才能達到混礦指標要求，否則混礦分會有較大的偏差。為了保證氧化鋁生產(chǎn)中的化學反應能充分而快速地進行，參加化學反應的各種固體物料必須進行磨細與均勻混合。磨礦作業(yè)大多是在裝有磨礦介質(zhì)的磨機內(nèi)進行的。目前氧化鋁生產(chǎn)中磨礦多采用管磨機和格子型球磨機，并采用濕法磨礦作業(yè)。磨礦作業(yè)電耗很大，在氧化鋁生產(chǎn)中每磨碎1噸礦石往往要耗電15-23度，鋼球和襯板消耗量1.2kg-1.6kg，加上磨礦作業(yè)的設備維護和修理的工作量大，因此改善磨礦作業(yè)條件，降低消耗和提高磨機生產(chǎn)率對氧化鋁生產(chǎn)有很大的意義。二、氧化鋁生產(chǎn)中的磨礦

13、1、原礦漿的磨制是將碎鋁礦按配比要求配入石灰和循環(huán)母液磨制成合格的原礦漿的過程。磨礦作業(yè)可采用格子型球磨機（簡稱格子磨）或管磨機（格子磨和管磨統(tǒng)稱為球磨機）與分級設備組成一段閉路磨礦流程。三、影響球磨機產(chǎn)能的因素影響球磨機產(chǎn)能的因素很多，除球磨機的型號與樣式、直徑大小、轉(zhuǎn)速、襯板形式、多倉球磨機的他倉度及各倉的長度和篩篦板過料面積等本身的因素外，還有許多其他的外部影響因素。當球磨機選定后，影響球磨機產(chǎn)能的主要因素有：礦石的可磨度、給礦粒度、產(chǎn)品細度要求、球級配比、球荷填充率、磨礦液固比等。在鋁土礦的高壓溶出過程中，為了得到預期的溶出效果，應該通過配料計算確定礦漿中鋁土礦、石灰和循環(huán)母液的配料比

14、例。四、拜耳法原礦漿指標對氧化鋁生產(chǎn)的影響1、固含固含高低變化顯示鋁土礦與循環(huán)堿液配比的變化，固含高即鋁礦多，配堿量少，固含低即鋁礦少，配堿量多，生產(chǎn)上通常會在礦漿進入高壓溶出之前進行固含調(diào)整。否則固含高將會影響鋁土礦溶出反應完全程度，降低溶出率，增大赤泥量，降低氧化鋁回收率；固含低會使溶出k 升高，造成分解困難，降低分解率和循環(huán)效率。2、細度礦漿細度跑粗將會加速管道磨損，使預脫硅槽沉淀增多，影響鋁土礦溶出反應完全成度。礦漿細度過細將使溶出赤泥變細，使赤泥沉降性能變差，影響拜耳法赤泥的沉降分離作業(yè)。3、礦漿CaO含量礦漿CaO配入量要適中，以保證溶出過程中消除TiO2的危害。加入量不足時，將會

15、降低溶出率；游離的CaO會造成Al2O3的損失。第三章 石灰燒制第一節(jié) 石灰的種類及生產(chǎn)方法按石灰中硅酸鈣、鋁酸鈣和鐵鋁酸鈣等成分的多少，石灰分為氣硬性石灰和水硬性石灰。硅酸鈣、鋁酸鈣和鐵鋁酸鈣賦予石灰以水硬性的特征。在氣硬性石灰中，這些化合物的含量通常為4.0%-12.0%，個別也有達20%；當在石灰中這些化合物的含量為25%-40%時，則石灰呈弱水硬性，這種石灰稱為弱水硬性石灰。強水硬性石灰的這些化合物含量為40%-90%。石灰的生產(chǎn)方法石灰煅燒一般都是在立窯和回轉(zhuǎn)窯中進行。石灰是溫度控制在900-1300下煅燒以碳酸鈣為主要成分的石灰原料而制得的，在煅燒過程中碳酸鈣原料分解為氧化鈣和二氧

