根据设备状况结合计划检修状况，确定工厂运转率。依据多年来的生产数据统计分析结果和氧化铝物料平衡计算方法，计算出矿石品位、溶出液Rp、稀释赤泥钙硅比等的变化对氧化铝产量及单耗的影响，从而计算出氧化铝单位成本，与成本和产量任务进行比较，得出溶出液Rp、稀释赤泥钙硅比调整值的赢亏平衡点，为决策提供依据。
说明：
影响氧化铝生产成本的主要消耗品有：铝土矿、石灰石及石灰、液碱、钢球钢棒、工业用布、絮凝剂、运输带、焦碳、煤气、电、蒸气、压缩风及新水等。
为了对氧化铝产量和生产成本进行预测，我们首先分析了影响产量和生产单耗的主要因素，经过统计分析得出了产量和生产单耗的计算关系式。
下面对产量和各消耗品氧化铝单耗的计算公式进行说明。
1、计算矿耗的关系式
⑴、溶出率与循环效率的关系
据郑轻院溶出试验结果和生产数据统计分析表明，溶出率与循环效率有如下关系：
(η)相=k换热*a*（-6111.1*ΔRp3 + 10611*ΔRp2 - 6177.7
*ΔRp+ 1301.4）
上式中：
(η)相：相对溶出率，％；
ΔRp：为溶出矿浆Rp与循环母液Rp的差值；ΔRp与循环效率(η)循环和母液苛性碱（Nk）母有如下关系：
ΔRp=(η)循环/（Nk）母
k换热：为换热效率有关的系数，与压煮器清理和溶出机组的运行周期有关，根据2005年至2006年的生产实际，取值目前暂定为1.0；
a：经验系数，与(C/S)稀有关，在(C/S)稀处于1.8～2.4之间时，统计分析所得的关系式如下：
a=-0.0114*(C/S)稀2+0.0052*(C/S)稀+1.0351
1、计算矿耗的关系式
⑵、矿耗计算公式
q干矿耗=1/[(Al2O3)矿/100*(η)实/100*(K)矿耗]
上式中：
q干矿耗：吨氧化铝的矿石单耗,t/t/AO；
(Al2O3)矿：入磨铝土矿Al2O3含量,%；
(K)矿耗：矿耗系数,取值为0.965。
(η)实：实际溶出率,%。其计算公式为：
(η)实= (η)相*[（A/S）矿-1]/（A/S）矿
(η)相：为相对溶出率，%；
（A/S）矿：为铝土矿铝硅比值。
⑴、入磨石灰量计算公式
q入磨灰=q干矿耗*1000*(SiO2)矿/100*(C/S)稀赤/[(CaO T)灰
/100-(C/S)稀赤*(SiO2)灰/100]
上式中：
q入磨灰----------入磨配矿的石灰量，kg/t.AO；
(C/S)稀赤----------稀释赤泥C/S；
(CaO T)灰-----------石灰中CaO T含量，%；
q干矿耗------------干矿耗，t/t.AO；
(SiO2)矿------------入磨铝土矿SiO2含量，%；
(SiO2)灰------------石灰中SiO2含量，%。
⑵、石灰化灰量的计算公式
q石灰化灰量＝{q干矿耗*1000*(CaO)矿/100＋q入磨灰*[(CaO T)灰/100-
(CaO f)灰/100]}*R/100/(CaO f)灰*100*K石灰+τ
式中：
q石灰化灰量：石灰化灰量，t/t.AO；
q干矿耗：干矿耗，t/t.AO；
(CaO)矿：矿石CaO含量，％；
q入磨灰：入磨石灰量，kg/t.AO；
(CaO f)灰：石灰的有效钙含量，％；
(CaO T)灰：石灰全钙含量，％；
R ：溶出过程CO2的转化系数，%；
K石灰：蒸发苛化石灰乳的添加系数，取值为1.2；
τ：经验数值，为叶滤石灰乳添加量，取值7kg/t.AO。
⑶、总石灰用量的计算公式
q总灰量= q入磨灰+q石灰化灰量
⑷、外购石灰单耗计算公式
外购石灰量与总石灰量之比以系数ξ表示，由于外购石灰与自产石灰用量分配是由分厂和公司协调确定的，一般情况下各占一半，特殊情况下可以适当调整。外购灰用量以下式表示：
q外购灰= q总灰量*ξ
⑸、石灰石单耗计算公式
q石灰石=（q总灰量-q外购灰）/κ石灰石
上式中：
q外购灰、 q石灰石、 q总灰量、为外购灰、石灰石、总石灰量的单耗，kg/t.AO；
κ石灰石为石灰石与石灰的折合系数，取值为0.6。
⑴、稀释赤泥钠硅比(N/S)稀与钙硅比(C/S)稀
的关系：
经过长期的生产数据统计分析，及溶出过程反应机理进行理论计算可得出稀释赤泥钠硅比（N/S）稀与钙硅比（C/S）稀、入磨矿中钛硅比(T/S)
矿有如下关系：
（N/S）稀＝0.608+0.2112*(T/S)矿+0.0431*(T/S)2矿-
(0.3017+0.1232*(T/S)矿)*（C/S）稀+0.0880*(C/S)2稀
式中：
（N/S）稀：稀释赤泥钠硅比
（T/S）矿：矿石钛硅比
（C/S）稀：稀释赤泥钙硅比
