氧化鋁制取2原礦漿制備

2.1原礦漿的制備工藝2.2鋁礦石的破碎與配礦2.3拜耳法配料2.4原礦漿的磨制及調(diào)節(jié)2025/3/232原礦漿的制備2.1.1拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的原料要求鋁土礦：Al2O3含量不小于65％，A/S>7。燒堿：NaOH含量不小于30％，Na2CO3含量不大于1.0％。石灰：CaO含量不小于85％。2025/3/232.1原礦漿的制備工藝2.1.2原礦漿的制備流程。原礦漿是將鋁礦石配入一定量的石灰和苛性堿液(循環(huán)母液+補(bǔ)充氫氧化鈉)通過濕磨制成的，是為進(jìn)行高壓溶出鋁酸鈉溶液而制備的料漿。為使后續(xù)工序生產(chǎn)指標(biāo)達(dá)到要求，要求原礦漿達(dá)到：1)參與化學(xué)反應(yīng)的物料要有一定的細(xì)度；2)參與化學(xué)反應(yīng)物之間要有一定的配比；3)參與化學(xué)反應(yīng)物之間要混合均勻。因此，原礦漿的制備要經(jīng)過鋁礦石破碎、配礦、入磨配料、濕磨等幾道工序才能完成。2025/3/232.1原礦漿的制備工藝2.2.1破碎從礦山開采出的鋁礦石要經(jīng)過粗碎、中碎、細(xì)碎等三段破碎才能達(dá)到礦石入磨的粒度要求。粗碎在礦山進(jìn)行，中碎和細(xì)碎則在廠內(nèi)進(jìn)行。粗碎：將直徑為1500～500mm的礦石破碎到400～125mm。常用破碎設(shè)備為旋回式圓錐破碎機(jī)或顎式破碎機(jī)。中碎：將直徑為400～125mm的礦石破碎到l00～25mm。常用破碎設(shè)備為標(biāo)準(zhǔn)型圓錐破碎機(jī)、顎式破碎機(jī)和反擊式破碎機(jī)。細(xì)碎：將直徑為100～25mm的礦石破碎到25～5mm。常用破碎設(shè)備為短頭型圓錐破碎機(jī)和反擊式破碎機(jī)。2025/3/232.2鋁礦石的破碎與配礦2.2.2配礦配礦就是把已知成分的但有差異的幾部分鋁礦石根據(jù)生產(chǎn)需要，按比例混合均勻，使進(jìn)入流程中的鋁礦石的鋁硅比和氧化鋁、氧化鐵含量符合生產(chǎn)要求。2.2.2.1配礦的方法配礦工作是在破碎后的鋁礦石被送到碎礦堆場分別堆放后開始進(jìn)行，根據(jù)各小區(qū)碎礦的成分，按照生產(chǎn)上對(duì)鋁礦石鋁硅比和成分的要求，將參與配礦的各小區(qū)的礦石按比例均勻地堆放在幾個(gè)大區(qū)里，每個(gè)大區(qū)的存礦量應(yīng)有l(wèi)0天左右的需用量，以保證有配好的礦區(qū)和正在使用的礦區(qū)以及正在配料的礦區(qū)，不至于造成配礦過程的混亂。配礦的方法根據(jù)所用設(shè)備的不同分為：吊車配礦、推土機(jī)配礦、貯罐配礦以及先進(jìn)的堆取料機(jī)配礦等方法。前三種配礦方法已逐漸被堆取料機(jī)配礦所取代。堆取料機(jī)是將吊車、推土機(jī)和皮帶輸送機(jī)的功能合在一起的先進(jìn)設(shè)備。目前氧化鋁廠都采用了這種設(shè)備進(jìn)行配礦。2025/3/232.2鋁礦石的破碎與配礦2.2鋁礦石的破碎與配礦2.2.2.2配礦計(jì)算由于各供礦點(diǎn)供應(yīng)的鋁礦石成分波動(dòng)較大，因此，根據(jù)鋁礦石的地質(zhì)資料，一般將碎礦堆場分成四個(gè)小區(qū)(1、2、3、4)和三個(gè)大區(qū)(A、B、C)。每一小區(qū)的堆礦量為一個(gè)班用的破碎量，每三個(gè)小區(qū)可配成一大區(qū)。