16、化碳氣體。1、生產(chǎn)石灰用的原料用于生產(chǎn)石灰的原料是碳酸鹽類巖石（或礦物），其主要成分是碳酸鈣（CaCO3）。碳酸鈣以兩種礦物存在于自然界：方解石和文石。它含有的雜質(zhì)有AL2O3、MgO、SiO2、Fe2O3等。在煅燒過程中，雜質(zhì)含量過多則往往會生成熔結(jié)物（即結(jié)瘤），破壞正常的煅燒制度，降低石灰的質(zhì)量。石灰石含的水分對石灰質(zhì)量沒有影響，但會增加燃料的消耗和降低二氧化碳的濃度，石灰石的塊度對煅燒過程也有一定影響，塊度大，煅燒速度慢，且不易燒透；塊度小，煅燒速度較快，煅燒易完全，但不能過小，過小則會使內(nèi)通風不好。氧化鋁生產(chǎn)中對石灰石的質(zhì)量要求：CaO52.0%，MgO1.5%,SiO22.0%。燒制

17、石灰用的燃料燒制石灰用的燃料有焦炭、無煙煤和可燃性氣體等，選用何種燃料取決于燃料的資源情況。以焦爐煤氣為燃料的石灰回轉(zhuǎn)窯的煅燒工藝石灰回轉(zhuǎn)窯的主要設備包括豎式預熱器、回轉(zhuǎn)窯、豎式冷卻器等。石灰窯一般生產(chǎn)工藝流程如圖2-6所示。石灰石由石灰?guī)旖?jīng)皮帶運送到預熱器上部貯料倉，再由貯料倉通過棒條閥進入豎式預熱器。物料在預熱器通道內(nèi)緩慢下移，滑入預熱器的環(huán)形帶，開始與來自回轉(zhuǎn)窯的熱廢氣接觸。熱廢氣進入空心筒時的溫度在900-1100，并由推桿上部的空心通氣孔通過環(huán)形帶向石灰石傳熱，預熱石灰石。而廢氣在預熱上部冷卻到300左右，途經(jīng)電收塵凈化后，由排煙機排入大氣。在預熱器內(nèi)被預熱的石灰石由液壓推桿送入回轉(zhuǎn)

18、窯。合格的石灰落到具有風帽的冷卻器內(nèi)，與來自二次風機鼓入的冷風進行逆向熱交換，溫度降至100以下后，經(jīng)卸料器卸下，通過鏈斗輸送機送往石灰?guī)熨A存的石灰供礦制、化灰工序使用。預熱后的空氣作為窯頭的二次風參加煅燒。石灰窯的煅燒采取負壓操作，可根據(jù)CaCO3分解吸熱、焦爐煤氣熱值計算石灰石和焦爐煤氣的配比，根據(jù)焦爐煤氣的成分計算焦爐煤氣燃燒所需要的空氣量。根據(jù)物料在窯內(nèi)的堆積角度、物料在窯內(nèi)的填充系數(shù)和窯的有關參數(shù)來計算石灰石下料量和窯速的關系。石灰燒制主要技術指標對氧化鋁生產(chǎn)的影響石灰分解率高低對氧化鋁生產(chǎn)的影響石灰分解率高可提高原料的利用率和CO2產(chǎn)量，減少石灰中未分解的CaCO3含量。提高石灰質(zhì)

19、量，可以減少石灰用于拜耳法配料時帶入的碳酸鹽對拜耳法生產(chǎn)的危害，減輕石灰用于制備石灰乳時的殘渣分離負擔，有利于提高石灰乳濃度質(zhì)量。石灰乳制備制備石灰乳的目的氧化鋁生產(chǎn)中制備石灰乳主要是用于燒結(jié)法鋁酸鈉溶液的深度脫硅。其次，用作拜耳法精液過濾的助濾劑，有些純拜耳法廠還用于碳酸鈉的苛化。第四章 溶出溶出是氧化鋁生產(chǎn)的主要工藝之一，它是指鋁土礦中的Al2O3；轉(zhuǎn)入鋁酸鈉溶液的過程。根據(jù)生產(chǎn)工藝不同，分為燒結(jié)法熟料溶出和拜耳法鋁土礦溶出。燒結(jié)法熟料溶出是鋁土礦與堿經(jīng)過高溫燒結(jié)成為熟料以后，再用水或稀堿溶液溶解制取鋁酸鈉溶液的過程，拜耳法鋁土礦溶出是在一定溫度、壓力的條件下用苛性堿溶液將鋁土礦中的氧化鋁

