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氧化铝生产溶出工艺(一)
氧化铝生产工艺流程简介
氧化铝工艺流程简介
一、生产工艺简介
公司采用国际先进的拜耳法生产工艺，主要设备从德国、法国、荷兰、澳大利亚等国进口；生产指挥系统采用美国Rockwell公司的DCS控制系统。公司还建有庞大的生产ERP系统及信息管理系统，集生产调度、控制、信息采集、管理于一体。
二、生产工艺流程图
铝土矿
氧化铝
三、工艺流程简述
1、原料工序
原料矿石堆场在建厂初期，为方便装卸矿石及避免大量杂质在倒运过程进入生产流程，堆场使用原矿石将地基提升50cm压实后用于储存铝土矿。原矿石由汽车运进厂的铝土矿经地磅站称重后和原矿堆场的铝土矿经破碎后一起倒入卸矿站，经胶带输送机送往均化堆场堆存，为避免斗轮取料机将杂质当做矿石取走，取料机斗轮离地面30cm，其间用矿石进行填充，再由胶带输送机将铝土矿送往原料磨的磨头仓。
外购石灰由汽车运进厂，卸入石灰卸矿站，经胶带输送机送往石灰仓，一部分石灰通过胶带输送机送往原料磨磨头仓，另一部分石灰送往石灰消化工段。
在石灰消化工段，石灰与热水一同加入化灰机中，制备的石灰乳流进石灰乳槽，石灰乳用泵送往蒸发车间苛化工序和沉降车间控制过滤工序。
在原料磨工段，铝土矿、石灰及循环母液按比例加入原料磨中磨制原矿浆，原矿浆用水力漩流器进行分级，分级机溢流为合格的原矿浆，送入原矿浆槽，分级机底流返回原料磨。为应对磨机突发故障及流程稳定，矿浆槽必须保持一定液位。
2、溶出工序
来自原料磨已研磨好的原矿浆首先进入溶出预脱硅槽，矿浆通过预脱硅槽的压差进行自溢流至末槽，同时为消除矿浆中的SiO2对溶出过程的影响，根据车间操作规程，矿浆在预脱硅槽首槽加热至100℃，且原矿浆在脱硅槽中停留8h以上，以达到预脱硅的目的。在预脱硅末槽通过出料泵进入高压隔膜泵，再由高压隔膜泵注入溶出机组。矿浆首先经过六级
单管预热器被来自相应闪蒸槽的二次蒸汽间接加热到160℃左右，后进入六级带机械搅拌间接加热的预热压煮器，由来自相应级别的闪蒸槽的二次蒸汽预热到200℃左右，再进入带机械搅拌间接加热反应压煮器内，用来自热电的6.0Mpa新蒸汽加热到溶出温度256℃左右，最后经过反应停留压煮器停留反应45～60分钟，溶出后料浆经过十一级闪蒸槽降压降温后，进入稀释槽。在稀释槽内，根据料浆的密度和浓度，确定一次洗液的加入量，在稀释槽内混成合格的稀释浆液，送往溶出后槽储存，并停留4小时以上，保持高液位运行，以进一步脱除溶液中的硅、铁、锌等杂质，再送往沉降作业区。
各级矿浆自蒸发器产生的二次蒸汽用于相对应的套管预热器中预热原矿浆，二次汽冷凝后从预热器排出进冷凝水罐，冷凝水经逐级闪蒸降压后，汇总到末级冷凝水罐，送往热水站制备热水。
3、沉降工序
从溶出后槽送来的稀释料浆与从絮凝剂制备工段来的絮凝剂一同进入分离沉降槽中，进行液固分离，底流用泵送往洗涤沉降槽，采用三到四次反向洗涤，洗水从末槽加入，末次洗涤后底流送至赤泥过滤，经过滤机过滤后用隔膜泵送往赤泥堆场堆存。为降低分离槽和洗涤槽溢流中固体的含量，根据车间操作规程，分离槽和洗涤槽的清液层高度，必须保持在5m以上，以确保分离和洗涤槽中外送的溢流中固体含量降低最低。分离沉降槽溢流送控制过滤工段的粗液槽中进行液位缓冲，输送至控制过滤，控制过滤采用立式叶滤机，同时将少量石灰乳也加进粗液槽中作为助滤剂，叶滤得到的精液在精液槽中进行缓冲后送分解车间的精液板式热交换工段，叶滤渣进滤渣槽中，用泵返回沉降槽。
4、分解工序
控制过滤工段送来的精液进分解车间的精液热交换工序，精液在此工段经三级换热，精液温度从100～105℃降为61～62℃，然后送种子过滤冲晶种。第一、二级为精液与分解母液换热，第三级为精液与水换热。
精液冲晶种后，在晶种槽中停留搅拌均匀后，制备成固含为800g/L的氢氧化铝料浆，用晶种泵送往分解首槽中，从分解首槽槽顶溢流口依次溢流至分解末槽，经过50h左右的梯度降温制备砂状氢氧化铝，在分解槽尾部经过水力漩流器分级机组，分级后的粗颗粒氢氧化铝料浆，送往焙烧车间成品过滤工序，分级溢流返回分解槽中，分解倒数第二槽为种子出料槽，在槽上部适当位置出料自流进种子过滤工段，经过滤后晶种流进晶种槽中，过滤母液进锥形母液槽进行液固沉淀分离，溶液进入母液槽进行缓冲，固含较大的料浆送至分解溢流槽后转至分解末槽继续分解循环。
母液槽母液用泵输送，一部分送氢氧化铝分级，调配料浆固含，另一部分送精液热交换工序与精液换热，换热后母液温度从50～55℃升至85～90℃，送蒸发车间的蒸发原液槽。
为使分解产出率较高，在分解槽顶部适当位置设有宽流道板式换热器作为中间降温设备。
5、蒸发工序
从分解车间送来的母液进入蒸发车间的蒸发原液槽，为确保生产稳定及生产液量平衡，蒸发原液槽需保持一定的液位。蒸发工段采用分解母液部分蒸发工艺，一部分母液进蒸发器中浓缩，另一部分母液直接送往循环母液槽调配成合格的循环母液。