⑶、产出一吨氧化铝的原矿浆量的计算公式
V原矿浆= q干矿耗*V母液+(q干矿耗)*1000/(ρ)矿+ q入磨灰*(CaO f)灰
*2.25 /(ρ)固+ q入磨灰* [1-(CaO f)灰] /(ρ)固+
q干矿耗/ (1- K矿石水份)* K矿石水份
上式中：
V原矿浆：产出一吨氧化铝的原矿浆量，m3/t.AO；
V母液------处理一吨干矿的母液量，m3/t.干矿；
q入磨灰-----入磨石灰量，kg/t.AO；
q干矿耗-----干矿耗，t/t.AO；
(ρ)矿-----矿石密度，kg/m3；
(ρ)固-----石灰等固体密度，kg/m3；
(CaO f)灰-----石灰中有效钙成分，％；
2.25 -----水合铝酸钙与有效钙的折算系数；
K矿石水份-----入磨铝土矿中水份，%。
⑷、月产量计算公式
T AO产量=Q进料/V原矿浆*(η)运转率/100*2*24*D
T AH产量= T AO产量/0.647
上式中：
T AO产量：当月计算氧化铝产量，t；
T AH产量：当月计算氢氧化铝产量，t；
2：两个系列；
24：每天的小时数
D：当月运行天数；
Q进料：溶出进料流量,m3/h；
(η)运转率：溶出机组运转率,％；
V原矿浆：产出一吨氧化铝的原矿浆量,m3；
0.647 ：为氧化铝和氢氧化铝的折合系数。
⑵、外排赤泥钠硅比(N/S)外与钙硅比(C/S)外
的关系：
经过长期的生产数据统计分析，及溶出过程反应机理进行理论计算可得出外排赤泥钠硅比（N/S）外与钙硅比（C/S）外、入磨矿中钛硅比(T/S)
矿有如下关系：
（N/S）外＝0.608+0.1763*(T/S)矿+0.0268*(T/S)2矿-
(0.2518+0.0766*(T/S)矿)*（C/S）外+0.0547*(C/S)2
式中：
（N/S）外：外排赤泥钠硅比；
（T/S）矿：矿石钛硅比；
（C/S）外：外排赤泥钙硅比；
⑶、碱耗中化损的计算公式
N化损＝[q干矿耗*1000* (SiO2)矿/100＋ q总灰量* (SiO2)灰/100]
*（N/S）外*80/62
上式中：
N化损：碱的化学损失，kg.NaOH/t.AO；
q干矿耗：干矿耗，t/t.AO；
(SiO2)矿：入磨铝土矿SiO2含量，%；
q总灰量：石灰单耗，kg/t.AO，入磨灰与化灰石灰之和；
(SiO2)灰：石灰中SiO2含量，%；
（N/S）外：外排赤泥钠硅比；
80/62 ：氧化钠与氢氧化钠的折算系数。
⑷、赤泥附损的计算公式
N赤泥附损=q干矿耗*1000*(Fe2O3)矿/(Fe2O3)赤泥 *（Na2O)赤泥
/100*80/62
上式中：
N赤泥附损：为赤泥附损碱耗，kg.NaOH/t.AO；
q干矿耗：为氧化铝干矿耗，t/t.AO；
(Fe2O3)矿：为铝土矿中氧化铁含量，%；
(Fe2O3)赤泥：外排赤泥中氧化铁含量，%（矿石品位波动不大时，取前一个季度分析数据的平均值）；
(Na2O)赤泥：为外排赤泥附碱，%（取前一个季度分析数据的平均值）。
⑸、氢氧化铝带走碱损失的计算公式
N氢氧化铝带走= 1000/0.647*（Na2O)AH /100*80/62
上式中：
N氢氧化铝带走：氢氧化铝带走碱耗,kg.NaOH/t.AO；
(Na2O)AH ：为氢氧化铝中氧化钠含量，%（取前一个季度分析的平均值）。
⑹、碱耗的计算公式
q液碱=N化损+ N赤泥附损+ N赤泥附损+ N氢氧化铝带走+ N其他
上式中：
q液碱:碱耗， kg.NaOH/t.AO；
N化损：碱的化学损失，kg.NaOH/t.AO；
氧化铝生产工艺流程及在线设备描述 我厂氧化铝生产工艺流程采用拜耳法工艺。其用的矿石、石灰用汽车运入卸矿站，通过板式输送机，胶带输送机及卸料车进入矿仓和石灰仓。磨头仓底部出料设有电子皮带计量装置。按规定的配料比与经过计量的循环母液加入磨机。磨矿过程采用一段球磨与水力旋流器分级闭路的一段磨矿流程，磨制合格的原矿浆送往原矿浆槽，再用泵送至溶出工序的矿浆槽。 矿浆槽内矿浆送入溶出系统，管道化溶出采用Φ159Φ×8/2 ∣Φ480×10×1150000管道化溶出器，三套管四层间接加热连续溶出设备（Φ159管走料，Φ480管供汽），通过四段预热和三段加热，使物料出口温度达145℃，送入保温罐保温一小时以上，经过三级闪蒸和稀释，完成溶出过程。 稀释矿浆在Φ16M高效沉降槽内进行液固分离，底流进入洗涤沉降槽，进行5～6次赤泥反向洗涤，末次洗涤沉降槽底流经泵送往赤泥堆场进行堆存。 将合成絮凝剂制备成合格的溶液，按添加量加入赤泥分离沉降槽，将制备好的合成絮凝剂按添加量加入赤泥洗涤沉降槽，以强化赤泥沉降、分离和洗涤效果。 