20、溶出成為鋁酸鈉溶液的過程。第一節(jié) 拜耳法鋁土礦溶出鋁土礦的溶出是拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的主要工序之一。溶出的目的是將鋁土礦中的氧化鋁水合物充分溶解而進入鋁酸鈉溶液。鋁土礦中的氧化鋁水合物存在狀態(tài)的不同，要求的溶出條件也不相同。溶出工藝主要取決于鋁土礦的化學成分以及礦物組成類型。通常，處理三水鋁石型鋁土礦的溶出溫度一般為140-145，用苛性堿（Na2Ok）濃度為（120-140）g/1的母液去溶出。一水鋁石型鋁土礦的溶出通常是在溫度為240-250，用Na2Ok濃度為（140-220）g/1的母液去溶出。我國用拜耳法處理的一水硬鋁石鋁土礦，溶出溫度通常在240-265，母液的Na2Ok濃度為（230

21、-260）g/1。一、鋁土礦溶出工藝隨著科學技術的發(fā)展，高壓溶出工藝不斷改進，設備裝置水平不斷提高，高壓溶出的作業(yè)方式和設備裝置類型很多，主要有直接加熱高壓溶出器組、間接加熱高壓溶出器組、雙流法高壓溶出器組、管道溶出裝置等。我國早期建成的一些氧化鋁廠，拜耳法溶出采用了直接高壓出器組。近年來新建、擴建的氧化鋁廠分別采用了單管預熱壓煮溶出器、管道化溶出裝置和雙流法高壓溶出器組等新技術。拜耳法生產(chǎn)氧化鋁已有100多年的歷史。盡管拜耳法生產(chǎn)方法本身沒有實質(zhì)性的變化，但就溶出技術而言卻發(fā)生了巨大的變化。溶出的方法能由單罐間斷溶出作業(yè)發(fā)展為多罐串聯(lián)連續(xù)溶出，進而發(fā)展為管道化溶出。溶出溫度也得提高，最初溶出

22、鋁石的溫度是105，溶出不軟鋁石為200，溶出一水硬鋁石溫度為240，而目前的管道化溶出，溫度可達20-300。加熱方式由蒸汽直接加熱發(fā)展為蒸汽間接加熱，乃至管道化溶出高溫段的熔鹽加熱。隨著技術的進步，溶出過程的技術經(jīng)濟指標得到顯著的改善和提高，減輕了附屬工序的負擔，直接或間接降低了氧化鋁生產(chǎn)成本，提高了效益，也加大了資源的利用率。二、影響鋁土礦溶出過程的因素1、鋁土礦的礦物組成及結(jié)構的影響鋁土礦的溶出性能是指用循環(huán)母液溶出其中Al2O3的難易程度。除了礦物組成外，鋁土礦的結(jié)構形態(tài)、雜質(zhì)含量和分布狀況也影響其溶出性能。不同產(chǎn)地的一水硬鋁石礦的溶出性能也不一致。廣西平果礦為石質(zhì)塊狀較致密，溶出性

23、能就差，在240，溶出時間60分鐘。表4-2我國各地礦石的溶出性能溶出性能單位孝義修文新安平果赤泥鋁硅比1.031.151.221.66相對溶出率（%）99.1298.6297.0492.33溶出液（k）1.571.591.611.63從表中可看出，溶出性能以山西孝義礦最優(yōu)，貴州修文礦次之，河南新安礦第三，廣西平果礦最差。2.溶出溫度的影響提高溫度使礦石的礦物形態(tài)方面的差別所造成的影響趨于消失。3、循環(huán)母液苛性堿濃度的影響4、配料苛性比影響5、礦漿攪拌強度的影響6、鋁土礦的磨細程度7、添加石灰的影響8、溶出時間的影響鋁土礦溶出過程中，只要AL2O3的溶出率沒有達到最大值，那么增加溶出時間，AL

24、2O3的溶出率就會增加。對于一水硬鋁石型礦來說，當溶出溫度為250時，溶出時間對溶出率影響率很大。當溶出溫度提高后，溶出時間對溶出率的影響相對減弱。三、溶出的控制1、溶出壓力和溫度的控制溫度是影響溶出速度的主要因素，特別是當溶出一水硬鋁石型鋁土礦時更是居于主導地位。一個工廠在確定溶出溫度時，除需要考慮經(jīng)濟效果外，還應考慮熱源（蒸汽、高溫載熱體或別的熱源）和高壓設備制造等方面的技術條件。溶出溫度和循環(huán)母液濃度確定之后，溶出壓力也就是隨之而定了。高壓溶出器機組的機械強度就是根據(jù)這個溶出壓力和溫度設計的。為了保證安全，實際操作壓力不允許超過設計壓力，但操作壓力應該保持在接近允許的最高壓力和溫度下工作

