氧化鋁生產(chǎn)物料平衡計算樣本

物料平衡計算為了便于計算，物料平衡計算按生產(chǎn)1噸氧化鋁為基準進行.3.1主要生產(chǎn)技術指標1） 產(chǎn)品為一級品氧化鋁（國標）：Al2O3不低于98.6%，本設計?。篈l2O3為99%2） 鋁土礦的化學組成（％）AlO FeOSiOTiO23 232265。86 6.176.963.193）石灰的化學組成（%）CaO COT2其他合計83。606.0510.35100CO2 灼減其它合計水分1.3614。581。881002。884） 氧化鋁實際溶出率：86。26%，總回收率?。?4%5） 石灰添加量占干鋁土礦量的8%6)堿耗:58kg補堿組成（g/L）NaO NaOCO密度：1440kk/m32k 2c2438。8 7。25。17)循環(huán)母液的組成(g/L)NaO AlONaOCO NaO 密度：1。348g/cm32k 232c2 2T230 118。220d14.2 250 k=3.2鋁酸鈉溶液組成(g/L)NaOAlO NaOCO密度：1303kg/m32k 23 2c 2150 170。17 17.58 12.48d=1.45k沉降分離槽底流L/S=3。0,末次洗滌槽底流L/S=1.210）棄赤泥液相中Na20的含量（濃度）：11）溶出后的赤泥的A/S=1.3, N/S=0.312）溶出過程濃縮率：8%晶種分解中種子比為3。0,種子附水率為20%，分離后氫氧化鋁漿液的L/S=1.0氫氧化鋁洗滌水的消耗量為0.5?1.0噸/噸一AH,氫氧化鋁濾餅的含水量為7.0%蒸發(fā)中，Na2C03?H2O帶走的循環(huán)母液量為苛化時的石灰數(shù)量為化學反應計算量的125%;苛化率為90%3.2物料平衡計算3。2.1損失計算根據(jù)原始數(shù)據(jù)，該鋁土礦的鋁硅比A/S=65。86三6。96=9.46，故人亠A一S 65.86—6.96理論溶出率n= X100%= X100%=89o43%理A 65.86(A/S)-(A/S) 9.46-1.3實際溶出率n= 礦 赤X100%= X100%=86.26%實 (A/S) 9.46礦因總回收率比實際溶出率低，故本次設計的實際的總回收率取84%在氧化鋁的產(chǎn)出率為84。0%的條件下，如果制取1噸含有990公斤成品氧化鋁，則需要9902(0。84X0o6586)=1789o51kg干鋁土礦其中應含有氧化鋁：1789.51X65。86%=1178.57kg因而,氧化鋁的總損失量：1178。57-990=188.57kg其中，破碎及儲存時氧化鋁的損失量為生產(chǎn)一噸氧化鋁所需的總Al2O3量的 ?即為:0.2%X1178o57=2.36kg相當與損失干鋁土礦：2o36三65.86%=3。58kg則進入濕磨工序的干土礦：1789。51-3o58=1785.93kg干石灰量為：1785.93X8%=142.87kg濕磨過程中Al2O3的損失與破碎時相同，即只有：0o2X1178o57kg相當于鋁土礦為2。36三65。86%=3o58kg則送溶出的原礦漿礦石量為：1785。93—3.58=1782。35kg送溶出的鋁土礦中含，kg:AlO: 1782o35X0o6586=1173。8523FeO: 1782.35X0o0617=109.9723SiO: 1782.35X0.0696=124.052

TiO:21782。35X0.0319=56。86CO:21782。35X0.0136=24.24灼減：1782.35X0.1458=259。87其它：1782.35X0.0188=33.51合計：1782.35附著水：1782。35X0。0288=51.33而送溶出的石灰中含，kg：CaO：142。87X0.8360=119.440CO: 142。87X0.0605=8。642其它：142.87X0.1035=14.79總計：142.87表3.1AlO和Na0的損失量23° 2 ■ ■損失項目Na?。（公斤）占鋁土礦中％公斤破碎及儲存0.202。36/濕磨0.202。361.00赤泥不溶解形式13。68161。2737.22赤泥溶解形式0。303。533。38水解0.505。89/分解0.252。956。24蒸發(fā)及析出蘇打0。172。004。10石灰乳渣0.303.534。03焙燒0.404.712。