分离沉降槽溢流用泵送入粗液槽，再送226m2立式叶滤机进行控制过滤，过滤时加入助滤剂（石灰乳或苛化渣），滤饼送二次洗涤槽，精液送板式热交换器。 精液经板式热交换器与分解母液和冷却水进行热交换，冷却至设定温度后，再与种子过滤滤饼（晶种）混合，然后用晶种泵送至种分分解槽首槽（1#或2#槽），经连续种分分解后，从11#槽（或12#槽）顶用立式泵抽取分解浆液进行旋流分级。分级溢流进13#（或12#）分解槽，底流再用部分分解母液稀释后自压或用泵至产品过滤机，分解11#槽的分解浆液，从槽上部出料自流或下部用泵至120m2种子过滤机，滤饼用精液冲入晶种槽，滤液入锥形母液槽。 AH浆液经泵送入80 m2平盘过滤机，进行成品过滤、洗涤、氢氧化铝滤饼经皮带送至氢氧化铝储仓或直接送至焙烧炉前小仓。母液送种子过滤机的锥形母槽。氢氧化铝洗液（白泥洗液）送溶出稀释槽。锥形母液槽的溢流进母液槽，底流送立盘过滤机过滤，滤液进母液槽，滤饼混合后作种分种子。母液槽内母液部分送氢氧化铝旋流分级底流作稀释液，其余经板式热交换器与精液进行热交换提温送至蒸发原液槽。 蒸发原液除少部分不经蒸发直接送母液调配槽外，大部分送六效管式降膜蒸发器内进行浓缩，经三次闪蒸后的蒸发母液送调配槽。在流程中Na2CO3高于规定指标时，需排盐，此时，蒸发二级闪蒸出部分母液送强制循环蒸发器内进行结晶蒸发，并加入部分盐晶种，作为蒸发结晶的诱导结晶，然后在析盐沉降槽进行分离，底流用排盐过滤机进行过滤分离，滤饼用热水溶解后，送入苛化槽内，添加石灰乳进行苛化，苛化渣送赤泥洗涤系统。排盐过滤机滤液和盐分离沉降槽溢流进强碱液槽，其一部分送入蒸发出料第三次闪蒸槽与蒸发母液混合，还有一部分送各化学清洗用点和种分槽化学清洗槽。新蒸汽含碱冷凝水和二次蒸汽冷凝水用作氢氧化铝洗水或送沉降热水站。生产补碱用NaOH浓度大于30%的液体苛性碱，循环母液储槽区域设有补碱设施。 焙烧炉前小仓料位与仓下皮带计量给料机连锁，控制焙烧炉进料量。含水6～8%的氢氧化铝经皮带、螺旋喂料机送入文丘里干燥器内，干燥后的氢氧化铝被汽流带入一级旋风预热器中，一级旋风出来的氢氧化铝进入第二级旋风预热器，并与从热分离器来的温度约1000℃的烟气混合后进行热交换，氢氧化铝的温度达320～360℃，结晶水基本脱除，预焙烧过的氧化铝在第二级旋风预热器与烟气分离卸入焙烧炉的锥体内，焙烧炉所用的燃烧空气经预热至600～800℃从焙烧炉底部进入，燃料、预焙烧的氧化铝及热空气在炉底充分混合并燃烧，氧化铝的焙烧在炉内约1.4秒钟时间完成。
氧化铝生产流程控制概述(1) 铝是世界上第二大常用金属，其产量和消费量仅次于钢铁，是国民经济中具有支撑作用和战略地位的金属原材料。氧化铝是铝冶炼的主要原料，每生产1吨原铝需要消耗近2吨氧化铝。此外，各种特殊性能的氧化铝也广泛应用于电子、石油、化工、耐火材料、陶瓷、造纸、制药等行业，因此，氧化铝生产在我国经济建设中占有十分重要的地位。 我国具有较丰富的铝土矿资源（保有储量约26亿吨），居世界第四位，具备发展铝工业的资源条件。我国的氧化铝是在建国后伴随着电解铝的生产和发展建立起来的，八十年代以来得到了较快发展。近年来，氧化铝价格的暴涨，激励投资者和氧化铝厂持续加速生产和扩张。国内目前已有中铝公司所属的山东、山西、河南、中州、贵州、平果、重庆与遵义（拟建）八大铝厂，广西华银（160万吨）、阳煤集团（120万吨）、鲁能晋北、山东信发（100万吨）、三门峡开曼、东方希望（80万吨）铝业等数十个大小氧化铝厂建成或在建。据专家估计，2006年我国的氧化铝产量将年增29-33%，达到1200-1300万吨。 氧化铝生产工艺类型 氧化铝是用不同的生产方法是从铝土矿中提取出来的白色粉末。氧化铝是典型的大型复杂流程性工业，全世界90%以上的氧化铝直接采用的是经济的拜耳法生产流程，而我国氧化铝企业因矿质的不同，而分别选用不同的生产工艺。 烧结法：适于矿石品位含硅高、难溶的、中等资源品位的一水硬铝石，流程长、工艺复杂。我国绝大部分老的氧化铝企业多采用这一方法进行氧化铝冶炼。山东铝厂、中州铝厂Ⅰ期、山西铝厂Ⅰ期