破碎工序應(yīng)根據(jù)礦山供礦的成分分析，原則上在破碎后按成分的不同分堆堆放。經(jīng)四個(gè)班以后，將四小區(qū)分別堆滿。然后根據(jù)各小區(qū)礦的成分通過算術(shù)平均法算出哪幾個(gè)小區(qū)所組成的混礦合格，從而將這幾個(gè)小區(qū)的礦按配礦比例均勻地撒到一個(gè)大區(qū)里準(zhǔn)備使用。這樣三個(gè)大區(qū)周期性循環(huán)使用，從而保證了生產(chǎn)使用的是較為穩(wěn)定的合格礦石。配礦計(jì)算如下：設(shè)兩種鋁土礦的成分如下：2025/3/232.2鋁礦石的破碎與配礦若要求混礦的A/S為K，則上述兩種礦石的成分必須滿足Kl<K<K2或Kl>K>K2，否則就達(dá)不到混礦要求。設(shè)第一種礦石用1t時(shí)，需配入第二種礦石x(t)，則可根據(jù)鋁硅比定義求出x：2025/3/232.2鋁礦石的破碎與配礦計(jì)算出x后，即可求出混礦的化學(xué)成分為：2025/3/232.3.1拜耳法配料概念拜耳法配料就是為滿足在一定溶出條件下，達(dá)到技術(shù)規(guī)程所規(guī)定的氧化鋁溶出率和溶出液苛性比值，而對(duì)原礦漿的成分進(jìn)行調(diào)配的工作。拜耳法配料指標(biāo)主要是配苛性堿量、石灰量和原礦漿液固比。2.3.2拜耳法配料計(jì)算苛性堿是通過配循環(huán)母液量來加入的。單位礦石所需用的循環(huán)母液量(m3)叫作配堿量；滿足生成(2CaO·TiO2)的單位礦石所需用的石灰量(t或％)叫作配石灰量。2025/3/232.3拜耳法配料2.3.2.1配堿量的計(jì)算配堿量就是配苛性堿量，要考慮三個(gè)方面的需求：(1)溶出液要有一定的苛性比值；(2)氧化硅生成含水鋁硅酸鈉；(3)溶出過程中由于反苛化反應(yīng)和機(jī)械損失的苛性氧化鈉。在生產(chǎn)實(shí)際中，配料時(shí)加入的堿并不是純苛性氧化鈉，而是生產(chǎn)中返回的循環(huán)母液。循環(huán)母液中除苛性氧化鈉外，還有氧化鋁、碳酸鈉和硫酸鈉等成分。所以在循環(huán)母液中有一部分苛性氧化鈉與母液本身的氧化鋁結(jié)合，稱為惰性堿，剩下的部分才是游離苛性氧化鈉，它對(duì)配料才是有效的。因此，循環(huán)母液中有效苛性氧化鈉可用下式來計(jì)算：2025/3/232.3拜耳法配料2.3拜耳法配料式中n——循環(huán)母液中有效苛性氧化鈉的質(zhì)量濃度，g/L；ρ(Na2Ok)——循環(huán)母液中苛性氧化鈉的質(zhì)量濃度，g/L；αK——生產(chǎn)規(guī)定的溶出液苛性比值；ρ(Al2O3)——循環(huán)母液中氧化鋁的質(zhì)量濃度，g/L；1.645——氧化鋁與氧化鈉的相對(duì)分子質(zhì)量之比值。綜上所述，則處理lt鋁土礦應(yīng)配入的循環(huán)母液量可用下式來計(jì)算：2025/3/232.3拜耳法配料式中V——每l噸鋁土礦應(yīng)配入的循環(huán)母液體積，m3/t·礦；A一每l噸鋁土礦所帶入的氧化鋁質(zhì)量，kg/t·礦；B——規(guī)定的氧化鋁溶出率；αK——規(guī)定的溶出液苛性比值；0.608——氧化鈉與氧化鋁的摩爾質(zhì)量的比值；M——溶出赤泥成分中氧化鈉和氧化硅的質(zhì)量比值，一般取0.4～0.5；S1、S2——分別為鋁土礦和石灰所帶入的氧化硅的質(zhì)量，kg/t礦；1.41——Na2O和CO2摩爾質(zhì)量的比值；C——礦石和石灰?guī)氲腃O2的質(zhì)量，kg/t礦；x——磨礦和溶出過程中苛性氧化鈉的機(jī)械損失，kg/t礦；ρ(Na2Ok)——循環(huán)母液中苛性氧化鈉的質(zhì)量濃度，g/L；ρ(Al2O3)——循環(huán)母液中氧化鋁的質(zhì)量濃度，g/L。