03合計16.00188。5758需要加入的苛性堿為：58三（438。8+7。2）=0。130m3或0。130X1440=187。20kg苛性堿帶入，kg:NaO：58kg2CO：5.1X0.130=0。66kg2HO（按差值計）：187。20—58—0。66=128.54kg赤泥的組成，kg:AlO:124。05X1。3=161。27（赤泥A/S=1。3）23N^O：124。05X0.3=37.22（赤泥N/S=0.3）FeO：109.9723SiO：124.052CaO：119.44TiO：56。862其它：33.51+14.79=48。3未計入灼減的赤泥量為：161。27+37.22+109。97+56。86+124.05+119.44+48.3=657。11灼減的計算如下：若赤泥中的SiO以Na0.Al0.1。7SiO.2H0的形式存在，那么124.05kgSi0結合:TOC\o"1-5"\h\z2 2 23 2 2 2124.05X102^(1。7X60)=124.05kg Al023124.05X36三(1.7X60)=43.78kg HO2若赤泥中的CaO以CaO.TiO2.H2O的形式存在，那么56.86kgTiO2結合：56.86X18三80=12.79kgHO2在(1)中剩余的AlO，若在赤泥中以3CaO°AlO.SiO°6HO形式存在，那么161。23 23 2 227—124。05=37.22kg結合37。22X6X18三102=39。41kgHO若1。8%的Fe2O3在赤泥中以Fe(OH)形式存在，則：109.97X1.8%X54三160=0.67kgHO由此可得灼減為：43。78+12.79+39.41+0。67=96。65kg總赤泥量為657.11+96。65=753.76kg若包括水解損失的5.89kgAl2O3則結合5.89X54三102=3.12Kg的^O.此時總赤泥量為753。76+5。89+3.12=762.77kgNaO的化學損失稍低于在組成為NaO°AlO°2SiO°2HO時同124.05kgSiO相結合的NaO,22232222因為含水硅鋁酸鈉中有部分Na2O被CaO取代。由于洗滌不完全，故隨赤泥損失的AlO有3.53kg，當k=1.45時，相應地含有3.38kg23 kNaO,則有3。11kgNaO.2k 2T故：762.77X1。2Xx=3。38X1000，解即得棄赤泥中Na?。含量為3。693g/l.3。2.2循環(huán)溶液計算d 1.45分解過程中氧化鋁的分解率：（1一于）x100%=1- =54.69%o 3.2m因此,進入分解的鋁酸鈉溶液中含A?（990+4。71）20。5469=1818.82kg如果分解過程中無機械損失，則留于母液中的Al2O3:1818.82—990—4.71=824。11kg如果考慮到Al2O3分解，蒸發(fā)和蘇打苛化時的損失，則循環(huán)溶液中Al2O3為824。11—2。95—2.00—3.53=815.63kg當0=3.2時，其所含的NaO為815。23X3。2三1。645=1586.64kgTOC\o"1-5"\h\zm 2kNaONaO量為NaO的8%,即： — X100%=8%2C 2t NaO+NaO\o"CurrentDocument"2C 2K8 8則：NaO=NaOx=230x=20g/1因此CO：20X44三62=14。2g/l2C2K92 92 2循環(huán)母液的體積為：1586。64三230=6。90m3循環(huán)母液中A^O為：815。6326.90=118.2g/1p Jpd=（—NaOH）2+,（—NaOH）2+0.0009A+0.00142N+0.001865N2F2 k C=1。348g/cm3 （其中NaOH的密度為1。263g/1）則循環(huán)溶液重量為：6.90X1348=9301.2kgNaO：6.90X20=138kg2CCO: 138X44262=97。94kg2則HO：9301.2—97.94—1586.64—138—815。63=6662。99kg原礦漿量=鋁土礦重量+石灰重量+苛性堿重量+循環(huán)母液=1782。35+142。87+187。20+9301.2—1。00=11463。95kg式中0。50 磨礦時NaO的損失,kg溶出時礦漿濃縮率為8%,即：11463。95X8%=917。12kg根據(jù)上述計算所得的數(shù)據(jù)引出高壓溶出的平衡表如表3．2所示：