烧结法氧化铝生产过程主要包括熟料烧成、熟料溶出、精液制备、分解和蒸发等主要的生产工序。 来自原料磨的生料浆通过回转窑烧制成易于溶出的铝酸钠熟料，再经碳分母液和一次洗液浸泡后进行溶出；此后通过赤泥分离洗涤、粗液脱硅、硅渣分离等工序生成的精液分别送至碳分和种分工序进行分解反应，析出氢氧化铝；种分母液经蒸发形成的种蒸母液送拜尔法碱液调配后给原矿浆配料；碳蒸母液则返回至原料磨配料。析出的氢氧化铝送焙烧工序进行焙烧。与拜耳法相比，烧结法主要在熟料烧成和碳分分解的控制部分是完全不同的两个过程 拜尔法：拜尔法是Karl Joseph Bayer于1887年发明，他发现加入精种的铝酸钠溶液中可以分解出AL（OH）3，分解母液蒸发后可以在高温高压下溶出铝土矿中的AL（OH）3。该发现后来在实验中得到证实并应用于工业实践，是国外氧化铝最广泛采用的生产工艺。适于生产易溶的三水铝石和一水软铝石，处理中等品位铝土矿碱耗高、矿耗大是常规拜耳法生产氧化铝的缺点。贵州铝厂Ⅰ期、平果铝厂 拜尔法氧化铝生产过程主要包括预脱硅、溶出过程，赤泥洗涤、过滤过程，种分分解过程和氢氧化铝过滤、焙烧等主要的生产工序。 选矿拜尔法：可将A/S为4以上的铝土矿通过浮选成A/S为11.2的矿浆，可提高单管溶出系统的溶出率，工艺管道和罐内不易结巴。中州铝厂Ⅱ期 串联法：处理中低晶位铝土矿的适宜方法。先以较简单的拜尔法处理矿石，最大限度地提取矿石中的氧化铝，然后再用烧结法回收拜尔法赤泥中的 Al2O3和 Na2O，可降低氧化铝生产的综合能耗，Al2O3的总回收率高，
氧化铝技术经济指标释义及计算 一、氧化铝产量（单位：t） 氧化铝产量分为狭义和广义两种。狭义的氧化铝产量是指氢氧化铝经过焙烧后得到的氧化铝，也称作冶金级氧化铝或焙烧氧化铝，是电解铝生产的原料；广义的氧化铝产量是指冶金级氧化铝、商品普通氢氧化铝折合量及其他产品折氧化铝的合计，习惯上称作成品氧化铝总量，多用于计算生产能力，下达产量计划和检查计划完成情况。 反映氧化铝产品产量的指标根据不同的统计方法可有：冶金级氧化铝量、商品氢氧化铝折合量、其它产品折氧化铝量以及计算生产水平的实际产量。 1、冶金级氧化铝量 冶金级氧化铝量是指氢氧化铝经过焙烧后得到的氧化铝，是电解铝生产的原料。 2、商品普通氢氧化铝折合量 商品普通氢氧化铝是指作为商品出售的氢氧化铝（不包括用于焙烧成氧化铝的氢氧化铝）。当计算成品氧化铝总量时，需要将商品普通氢氧化铝折算成冶金级氧化铝，采用实际过磅数，以干基计算，折合系数是0.647。其水分应以包装地点取样分析数为准。商品普通氢氧化铝折氧化铝计算公式为： 商品普通氢氧化铝折氧化铝（t）=商品氢氧化铝量（干基）×0.647 3、其它产品折氧化铝量 其它产品折氧化铝量是指除商品普通氢氧化铝以外的分解料浆及
商品精液等产品折冶金级氧化铝量。 （1）分解料浆是指从氧化铝生产流程的分解槽中取出部分做为商品出售的分解料浆量，其折算为冶金级氧化铝的计算公式为：分解浆液折氧化铝（t）＝分解料浆体积（m3）×分解料浆固含（kg/m3）×0.647/1000+分解料浆液相氧化铝含量（t）（2）商品精液是指从氧化铝生产流程的精液中取出部分做为商品出售的精液量，其折算为冶金级氧化铝的计算公式为：精液折氧化铝（t）＝商品精液体积（m3）×精液中氧化铝浓度（kg/m3）×0.9/1000 式中：0.9为精液折氧化铝回收率。 4、计算氧化铝生产水平的实际产量 由于氧化铝生产周期长，期末、期初在产品、半成品量波动大，为了准确反映实际生产水平，生产上通常采用实际产量这一概念，核算实际生产消耗等指标。 实产氧化铝量（t）＝冶金级氧化铝量（t）＋商品普通氢氧化铝折合量（t）＋其它产品折氧化铝量（t）±分解槽氢氧化铝固、液相含量增减折冶金级氧化铝量±氢氧化铝仓增减量折冶金级氧化铝量（t） 式中：“＋” 为增加，“－” 为减少。 5、氢氧化铝产量 氢氧化铝产量，它是反映报告期氧化铝生产实际水平的一项重要产量指标。①氢氧化铝产量（t）＝精液流量（m3）×精液氧化铝浓
氧化铝的制备方法 1氧化铝的制备 硝酸铝分析纯天津市大茂化学试剂厂 异丙醇铝分析纯天津市大茂化学试剂厂 尿素分析纯天津市大茂化学试剂厂 硝酸分析纯广州化学试剂厂 1.1氨水沉淀法 氨水（2mol/L）用量筒量取150ml65%氨水注入1000ml的容量瓶，用去离子水标定至刻度。 硝酸（1：1）用量筒量取浓硝酸100ml注入200ml容量瓶中，用去离子水标定至刻度。 利用酸法即Al(NO3)3与氨水反应来制取拟薄水铝石。以防止引入其他金属离子，而且可以通过加热的方法去除溶液中的NH4+和NO3-离子。 实验步骤： 1）称取18.75 g（约0.05 mol）的硝酸铝溶于50ml去离子水中，加热搅拌使其溶解成透明Al(NO3)3溶液。 2）室温下用2mol/L的氨水进行滴定同时进行剧烈搅拌，直至pH值8.5后停止滴定并放慢脚板速度。 3）在室温条件下（搅拌）老化2小时。 滴定前，Al(NO3)3溶液的pH值1.8左右。