2025/3/23式中，分子部分是溶出lt鋁土礦所需配入的苛性氧化鈉數(shù)量(kg)，其中[0.608ABαK]項(xiàng)是從鋁土礦進(jìn)入溶出液中的氧化鋁所需要的苛性氧化鈉；[M(S1+S2)]項(xiàng)是鋁土礦和石灰中的氧化硅生成硅渣所消耗的苛性氧化鈉；[1.41C]項(xiàng)是礦石和石灰?guī)氲脑谌艹鲞^程中二氧化碳和苛性氧化鈉化合成碳酸鈉所消耗的苛性氧化鈉；[x]項(xiàng)是機(jī)械損失的苛性氧化鈉，該堿即是需要補(bǔ)充的苛性堿數(shù)量。而分母部分[ρ(Na2Ok)一0.608αKρ(Al2O3)]是循環(huán)母液中有效苛性氧化鈉的質(zhì)量濃度。2025/3/232.3拜耳法配料2.3拜耳法配料2.3.2.2石灰配入量的計(jì)算拜耳法配料配入的石灰數(shù)量是以鋁土礦中所含氧化鈦(TiO2)的數(shù)量來確定的。按其反應(yīng)式要求氧化鈣與氧化鈦的量之比為2.0。因此，lt鋁土礦中石灰配入量W(t)為：式中T——鋁礦石中TiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％；C——石灰石中CaO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％；56、80——分別為CaO和TiO2的摩爾質(zhì)量，g/mol；2.0——鈦酸鈣化合物中氧化鈣的物質(zhì)的量與氧化鈦的物質(zhì)的量之比。在生產(chǎn)中是以飼料機(jī)的轉(zhuǎn)速來控制鋁礦石和石灰的添加量。2025/3/232.3拜耳法配料2.3.2.3原礦漿液固比的計(jì)算在生產(chǎn)中，礦石、石灰和母液的配入量計(jì)算好后，礦石和石灰通過飼料機(jī)加入磨機(jī)，配堿量通過控制循環(huán)母液下料量來進(jìn)行配堿操作。循環(huán)母液的下料量是用同位素密度計(jì)自動(dòng)測(cè)定原礦漿液固比，再根據(jù)原礦漿液固比的波動(dòng)來調(diào)節(jié)母液的加入量。液固比(L/S)是指原礦漿中溶液質(zhì)量與固體質(zhì)量的比值。其計(jì)算公式如下：2025/3/232.3拜耳法配料式中L/S——原礦漿液固比；V——1t鋁土礦應(yīng)配入的循環(huán)母液量，m3/t礦；ρL——循環(huán)母液的密度，kg/m3；1000——lt鋁土礦，kg；W——1t鋁土礦中需要配入的石灰量，kg；ρS——礦石加石灰的固相密度，kg/m3；ρP——原礦漿的密度，kg/m3。2025/3/23生產(chǎn)中ρS和ρL是穩(wěn)定的，通過放射性同位素密度儀測(cè)定出原礦漿的密度(ρP)，可以很方便地求出原礦漿的液固比。.當(dāng)配料正確時(shí)，溶出率和苛性比值應(yīng)等于或接近手技術(shù)規(guī)程所規(guī)定的指標(biāo)；當(dāng)溶出率達(dá)到指標(biāo)而苛性比值偏高時(shí)，則說明配堿量過多；當(dāng)溶出操作條件正常時(shí)，溶出率低于技術(shù)指標(biāo)而苛性比值并不高，則說明配堿量不足。因此，在生產(chǎn)中為便于控制指標(biāo)，往往根據(jù)具體條件將上述計(jì)算公式加以簡化，列成有效苛性氧化鈉(n)、鋁土礦中的氧化鋁含量和原礦漿液固比的關(guān)系對(duì)照表，以便崗位操作者及時(shí)調(diào)整母液的加入量。