表3.2高壓溶出平衡進，kg出,kg鋁土礦溶出漿液Al0231173。85AlO231989.48FeO23109。97NaO2T1782。64SiO2124.05FeO23109.97TiO256.86SiO2124。05CO224.24TiO256.86其他33。51CaO119。44灼減259.87CO2131。48HO251.33其他48.3合計1833.68灼減259。87石灰HO 2 5925。74CaO119。44合計10547。83CO28.64濃縮水量917.12其他14.79①未計入濕磨損失1.00kg合計142.87苛性堿NaOk257.07NaOc20。93CO20。66HO2128.54合計187.20循環(huán)母液AlO23815。63NaOk21586。64NaOc2138CO297.94HO26662.99合計9301。2。00總計11464。95合計11464。953。2.3漿液的稀釋和沉降稀釋后的赤泥漿液的溶液中，NaOk的濃度為150g/l。當k=1。45時，其Al0濃度k 23為：150X1.64521。45=170.17。52g/l。NaOc的濃度為=m；7；：62—150=17.58g/l當aT=1。62時,TOC\o"1-5"\h\z2 當aT=1。62時,CO?的濃度為=17。58X44三62=12。48g/lp 1p則d=（一 （—NaOH-）2+0.0009A+0.00142N+0.001865N\o"CurrentDocument"2 \ 2 k C=1。303g/cm3（其中NaOH的密度為1.18g/l）則HO的濃度為：1303—170。17—17。58—150—12。48=952.77g/l根據(jù)帶走的鋁酸鈉溶液： 753.76X3。0=2261.28kg鋁酸鈉溶液的組成見表3．3。表3．3鋁酸鈉溶液的組成組成濃度AlO23170.17g/l13.06%NaOk2150g/l11.51%NaOc217。58g/l1。35%CO212。48g/l0。96%HO2952.77g/l73.12%合計1303g/l100%此溶液中含有A^O: 2261.28X0。1306=295。32NaOc：22261.28X0。0135=30。53NaOk：22261。28X0。1151=260。27CO：22261.28X00096=21。71HO：2261.28X0.7312=1653.452隨同棄赤泥的附液，損失3.53kgAl2O3和3。38kgNa2OT，其中有3。11kgNa^k和0.27kgNaO，水解損失5.89kgAlO和3.12kgHO。2C 23 2則進入稀釋時，一次洗液中含有，kg：AlO：295。32—3.53—5。89=285。923NaO：260.27—3。11=257.162kNaO： 30。53—0.27=30。262CCO: 21.71—0。27X44三62=21。522H2O（按差值計）： 5824。30總計：6407.32總計：溶出溶液稀釋的洗液中的水量，以鋁酸鈉溶液赤泥和溶出漿液中水量之差值來計算。在鋁酸鈉溶液中，每13.06kgAl2O3占有73.12kgH20（見表3.3）則：1989.48—161.27+285。9=2114。11kg時A^O占有的含水量為2114。11X73.12三13。06=11836.43kg式中:1989.48為溶出漿液中Al2O3含量，kg161.27為赤泥中AlO含量，kg23285。9為一次洗液中Al2O3含量,kg洗水中的水量為：11836.43+96。65—259.87—5925。74=5747.47kg式中：11836.43為鋁酸鈉溶液中的HO量296。65為赤泥的灼減259.87溶出漿液的灼減（表3.2）5925。74溶出漿液中的H2O量（表3.2）根據(jù)計算得出的赤泥漿液稀釋分離和赤泥洗滌的物料平衡表見表3.4?6.表3.4赤泥溶液稀釋平衡進kg出kg溶出漿液（表2）赤泥AlO231989.48AlO23161.27NaO2T1782.64NaO2T37.22FeO23109.97FeO23109。97SiO2124.05TiO256。86TiO256。86SiO2124.05CaO119。44CaO119.44CO2131.48其他48。3其他48。3灼減96。65灼減259。87合計753.76HO25925。74鋁酸鈉溶液（按差值計）合計10547.83AlO232114.11洗水NaO2k1817.25AlO23285.9NaO2C215.59NaO2k257.16CO2153NaO2C30.26HO211836。43CO221.52合計16136.38HO25747.47合計6342。31總計16890.14總計16890。14