滴定过程中，在pH值4.5时溶液黏度突然增大，并产生大量Al(OH)3半透明沉淀，继续滴定胶体黏度下降。pH值由1.8升至4.5共消耗氨水（2mol/L）约36毫升，由4.5至8.5消耗氨水约9毫升。 1.2均匀沉淀法 本步骤的目的是将溶液中的Al(OH)3微粒以沉淀的形式分离出来。碱性沉淀剂的直接加入难免会造成溶液中局部沉淀剂瞬时过量的现象，致使生成的沉淀粒子形态和尺寸均有较大区别，从而影响焙烧后氧化铝载体的性状。不同于其他沉淀剂的添加，尿素均相沉淀法通过尿素在加热过程中均匀缓慢的释放氨水从整体上提高pH值，克服了液相直接接触造成的瞬时局部过量的不足，从而获得尺寸均匀、分散性好的Al(OH)3沉淀。 实验步骤： 1）称取25 g（约理论用量4倍）的尿素溶于25ml去离子水中，将尿素溶液注入上一步生成的胶体溶液。 2）开始通过水浴加热，并不停搅拌，于90℃恒温加热2小时。加热在开始的一段时间内，pH值始终在1以下，升至约40~50℃左右，原本半透明的胶体逐渐变清。待到温度升至90℃时，由搅拌子中心漩涡出有气泡产生，溶液开始变混浊。pH值升至7以后，溶液基本呈乳白色，直至加热结束。 3）在室温条件下（搅拌）老化2小时。 1.3 溶胶凝胶异丙醇铝水解法 本步骤的目用溶胶凝胶法合成介孔氧化铝，比表面积大, 表面不同的电势使金属离子更容易负载, 在催化领域中具有重要的应用价值，其性能明显优于传统的氧化铝。采用硝酸和异丙醇铝来合成有序介孔氧化铝。 硝酸（0.05mol/L）用量筒量取浓硝酸0.67ml注入200ml容量瓶中，用去离子水标定
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
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
物料平衡计算 为了便于计算，物料平衡计算按生产1吨氧化铝为基准进行。 3.1 主要生产技术指标 1） 产品为一级品氧化铝（国标）：Al 2O 3不低于98.6%，本设计取：Al 2O 3为99% 2） 铝土矿的化学组成（%） Al 2O 3 Fe 2O 3 SiO 2 TiO 2 CO 2 灼减 其它 合计 水分 65.86 6.17 6.96 3.19 1.36 14.58 1.88 100 2.88 3） 石灰的化学组成（%） CaO T CO 2 其他 合计 83.60 6.05 10.35 100 4） 氧化铝实际溶出率：86.26%，总回收率取：84% 5） 石灰添加量占干铝土矿量的8% 6） 碱耗：58㎏ 补碱组成（g/L ） Na 2O k Na 2O c CO 2 密度：1440 ㎏/m3 438.8 7.2 5.1 7） 循环母液的组成（g/L ） Na 2O k Al 2O 3 Na 2O c CO 2 Na 2O T 密度：1.348 g/㎝3 230 118.2 20 14.2 250 k ?= 3.2 8） 铝酸钠溶液组成（g/L ） Na 2O k Al 2O 3 Na 2O c CO 2 密度：1303 kg/m 3 150 170.17 17.58 12.48 k ?=1.45 9） 沉降分离槽底流L/S =3.0，末次洗涤槽底流 L/S =1.2 10）弃赤泥液相中Na 2O 的含量（浓度）：3.693g/L 11）溶出后的赤泥的A/S=1.3， N/S=0.3 12）溶出过程浓缩率：8%
13）晶种分解中种子比为3.0，种子附水率为20%，分离后氢氧化铝浆液的L/S =1.0 14）氢氧化铝洗涤水的消耗量为0.5~1.0吨/吨-AH，氢氧化铝滤饼的含水量为7.0% 15）蒸发中，Na2CO3·H2O带走的循环母液量为30% 16）苛化时的石灰数量为化学反应计算量的125%；苛化率为90% 3.2 物料平衡计算 3.2.1 损失计算 根据原始数据，该铝土矿的铝硅比A/S＝65.86÷6.96＝9.46，故 理论溶出率η理＝ A S A- ×100%＝ 86 . 6596 .6 86 . 65- ×100%＝89.43% 实际溶出率η实＝ 矿赤 矿 ) / ( ) / ( ) / ( S A S A S A- ×100%＝ 46 .93.1 46 .9- ×100%＝86.26% 因总回收率比实际溶出率低，故本次设计的实际的总回收率取84%。 在氧化铝的产出率为84.0%的条件下，如果制取1吨含有990公斤成品氧化铝，则需要：990÷（0.84×0.6586）＝1789.51kg干铝土矿 其中应含有氧化铝：1789.51×65.86%＝1178.57kg 因而，氧化铝的总损失量：1178.57－990＝188.57kg 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的总Al2O3量的0.2%。