25、，以發(fā)揮設備的能力，提高溶出過程的產(chǎn)量和質(zhì)量。溶出溫度和機組壓力、母液堿濃度及通汽速度之間存在著一定的內(nèi)在聯(lián)系。鋁酸鈉溶液的飽和蒸汽隨溫度的升高而升高。當溫度一定時，則其飽和蒸汽壓隨母液中Na2Ok濃度的升高而降低，而與氧化鋁濃度幾乎無關。2、溶出時間的控制具體的礦粒在溶出器內(nèi)的停留時間和以上計算的平均時間是有差別的。礦粒不可能有秩序地在溶出器中循序前進，而是有的提前，有的滯后。顆粒最大的礦粒沉速最快，最先沉到罐底，最先被排出機組，因而溶出最不完全。沉速越慢，溶出越好，粒度越來越小的礦粒反而在溶出器內(nèi)停留最久。溶出器的直徑越大、個數(shù)越少，這種停留時間的差別也越嚴重。礦粒磨細粒度均勻，此差別就小

26、。當滿罐程度高，此差別對溶出率的影響也小。四、高壓溶出過程中的結(jié)疤及防治1、高壓溶出過程中的結(jié)疤在鋁土礦的預熱和溶出過程中，一些礦物與循環(huán)母液發(fā)生化學反應，生成溶解度很小的化合物從液相中結(jié)晶析出并沉積在容器表面上，形成結(jié)疤。在氧化鋁生產(chǎn)過程中，各工序的結(jié)疤現(xiàn)象普遍存在。拜耳法過程結(jié)疤的礦物組成與鋁土礦的組成、添加劑及各工序的工藝條件都有很大關系。較為常見的結(jié)疤成分有硅礦物、鈦礦物、鋁礦物、鐵礦物及磷酸鹽等。根據(jù)結(jié)疤的來源及其物理、化學性質(zhì)不同，可將結(jié)疤的礦物成分分為四大類。（1）因溶液分解而產(chǎn)生，以Al（OH）3為主。主要在赤泥分離沉降槽、赤泥洗滌沉降槽、分解槽等設備的器壁上生成。視條件不同，

27、可以是三水鋁石、拜耳石、諾爾石、一水軟鋁石及膠體。（2）由溶液脫硅以及鋁土礦與溶液間反應而產(chǎn)生。如鈉硅渣、水化石榴石等，此類結(jié)疤主要是在礦漿預熱、溶出過程及母液蒸發(fā)過程中出現(xiàn)，其結(jié)晶形態(tài)與溫度、溶液組成、時間等多種因素有關。（3）因鋁土礦中含鈦礦物在拜耳法高溫溶出過程中與添加劑及溶液反應而生成。主要成分為鈦酸鈣CaOTiO2和羥基鈦酸鈣CaTi2O4（OH）2。這類結(jié)疤主要在高溫區(qū)生成。（4）除上述三種以外的結(jié)疤成分，還有一水硬鋁石、鐵礦物（針鐵礦、赤鐵礦、磁鐵礦等）、磷酸鹽、含鎂礦物、氟化物及草酸鹽等。這類結(jié)疤相對較少。2、結(jié)疤的清理清除結(jié)疤的方法有機械清理、火燒清理、高壓水清洗和酸洗等方法

28、。對不同結(jié)疤應有不同的清洗方法。一般的結(jié)疤可用5.0%-15.0%的H2SO4清洗，在處理含鈦酸鈣的結(jié)疤時，硫酸中應添加1.5%-2.5%HF。為避免HF的毒性，可以用NaF來代替，此時應延長清洗時間。為防止設備被酸腐蝕，酸洗溫度不宜過高，不超過70-75，并加入緩蝕劑。它的用量為酸液量的0.8%-1.0%。利用酸泵將酸在要清洗的設備和酸槽循環(huán)流動。經(jīng)過90-300分鐘，便可使結(jié)疤溶解脫落，然后再用清水沖洗，原礦漿由100升溫到150時在預熱器內(nèi)生成的結(jié)疤用草酸加磷酸的混合酸清洗效果好。由180加熱到220范圍內(nèi)有結(jié)疤用鹽酸、草酸和氫氟酸的混合效果最好。對于致密的含鈦酸鈣的高溫結(jié)疤，必須經(jīng)酸洗