2025/3/232.3拜耳法配料2.4.1原礦漿的磨制流程原礦漿的磨制(簡稱磨礦)是指通過磨機(jī)將細(xì)碎后的礦石進(jìn)一步變細(xì)，并能達(dá)到進(jìn)行溶出化學(xué)反應(yīng)要求粒度的工序。在拜耳法氧化鋁生產(chǎn)中，在這道工序，礦石要與石灰、循環(huán)堿液一起進(jìn)入磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行混合濕磨得到合格的原礦漿，因此這道工序也是拜耳法氧化鋁生產(chǎn)的配料工序。磨礦所用設(shè)備一般為球磨機(jī)。圖2—1為原礦漿的磨制流程。2025/3/232.4原礦漿的磨制及調(diào)節(jié)2025/3/232.4原礦漿的磨制及調(diào)節(jié)2.4.2影響磨機(jī)產(chǎn)能的因素影響磨機(jī)產(chǎn)能的因素有以下幾項(xiàng)。(1)礦石的可磨度的影響礦石物理性質(zhì)如結(jié)晶特性、硬度，韌度等都會(huì)對(duì)磨礦產(chǎn)生影響。一般地說礦石晶體微小，結(jié)構(gòu)致密，硬度大的可磨度差，比較難磨；相反，礦石晶體粗大，結(jié)構(gòu)疏松，硬度小的可磨度好，比較易磨。(2)給礦粒度和產(chǎn)品細(xì)度的影響當(dāng)?shù)V石物理性質(zhì)相同，要求的產(chǎn)品細(xì)度一樣時(shí)，給礦粒度越小，球磨機(jī)的生產(chǎn)率越高；當(dāng)給礦粒度相同，產(chǎn)品細(xì)度要求不同時(shí)，細(xì)度要求越細(xì)，球磨機(jī)的生產(chǎn)率就越低。(3)各種入磨物料的比例的影響在氧化鋁生產(chǎn)中，無論是拜耳法還是燒結(jié)法，入磨物料都在兩種以上，拜耳法的入磨物料有鋁礦石和石灰。這兩種物料的比例穩(wěn)定時(shí)，球磨機(jī)的生產(chǎn)率高；反之，生產(chǎn)率則低。物料中石灰比例增加時(shí)，也將會(huì)降低生產(chǎn)率。2025/3/232.4原礦漿的磨制及調(diào)節(jié)(4)磨機(jī)介質(zhì)的大小和密度的影響在生產(chǎn)上給礦粒度的大小和組成往往是不同的，同時(shí)球?qū)ΦV石的沖擊力和沖擊次數(shù)又不一樣，又要考慮到礦石在球磨機(jī)中的粒度越磨越細(xì)。所以在球磨機(jī)的同一倉中裝入多種規(guī)格的球。一般是最大和最小直徑的球量少，中級(jí)直徑的球量多。對(duì)多倉球磨機(jī)來說，在第一倉內(nèi)進(jìn)行第一階段的磨碎，沖擊作用應(yīng)強(qiáng)些，因此，球徑應(yīng)大些，而在最后一倉內(nèi)，物料已經(jīng)磨得較細(xì)了，因此，使用直徑較小的圓柱形的鋼段，以加強(qiáng)磨剝作用。選擇磨礦介質(zhì)的大小，取決于球的密度，給礦粒度，礦石的可磨度和所要求的產(chǎn)品細(xì)度等因素。在生產(chǎn)上要求產(chǎn)品的細(xì)度是一定的，則在要求的密度和礦石可磨度相似的情況下球的大小選擇，就視其入磨礦石粒度組成而定。通常用的球直徑D(mm)的計(jì)算公式是：D=28d1/3式中，d為給礦粒度直徑，mm。經(jīng)實(shí)踐證明，在給礦粒度較大時(shí)，按上式計(jì)算球徑，結(jié)果偏小，應(yīng)予適當(dāng)修正。2025/3/232.4原礦漿的磨制及調(diào)節(jié)(5)磨礦濃度的影響磨礦濃度是以磨出礦漿的液固比或固相百分含量來表示，一般以液固比表示。