即为： 0.2%×1178.57＝2.36kg 相当与损失干铝土矿：2.36÷65.86%＝3.58kg 则进入湿磨工序的干土矿：1789.51－3.58＝1785.93kg 干石灰量为：1785.93×8%＝142.87kg 湿磨过程中Al2O3的损失与破碎时相同，即只有：0.2×1178.57kg相当于铝土矿为2.36÷65.86%＝3.58kg 则送溶出的原矿浆矿石量为：1785.93－3.58＝1782.35kg 送溶出的铝土矿中含， kg： Al2O3 ： 1782.35×0.6586＝1173.85 Fe2O3 ： 1782.35×0.0617＝109.97 SiO2 ： 1782.35×0.0696＝124.05
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
氧化铝生产工艺 在氧化铝生产行业，氧化铝的生产方法大约分四类：碱法、酸法、酸碱联合法、和热法，但目前用于工业生产的基本全部属于碱法。 用碱法生产氧化铝，是用碱（NaOH或Na2CO3）来处理铝矿石，使矿石中的氧化铝转变为铝酸钠溶液。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，将不溶解的残渣（由于含氧化铁而成红色，故称赤泥）与溶液分离，经洗涤后弃去或综合利用，已回收利用其中的有用组分。纯净的铝酸钠溶液分解析出氢氧化铝，经与母液分离、洗涤后焙烧，得到氧化铝产品。 用碱法生产氧化铝又可分为：①拜尔法②烧结法③联合法，因我国的铝土矿资源的特殊性，主要为一水硬铝石，因此在早期建厂的生产氧化铝的方法均采用烧结法、混联法，后期建厂和扩建工程多采用拜尔法较多，拜尔法具有工艺流程简单，投入成本少，产品质量好等特点。 具体情况如下： 中国铝业山东分公司：1954年建厂，采用烧结法，后经四次扩建，主要采用拜尔法，2006年的总产量已达128万吨 中国铝业河南分公司：1965年建厂投产，主要采用混联法，1999年完成4次扩建，年产达80万吨，2005年新建年产70万吨的拜尔法生产线，2006年的年生产量已达到232万吨。 中国铝业贵州分公司：1978年完成一期拜尔法生产线，年产15万吨，后经扩建，采用混联法，2006年已达到年产120万吨。 中国铝业山西分公司：1987年一期烧结法投产，后经扩建，1992年完成二期混联法，年产达70万吨，2005年投产的拜尔法80万吨项目，到2006年已经达到年产219万吨目标。 中国铝业中州分公司：1992年一期投产烧结法，后经两次扩建选矿拜尔法生产线，2006年年产量达172万吨。 中国铝业广西分公司：1995年拜尔法投产使用，2006年总产量达94万吨。 中国铝业集团还有重庆、遵义准备建造氧化铝厂。 除中国铝业公司外，现已建或拟建的氧化铝项目29个，山东荏平氧化铝、山东魏桥氧化铝氧化铝、山西鲁能晋北氧化铝、山东龙口东海氧化铝、山东信发（100万吨）、河南开曼铝、东方希望铝业（三门峡）有限公司、广西华银（160万吨）、阳煤集团（120万吨）等众多氧化铝企业。据专家估计，2006年我国的氧化铝产量将年增29-33%，达到1200-1300万吨。
氧化铝生产计算公式 一、配料计算 1、处理一吨铝矿应配入的母液量 ()()母实Rp Rp N Rp X Rp C Rp S S M A V k -?+??+?++?=41.121η 式中：V —每吨铝土矿应配入的循环母液体积 m 3/t.矿； A —铝土矿带入的氧化铝重量 kg/t.矿； η实—氧化铝的实际溶出率； M —溶出赤泥中氧化钠和氧化硅的重量比值； S 1、S 2—分别为铝土矿和石灰所带入氧化硅量 kg/t.矿； 1.41—Na 2O 与CO 2分子量的比值； C —矿石和石灰带入的CO 2量 kg/t.矿； X —磨矿和溶出过程中苛性氧化钠的机械损失 kg/t.矿； N K —循环母液中的苛性氧化钠浓度 g/l ； Rp —配料Rp 值； Rp 母—循环母液的Rp 值。 2、处理一吨矿应配入的石灰量 Ca T W i ?=4.1 式中：W —每吨铝土矿需配入的石灰量 t/t.矿； T i —每吨铝土矿所带入的氧化钛量 t/t.矿； Ca —石灰中所含有效钙的含量。 3、每小时下矿所需配入母液量（经验公式） 母母A N t V K -??=2.622.8 式中：V —每小时所需母液量，m 3/h ； 8.2—经验常数； 62.2—矿石中氧化铝含量，%；