29、再用高壓水洗才能奏效。機械清理用風動硬質(zhì)合金鉆頭進行，鉆頭中間可以通水同時沖洗；火燒清理是驟然如熱管道，使結(jié)疤急劇爆裂脫落，從而達到清理目的。第五章 液固分離氧化鋁生產(chǎn)實質(zhì)上是將鋁土礦中的氧化鋁溶入堿溶液中，與其他有害雜質(zhì)相分離后，再從溶液中析出的變化過程，在這一作業(yè)過程中有許多工序要進行液固分離，如拜耳法或燒結(jié)法的赤泥與粗液的分離、氫氧化鋁與分解母液的分離、燒結(jié)法精液與硅渣的分離、結(jié)晶堿與蒸發(fā)母液的分離等，因此液固分離是氧化鋁生產(chǎn)中的重要作業(yè)工序。液固分離方法有沉降、過濾和離心分離，離心分離在氧化鋁生產(chǎn)中用得較少，本章不予介紹。沉降分為重力沉降和離心沉降。氧化鋁生產(chǎn)中的沉降大多采用較經(jīng)濟的重

30、力沉降，重力沉降最適宜處理固液相密度差比較大、固體含量不太高而處理量比較大的懸浮液，但無法將液體中懸浮的固體微粒完全分離干凈。赤泥的分離與洗滌是氧化鋁生產(chǎn)中使用沉降槽最多的地方，最具代表性。過濾可分為真空過濾和加壓過濾。真空過濾適于處理固體含量比較大的溶液，氧化鋁生產(chǎn)中一般處理的對象是沉降分離所得底流和種分分解后的漿液，真空過濾設備有轉(zhuǎn)鼓過濾機、立式圓盤過濾機、水平圓盤過濾機等。加壓過濾一般適于處理固體含量比較少的懸浮液，它能將懸浮液中的固體顆?；痉蛛x干凈，處理的對象是沉降分離所得溢流和真空過濾所得濾液，如燒結(jié)法和拜耳法清液的精制、母液浮沲物的回收等。加壓過濾設備有立式葉濾機、臥式葉濾機、袋

31、濾機、板框式壓濾機等，氧化鋁生產(chǎn)中一般用前三種，尤其是立式葉濾機，由于操作簡便、產(chǎn)能高、指標好，在氧化鋁生產(chǎn)中應用越來越廣泛，有取代臥式葉濾機的趨勢。板框式壓濾機因操作復雜、產(chǎn)能低，一般不用于氧化鋁大工業(yè)的生產(chǎn)。第一節(jié) 過濾一、過濾基本原理過濾是懸浮液進行液固分離的一種有效方式，其基本原理是：在壓力差的作用下，借助一種能將固體顆粒截留而讓液體通過的多孔介質(zhì)，將固體顆粒從懸浮液中分離出來的過程。通常將多孔介質(zhì)稱為過濾介質(zhì)。二、過濾工藝氧化鋁生產(chǎn)中有兩種過濾工藝，即真空過濾和加壓過濾。下面對兩種過濾工藝分別介紹：1、加壓過濾工藝加壓過濾包括立式葉濾機、臥式葉濾機、袋濾機、板框壓濾機等。立式葉濾機易

32、于實現(xiàn)不用拉開機頭即以高壓水沖洗卸泥等操作，因而自動化程度化較高，運行周期也較長，使用在氧化鋁生產(chǎn)中粗液的精濾。下面通過立式葉濾機來介紹加壓過濾機的工藝，立式0f濾機工藝流程如圖52所示。葉濾機是多組濾片按一定方式裝入密閉的濾筒內(nèi)，屬于周期性作業(yè)過濾設備，一個葉濾循環(huán)由4個階段構成：(1)濾液循環(huán)掛餅。利用泵將粗液由粗液槽打人葉濾機，在濾布上掛上一層濾餅，因為剛進料時濾液不是通過濾餅過濾，因此濾液浮游物高，進入高位槽后要通過渾精液槽返回粗液槽。此過程需1分鐘10分鐘。(2)正常作業(yè)。濾布掛餅完成后，合格的濾液由高位槽進入精液槽，此過程根據(jù)生產(chǎn)情況可進行40分鐘120分鐘。(3)葉濾機卸泥。長時