表3.5赤泥漿液分離平衡進kg出kg稀釋后的赤泥漿液：赤泥753.76赤泥（表4）753。76赤泥附液鋁酸鈉溶液AlO23295。32AlO232114。11NaO2k260。27NaO2k1817。25NaO2C30.53NaO2C215。59CO221。71CO2153HO21653。45HO211836。43合計2261。28合計16136。38去分解的精液（按差值算）AlO231818。79NaO2k1556。98NaO2C185。06CO2131。29HO210182。98合計13875。1總計16890.14總計16890.14表3.6赤泥洗滌平衡進kg出kg赤泥（未計水解）（表5） 753。76赤泥（計入水解量）762。77粗液（赤泥附液）（表5）棄赤泥中的液相AlO23295。32AlO233.53NaO2k260。27NaO2k3.11NaO2C30。53NaO2C0。27CO221.71CO20.19HO21653。45HO2908.22合計2261.28合計915.32新洗滌用水5005。36稀釋用洗水（按差值）AlO23285。9NaO2k257。16NaO2C30.26CO221。52HO25747.47合計6342。31總計8020。4總計8020.43。2.4鋁酸鈉溶液的分解加入精液晶種分解工序的1818.79kg中，仍有815.63kg留在母液中(表3.2)分解，蒸發(fā)和蘇打苛化共損失了2。95+2.00+3.53=8。48kgAl^(表3.1)，因此以Al(OH)3形態(tài)析出：1818。79—(815。63+8.48)=994.68kgAlO23其分解率為：994。68^1818.79X100^=54.69%在母液中有：1818。79—994。68—2.95=821。16kgAlO23而堿的數(shù)量則等于從鋁酸鈉溶液中的堿量減去Na20在分解時的損失量，kg：NaO: 1556.98—6。24X0.92=1551.242kNaO： 185.06—6.24X0。08=184.562CCO： 131.29—6。24X0。08X44三62=130.942HO： 10182.98—526。6=9656。382合計： 12344。28※含于Al(OH)3中的994。68kgA^O結合有994.68X3X18三102=526。6kgHOAl(OH)的總重為：994。68+526.6=1521。28kg在種子比等于3.0時(晶種中Al2O3與精液中Al2O3的重量比)，晶種帶入1818。79X3.0=5456。37kgA^O和5456。37X54^102=2888.67kgHO,合計為8345.04kg。當晶種Al(OH)3的附液量為其量的20%時，隨同晶種加入了：8345。04X0.20^0。80=2086。26kg母液在這2086。26kg母液中含有：AlO： 2086.26x821.16=0.16901x821.16=138。7823 12344.28NaO: 0。16901X1551。24=262.172kNaO: 0。16901X184。56=31。192CCO： 0.16901X130.94=22.132HO： 0.16901X9656。38=1631.992總計： 2086。26根據(jù)計算結果列出晶種分解平衡表見表3.7：