N K 母、A 母—循环母液中苛性碱和氧化铝浓度，g/l ； t —小时下矿量，t 。 平果铝用经验公式： V=[〔A 矿+灰－S 矿+灰×(A/S)赤〕/R P 溶＋S 矿+灰×（N/S ）赤＋CO 2矿+灰×R ×62/44]/N k (1－R P 循/R P 溶)（m 3/t ） V —每吨铝土矿应配入的循环母液体积m 3/t; A 矿+灰—铝土矿及石灰带入的AL 2O 3重量㎏; S 矿+灰—铝土矿及石赤带入的S i O 2重量㎏； CO 2矿+灰—铝土矿及石灰带入CO 2重量㎏； R P 溶—溶出矿浆R P ； R P 循—循环母液R p ; R —石灰分解率； 62/44—N a2与CO 2分子比。 二、溶出率的计算 1、理论溶出率 %100?-=A S A 理η 式中：η理—理论溶出率，%； A —铝土矿中Al 2O 3的含量，%； S —铝土矿中SiO 2的含量，%。 2、实际溶出率 ①以硅为标准计算： ()()()%100///?-=矿泥矿实S A S A S A η ②以铁为标准计算： ()()()%100///?-=矿泥矿实F A F A F A η 3、相对溶出率
氧化铝的主要冶炼工艺介绍 氧化铝的冶炼工艺大致可以分为烧结法、拜耳法和烧结-拜耳联合法等。 一、烧结法 1.1烧结法的基本原理 将铝土矿与一定数量的纯碱、石灰（或者石灰石）、配成炉料在高温下进行烧结，使氧化硅和石灰化合成不溶于水的原硅酸钙，氧化铝与纯碱化合成可溶于水的固体铝酸钠，而氧化铁与纯碱化合成可以水解的铁酸钠，将烧结产物（熟料）用稀碱溶液溶出时固体铝酸钠便进入溶液，铁酸钠水解放出碱，氧化铁以水合物与原硅酸钙一道进入赤泥。在用二氧化碳分解铝酸钠溶液便可以析出氢氧化铝，经过焙烧后产出氧化铝。分离氢氧化铝后的母液成为碳分母液经过蒸发后返回配料。 1.2烧结法工艺过程简述 烧结法生产氧化铝有生料浆制备、熟料烧结、熟料溶出、赤泥分离以及洗涤、粗液脱硅、精液碳酸化分解、氢氧化铝的分离以及洗涤、氢氧化铝焙烧、母液蒸发等主要生产工序。 生料浆制备：将铝土矿、石灰（或石灰石）、碱粉、无烟煤以及碳分母液按一定的比例，送入原料磨中磨制成生料浆，经过料浆槽的三次调配成各项指标合格的生料浆，送熟料窑烧结。 熟料烧结：配合格的生料浆送入熟料窑内，在1200℃-1300℃的高温下发生一系列的物理化学变化，主要生产使氧化硅和石灰化合成不溶于水的熟料。熟料窑烧结过程通常在熟料窑（回转窑）内进行，氧化硅和石灰化合成不溶于水的原硅酸钙，氧化铝和纯碱化合成可溶于水的固体铝酸钠，而氧化铁与纯碱化合成可以水解的铁酸钠，并且烧至部分熔融，冷却后成外观为黑灰色的颗粒状物料即熟料。 熟料溶出：熟料经过破碎达到要求的粒度后，用稀碱溶液（生产上称调整液），在湿磨内进行粉碎性溶出，有用成分氧化铝和氧化钠进入溶液，成为铝酸钠溶液，而杂质铁和硅则进入赤泥。 赤泥分离和洗涤：为了减少溶出过程中的化学损失，赤泥和铝酸钠溶液必须快速分离，为了回收赤泥附液中所带走的有用成分氧化铝和氧化钠，将赤泥进行多次反向洗涤再排入堆场。
电解铝工艺流程 电解铝就是通过电解得到的铝，现代金属铝的生产主要采用冰晶石-氧化铝融盐电解法。生产工艺流程如图1所示。
1. 铝电解工艺 直流电通入电解槽，电解槽温度控制在940-960℃，熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为溶质，以炭素体作为阳极，铝液做为阴极，使溶解于电解质中的氧化铝在槽内的阴、阳两极发生电化学反应。在阴极电解析出金属铝，在阳极电解析出CO和 CO气体。铝液定期用真空抬包析出，经过净化澄清后，浇铸成2 商品铝锭。阳极气体经净化后，废气排空，回收的氟化物等返回电解槽。 电解铝的主要设备是电解槽，现代铝工业主要有两种形式的槽式分别为自焙阳极电解槽和预焙阳极电解槽。以下为两种槽的比较： 图一：两种类型电解槽的比较 目前世界上大部分国家及生产企业都在使用大型预焙槽，槽的电流强度 很大，不仅自动化程度高，能耗低，单槽产量高，而且满足了环保法规的要求。从铝电解槽的发展来看，目前电流强度达到17-22KA的大型化各类阳极 电解槽，产铝量为1200-1500Kg/d，电能消耗降低到13.5KW*H。下图为一
种铝电解槽参数 图二：一种铝电解槽配置图 2. 电解烟气干法净化 2.1干法净化原理 干法净化就是以某种固体物质吸附另一种气体物质所完成的净化过程。具有吸附作用的物质称吸附剂，被吸附的物质叫吸附质。铝电解含氟烟气的干法净化使用电解铝生产用的氧化铝，作为吸附剂吸附烟气中的氟化氢等大气污染物来完成对烟气的净化。氧化铝对氟化氢的吸附过程分三个步骤： （1）氟化氢在气相中不断扩散，通过氧化铝表面气膜到达氧化铝表