蒸发站由一组六效降膜蒸发器和一台强制循环结晶蒸发器及三级闪蒸组成，蒸发采用逆流流程。原液由末效逐级送到前效蒸发，最后到I效。
氧化铝生产溶出工艺(二)
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 ___【氧化铝生产溶出工艺】
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【氧化铝生产溶出工艺】
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
3.7.4 溶出液k的影响 ................................................................ 14
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【氧化铝生产溶出工艺】
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Na2CO3）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Al2O3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。
Al2O3(1或3）H2O2NaOHa2NaAl(OH)4aq 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Al2O3很容易溶出，因而采用
低温、低碱浓度溶出，一般情况下为Na2O 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：
氧化铝生产溶出工艺(三)
氧化铝的生产工艺流程
氧化铝的生产工艺流程
从矿石提取氧化铝有多种方法，例如:拜耳法、碱石灰烧结法、拜耳-烧结联合法等。拜耳法一直是生产氧化铝的主要方法，其产量约占全世界氧化铝总产量的95％左右。70年代以来，对酸法的研究已有较大进展，但尚未在工业上应用。
拜耳法
系奥地利拜耳（K.J.Bayer）于 1888年发明。其原理是用苛性钠（NaOH）溶液加温溶出铝土矿中的氧化铝，得到铝酸钠溶液。溶液与残渣（赤泥）分离后，降低温度，加入氢氧化铝作晶种,经长时间搅拌,铝酸钠分解析出氢氧化铝，洗净,并在950～1200℃温度下煅烧，便得氧化铝成品。析出氢氧化铝后的溶液称为母液，蒸发浓缩后循环使用。
拜耳法的简要化学反应如下：
由于三水铝石、一水软铝石和一水硬铝石的结晶构造不同,它们在苛性钠溶液中的溶解性能有很大
差异,所以要提供不同的溶出条件，主要是不同的溶出温度。三水铝石型铝土矿可在125～140℃下溶出，一水硬铝石型铝土矿则要在240～260℃并添加石灰（3～7％）的条件下溶出。
现代拜耳法的主要进展在于：①设备的大型化和连续操作；②生产过程的自动化；③节省能量，例如高压强化溶出和流态化焙烧；④生产砂状氧化铝以满足铝电解和烟气干式净化的需要。拜耳法的工艺流程见图1。
拜耳法的优点主要是流程简单、投资省和能耗较低，最低者每吨氧化铝的能耗仅3×106千卡左右，
碱耗一般为100公斤左右（以Na2CO3计）。
拜耳法生产的经济效果决定于铝土矿的质量，主要是矿石中的SiO2含量，通常以矿石的铝硅比，即矿石中的Al2O3与SiO2含量的重量比来表示。因为在拜耳法的溶出过程中，SiO2转变成方钠石型的水合铝硅酸钠(Na2O·Al2O3·1.7SiO2·nH2O)，随同赤泥排出。矿石中每公斤SiO2大约要造成1公斤Al2O3和0.8公斤NaOH的损失。铝土矿的铝硅比越低，拜耳法的经济效果越差。直到70年代后期，拜耳法所处理的铝土矿的铝硅比均大于7～8。由于高品位三水铝石型铝土矿资源逐渐减少，如何利用其他类型的低品位铝矿资源和节能新工艺等问题，已是研究、开发的重要方向。
碱石灰烧结法
适用于处理高硅的铝土矿，将铝土矿、碳酸钠和石灰按一定比例混合配料，在回转窑内烧结成由铝酸钠(Na2O·Al2O3)、铁酸钠(Na2O·Fe2O3、原硅酸钙（2CaO·SiO2）和钛酸钠（CaO·TiO2组成的熟料。然后用稀碱溶液溶出熟料中的铝酸钠。此时铁酸钠水解得到的NaOH也进入溶液。如果溶出条件控制适当，原硅酸钙就不会大量地与铝酸钠溶液发生反应，而与钛酸钙、Fe2O3·H2O 等组成赤泥排出。溶出熟料得到的铝酸钠溶液经过专门的脱硅过程，SiO2O形成水合铝硅酸钠(称为钠硅渣)或水化石榴石3CaO·Al2O3·xSiO2·(6－2x)H2O沉淀(其中x≈0.1),而使溶液提纯。把CO2气体通入精制铝酸钠溶液，和加入晶种搅拌，得到氢氧化铝沉淀物和主要成分是碳酸钠的母液。氢氧化铝经煅烧成为氧化铝成品。水化石榴石中的Al2O3可以再用含Na2CO3母液提取回收。
中国碱石灰烧结法生产氧化铝的主要技术成就是：在熟料烧成中采用低碱比配方，在熟料溶出工艺中采
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