表3．7晶種分解平衡表進kg出kg精液（表5）氫氧化鋁漿液AlO231818。79Al(OH)39863.86NaO2k1556.98AlO236449.45NaO2C185.06HOc3414。41CO2131.29「種分母液（按差值計）HO210182.98AlO23961.54合計13875.1NaO2k1813。41晶種（Al（OH）丿8345.04NaO2C215.75其中AlO235456.37CO2153.07HOo2888.67HO211289.23母液（晶種附液）合計14433AlO23138.78損失（表3.1）NaO2k262.17AlO232。95NaO2C31。19NaO25.74CO222。13NaO2C0。50HO21631。99CO20。35合計2086.26合計9。54總計24306.4總計24306.43.2。5氫氧化鋁漿液的沉降濃縮分離后的Al（0H）3漿液的液固比等于1.0,所的到的母液送去蒸發(fā)。將濃縮分離后的漿液進行過濾，其中一部分含有20%水分的Al（0H）3用作晶種，其余部分1521.28kg成品Al（0H）3經(jīng)洗滌過濾。該母液中含有的各組分含量為：AlO：（1521。28三14433）X961.54=0。10542X961.54=101。2023NaO：0.10542X1813.41=191.182kNaO：0.10542X215.75=22.742CC0： 0。10542X153.07=16。142HO：0。10542X11288.27=1190。02（按差值計）Al（OH）3漿液濃縮分離平衡的計算結果列于表3.8中

進kg出kg氫氧化鋁漿液（表7）Al（OH）39863.86晶種Al(OH)3(表7) 38345.04其中AlO236449.45其中AlO235456。37HOo3414.41HO2888。67種分母液（表7）晶種附液（表7）AlO23961。54AlO23138。78NaO2k1813。41NaO2k262.17NaO2C215.75NaO2C31。19CO2153.07CO222.13HO211289.23HO21631。99合計14433合計2086。26成品Al(OH) 2 1521.28其中AlO23994.68HO9526。6成品Al（OH）3附液AlO23101。20NaO2k191.18NaO2C22.74CO216.14HO21190.02合計1521.28去蒸發(fā)的母液（按差值）AlO23719。96NaO21360.12NaO2C161.76CO2114。8HO28466.36合計10823總計24296。86總計24296。863。2.6產(chǎn)品氫氧化鋁的洗滌與焙燒洗滌氫氧化鋁（表3.9）所采用的條件是，洗滌并過濾后，Al（OH）3附液的含堿量與煅燒后的被Al2O3帶走的Na2O損失量相一致，即損失了2。03kgNa2OT，其中包括1.81kgNaO和0.22kgNaO,同這些NaO結合的有0.99kgAlO和0。11kgCO.2k 2C 2 23 2

表3.9Al（OH）3洗滌平衡進kg出kg成品Al(OH) 2 1521。28洗凈Al(OH)31519.76其中AlO23994。68其中AlO23993。69HOo526。6HOo526。07Al（OH）3附液（表8）Al(OH)3附液AlO23101。20AlO230.96NaO2k191。18NaO2k1.81NaO2C22。74NaO2C0。22CO216。14CO20.16HO21190。02HO2103.23合計1521。28合計106.38新水1000送蒸發(fā)的洗水（按差值計）AlO23101。23NaO2k189.37NaO2C22。52CO215.98HO22087。32合計2416。42總計4042。56總計4042.56表3.10成品Al（OH）3煅燒洗滌收入公斤支出公斤洗滌的Al(OH)31519。76氧化鋁989。94氫氧化鋁附液（表9）灼減和雜質(zhì)8.25AlO230.96NaO21.81NaO2k1。81合計1000NaO2C0.22損失（表1）CO20.25AlO234.71HO2103.23NaO20.22合計106.38CO20.16HO2621.05合計626.14總計1626。14總計1626。143.2。7苛化碳酸鈉的溶解度隨苛堿濃度的增高而下降，當母液蒸發(fā)時，有部分的碳酸鈉呈一水形態(tài)結晶析出,而后用水溶解并進行苛化處理。拜爾法每一次循環(huán)，均從溶液中析出碳酸鈉，其析出量與在這一循環(huán)周期內(nèi)進入到溶液中去的碳酸鈉相等。母液經(jīng)蒸發(fā)后所得循環(huán)溶液中含有（包括蒸發(fā)損失）（見表3．1和表3．2）NaO：2k1586.64NaO：2C138CO：297。