33、間過濾后，濾餅增厚，過濾阻力增大，產(chǎn)能降低，需斷料卸壓，利用高位槽濾液反沖卸餅，此過程需0秒10秒。(4)濾餅沉淀。卸泥后的混合物由濾筒流入濾餅槽，此過程需40秒120秒。在葉濾機系統(tǒng)設備運行一段時間后，需用堿液進行泡洗，清除結(jié)疤，疏通管道，保證設備正常運行。葉濾機采用加壓過濾，推動力較大，可適用于過濾溶液濃度較高、粘度較大而不易分離的懸浮液。2、真空過濾工藝工作中真空過濾機過濾面的兩側(cè)，受到不同壓力的作用，其接觸料漿一側(cè)為大氣壓，而過濾面的背面則與真空源相通，真空源是利用真空設備提供負壓。所以真空過濾機的推動力就是兩面的壓力差即真空度。在此壓力差作用下，懸浮液中的固體顆粒被截留在濾布表面形成

34、濾餅，濾液被真空吸力抽走，從而達到過濾目的。氧化鋁生產(chǎn)真空過濾機工作時連續(xù)運轉(zhuǎn)，過濾面可分為以下幾個區(qū)：(1)布料區(qū)。需過濾的料漿分布到過濾面上，轉(zhuǎn)鼓和立盤的過濾，布料區(qū)是過濾面浸在濾漿槽中；平盤是將料漿直接送人水平盤面的布料區(qū)。(2)吸濾區(qū)。在此區(qū)域通過真空作用將料漿母液吸入真空受液槽，濾餅被截留在濾布上，達到固液分離的目的。(3)洗滌區(qū)。通過固液分離區(qū)后濾餅仍然附著一定量的母液，在平盤、轉(zhuǎn)鼓中還需要進行洗滌，洗滌要用熱水，以充分洗凈。(4)卸料區(qū)。過濾完成后濾餅要卸出，與過濾設備分離，卸料有多種方式，有刮刀、反吹、螺旋、折帶等。(5)過濾介質(zhì)再生區(qū)。卸料后，有的過濾機仍然存在殘余濾餅，可進

35、行反吹或水洗使過濾介質(zhì)再生。目前應用最廣泛的真空設備是水環(huán)式真空泵，它需要獨立的循環(huán)降溫供水系統(tǒng)。在氫氧化鋁過濾與洗滌中，立盤、轉(zhuǎn)鼓、平盤過濾機由于過濾物料溫度不太高，因此沒有水冷器、分水器設備。第二節(jié) 赤泥分離洗滌在目前的氧化鋁生產(chǎn)中，大多采用重力沉降或重力沉降與過濾聯(lián)合的方法來實現(xiàn)赤泥分離與洗滌的作業(yè)過程。無論是拜耳法的鋁土礦溶出漿液還是燒結(jié)法的熟料溶出漿液，都要進行赤泥和鋁酸鈉溶液的分離，以得到粗制的鋁酸鈉溶液粗液。為使分離作業(yè)順利進行，拜耳法鋁土礦的溶出漿液在分離前必須進行稀釋，而燒結(jié)法的熟料溶出漿液必須進行快速分離，以減少二次反應的化學損失；而分離后的赤泥要盡可能地用熱水洗滌干凈，以減少堿和氧化鋁的機械損失(赤泥附液損失)。由于生產(chǎn)方法不同，赤泥分離洗滌的工藝流程不盡相同?，F(xiàn)分述如下：一、拜耳法赤泥分離洗滌工藝流程拜耳法赤泥分離洗滌流程傳統(tǒng)的拜耳法生產(chǎn)氧化鋁，其赤泥分離洗滌流程如下圖所示。此流程主要包括以下四個過程：1、赤泥漿液的稀釋。高壓溶出后的壓煮礦漿，用一次赤泥洗液稀釋，以便于赤泥沉降分離，并且可滿足種分對溶液濃度和純度(Si02)的要求。2、赤泥的沉降分離。稀釋后的漿液送人沉降槽進行沉降分離。沉降槽溢流中的浮游物含量應小于025gl，以減輕下一步葉濾機的負擔。3、赤泥反向(逆流)洗滌。含有一定附