礦漿液固比小時(shí)，優(yōu)點(diǎn)是：流出的單位容積礦漿內(nèi)所含的固相量多，排礦量大；同時(shí)球上粘附著一層礦漿，磨礦效果較好。缺點(diǎn)是：礦漿相對(duì)密度大，球的有效相對(duì)密度及活動(dòng)性能降低，相應(yīng)之下就減小了球的磨礦作用；同時(shí)礦漿的流動(dòng)性也降低。礦漿液固比大時(shí)，優(yōu)點(diǎn)是：球的有效相對(duì)密度及活動(dòng)性增加，磨礦作用也提高，球磨機(jī)中能顯示出一定的分級(jí)作用。缺點(diǎn)是：粗物料不易被排出；同時(shí)球上附著的礦漿很少，這就相應(yīng)降低了磨礦效果。因此說磨礦濃度過大和過小均不利，有一最適宜的濃度，其值應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐來確定。2025/3/232.4原礦漿的磨制及調(diào)節(jié)2.4.3磨礦工藝操作A開車開車步驟如下：(1)檢查油泵的油壓；(2)檢查磨機(jī)分壓；(3)通知堿液泵開車，并檢查堿液流量及是否入磨；(4)堿液入磨后，磨機(jī)開磨；(5)磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，給料機(jī)開始下料。2025/3/232.4原礦漿的磨制及調(diào)節(jié)B停車停車步驟如下：(1)首先停止下料；(2)待分級(jí)機(jī)料無返砂時(shí)，停分級(jí)機(jī)；(3)最后停磨。2.4.4磨礦技術(shù)條件及指標(biāo)的控制(1)入磨鋁礦粒度：≤20mm；(2)入磨石灰粒度：≤30mm；(3)入磨石灰中有效氧化鈣含量：CaO≥85％；(4)磨機(jī)內(nèi)液固比：0.4～0.8；(5)分級(jí)機(jī)溢流液固比：3.0～4.0；(6)原礦漿細(xì)度：l00號(hào)篩殘留低于l0％，l60號(hào)篩殘留低于20％。2025/3/232.4原礦漿的磨制及調(diào)節(jié)為了保證原礦漿的細(xì)度，應(yīng)嚴(yán)格控制球磨機(jī)內(nèi)礦漿的液固比、分級(jí)機(jī)溢流礦漿的液固比和返砂量。球磨機(jī)內(nèi)液固比大，磨內(nèi)礦漿流動(dòng)速度快，停留時(shí)間短，礦石得不到充分的研磨；磨內(nèi)液固此控制過小，雖然礦漿在磨機(jī)內(nèi)停留時(shí)間延長，但影響球磨機(jī)的生產(chǎn)率。分級(jí)機(jī)溢流礦漿的液固比反映了進(jìn)入分級(jí)機(jī)的礦漿濃度。液固比增加，礦漿濃度降低，也就是溢流的粒度變細(xì)，但是液固比也不能過量的放大。返砂量的變化會(huì)引起整個(gè)磨礦過程的變化。因此，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)決定了最恰當(dāng)?shù)姆瞪傲亢?，?yīng)盡量地保持穩(wěn)定。磨內(nèi)液固比和分級(jí)機(jī)溢流液固比是用循環(huán)母液量來調(diào)節(jié)的。2025/3/232.4原礦漿的磨制及調(diào)節(jié)2.4.5磨礦常見故障的發(fā)生原因與處理方法2.4.5.1跑磨跑磨故障是指料漿未被磨到合格細(xì)度就從磨機(jī)出來，進(jìn)入下一工序。此故障發(fā)生原因如下：(1)給礦量過多，超出磨機(jī)磨礦的能力；(2)返砂比過大。該故障處理方法如下：(1)穩(wěn)定給礦量；(2)降低返