94AlO：23815.63HO:6662.992合計:9301.2而母液及Al（OH）3洗水中的各組數(shù)量為表3.8和表3.9。Na0:189。37+1360。12=1549.492KNaOc：22.52+161.76=184。282CO:15。98+114.8=130。782AlO:101。23+719。96=821。1923這樣一來,這蒸發(fā)時的一水蘇打量為：（184。28—138）20.9=51。42同這些數(shù)量的Na2Oc相結合的有36。49kg匹和14。93kgH2O,故NaCO：51。42+36。49=87.9123NaCO?HO:87.91+14。93=102.842 3 2即一水蘇打的總量為102。98kg，他帶走的循環(huán)母液（0為一水蘇打沉淀量的30%，即XX100三（X+102.84）=30故X=44.07kg,或44.07三1348=0.0327m3；循環(huán)母液中含有，公斤：NaO: 0。0327X230.00=7.522KNaOc：20.0327X20=0.65CO：20。0327X14.82=0.46AlO：230.0327X141.00=3.87HO：231。57合計44.07根據(jù)苛化反應：NaCO+CaO+H0=CaC0+2NaOH2323當石灰添加量取上述反應計算量的125%時,則需要CaO：87。91X1.25X56F106=58.05kg亦即需58。05三0。759=76.49kg工業(yè)石灰（0。759為工業(yè)石灰中CaO的含量）.在苛化率為90%的情況下，需要CaO量為：87。91X0.9X56^106=41。80kg故58.05—41。80=16。25kgCaO,反映結果是41.80kgCaO生成41.80X100三56=31。38kgCaCO3其中有41。80X44三56=32.84kgCO?及41.80X62三56=46。29kgNaOk按制取Na2O總濃度為10%溶液確定溶解水蘇打時所需的水量：即加入：51.42+7.52+0.65=59。59kgNaO時2THO的總需要是：59。59X0.9F0.1=536.31kg煮石灰的石灰渣,洗水用量按制取含有300g/lCaO（其中有效CaO的含量為183.05g/l）的石灰計算，則58。05kgCaO需要：58.05X950三183。05=301.27kgHO因而，蘇打石灰漿液中的水的來源為：一水蘇打：14.93循環(huán)母液：31。57石灰乳：301。27合計： 347。77這樣，在溶解蘇打時應該供給的新水數(shù)量為：536.31—347。77=188。54kg棄石灰渣的組成：CaO： 58.05NaO： 4。032TTOC\o"1-5"\h\zAlO: 3.5323CO： 32。842HO：3.53X1082102=3.74（3CaO?Al0°6H0）2 23 2合計:102.19石灰渣含水25%，因而此渣帶走102.19X25三75=34。06kg堿性附液根據(jù)計算得到的數(shù)據(jù)，蘇打苛化時各組數(shù)據(jù)平衡如表3．11所示。表3．11蘇打苛化平衡收入公斤支出公斤一水蘇打石灰渣NaO2C51。42CaO58。05CO236。49AlO233。53HO214。93CO232。84合計102.84HO23.74一水蘇打溶液合計98.16AlO233。87石灰渣附液NaO2k7。52NaO2k3。71NaO2C0。65NaO2C0.32CO20.46CO20.23HO231.57HO229.80合計44。07合計34.06石灰乳送蒸發(fā)堿液（按差值計）CaO38.05AlO230.34HO2301。27NaO2k50.09合計359。32NaO2C5.47用于溶液蘇打水188.54CO23.88HO2502.77合計562。55總計694。77總計694。773。2。8蒸發(fā)和蘇打分離在編制蒸發(fā)平衡表（表3．12）時必須考慮到由母液，氫氧化鋁和和苛化后堿液蒸發(fā)而得到的組成符合計算數(shù)據(jù)的循環(huán)溶液，以及一水碳酸鈉。所得的溶液組成與表3．2的差值為0.86Na0—0。86Na0—0。46C0，在計算允許的范圍內(nèi)。2k 2C 2表3．12蒸發(fā)和蘇打分離收入公斤支出公斤母液（表8）一水蘇打AlO23719.96NaO2C51。42NaO2k1360.12CO236