面。 （2）氟化氢受氧化铝离子极化的化学键力的作用，形成化学吸附。 （3）被吸附的氟化氢和氧化铝发生化学反应，生成表面化合物―氟化铝。氟化氢的吸附率可达98%~99%，沥青烟的吸附率在95%以上。载有氟和沥青烟的氧化铝由布袋除尘器分离后供电解使用。回收的氟返回电解槽可补充电解生产过程中损失的氟元素，沥青焦油返槽后可逐步被烧掉。 2.2干法净化工艺流程 图3干法净化工艺流程图 干法净化工艺流程包括电解槽集气、吸附反应、气固分离、氧化铝输送、机械排风等五个部分，如图3所示。 （1）电解槽集气。电解槽散发的烟气呈无组织扩散状态，为了有效
氧化铝生产工艺流程图 流程仿真技术原理 根据工艺过程所涉及到的基础物性数据，引用或创建特定的物性包，建立生产过程中的单元设备的数学模型和单元设备之间的模型，从而完成完整描述实际生产过程系统的数学模型[6，7]。通过一定的数学方法对过程中所涉及到的模型进行联列求解。通过装置的稳态和动态模型，进行不同方案和工艺条件的分析，为新工艺的规划、研究开发和技术可靠性进行分析，为生产实际提供优化操作指导。在动态模拟中，还可以通过不同控制策 略的比较，对生产过程进行优化控制[5]。 生产过程的数学模型通常为一大型非线性代数方程组，过程模拟实质就是通过求解该非线性方程组来预测在一定工艺条件下生产过程的性能。常用 的求解方法主要有序贯模块法、联立方程法和联立模块法[3]。 氧化铝生产工艺 氧化铝的生产方法有酸法、碱法和热法。目前氧化铝工业生产实际应用的是碱法。碱法又包括拜耳法、烧结法及各种形式的联合法。因拜耳法生产成本低，经济效益好，流程相对简单，应用最广，所以主要介绍一下拜耳法的生产工艺。 所谓拜耳法是因为它是由K.J.bayer在1889－1892年提出而得名的。拜耳法主要包括两个主要过程，一是Na2O与Al2O3摩尔比为1.8的铝酸钠在常温下，只要添加氢氧化铝作为晶种，不断搅拌，溶液种的Al2O3就可以呈氢氧化铝析出，直到其中Na2O：Al2O3的摩尔比提高到6为止，此即为铝酸钠溶液的晶种分解过程。另一过程是已经析出了大部分氢氧化铝的溶液。在加热时，又可以溶出铝土矿中的氧化铝水合物。此即利用种分母液溶出铝土矿的过程。交替使用这两个过程处理铝土矿，得到氢氧化铝产品，构成所谓拜耳法循环[8]。拜耳法的生产工艺流程图如图1 所示。
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
氧化铝厂简介 中国铝业广西分公司氧化铝厂（以下简称氧化铝厂）是中国铝业广西分公司下属的一个重要生产分厂，一期工程设计产能30万吨，1 991年9月动工兴建，1995年9月建成投产；二期工程设计产能40万吨，2001年5月动工兴建，2003年6月建成投产；三期工程设计产能88万吨，2005年12月动工兴建，2008年7月建成投产。 氧化铝厂下设4个职能科室（生产控制中心、设备管理科、安全环保科、综合科）和5个车间（生产一区、生产二区、综合车间、电气车间、坝场站），现有员工1003人，其中大中专毕业生615人，中级职称50人、高级职称13人、技师27人、高级技师3人。 氧化铝厂采用纯拜耳法氧化铝生产工艺，主要包括原料、溶出、沉降、分解、蒸发及焙烧六个主体生产工序，主要工艺技术有：两段磨—水力旋流器磨矿分级新工艺；单套管及压煮器预热、机械搅拌间接加热强化溶出工艺；开发了三次沉降和一次过滤的赤泥洗涤工艺；在国内首次开发应用了赤泥的干法输送与堆存技术；开发应用高浓度、高固含、高产出率一段法分解生产砂状氧化铝新工艺和新装备；在国内首次开发应用了多效管式降膜蒸发和强制循环排盐新工艺新 装备；研究开发了工业废水重复利用技术，实现了氧化铝工业废水“零”排放。 自一期工程建成投产以来，氧化铝厂的生产工艺经过不断研究开发与技术改进，技术经济指标持续优化，产能持续提升，目前四条生产线的年生产能力已经达到200万吨。主要技术经济指标不仅居国内领先水平，而且达到或超过世界先进水平。“右江牌”氧化铝为广西名牌产品，全部为冶金级砂状氧化铝，曾经填补国内砂状氧化铝的空白，产品质量符合行业一级品S－AO986的要求。
第二篇烧结法生产氧化铝 第一章原料制备 教学内容 1、原料制备在烧结法生产中的重要作用。 2、矿石的破碎。 3、烧结法配料及配料计算。 4、磨矿。 5、石灰的煅烧。 6、煤粉制备。 教学要求 1、理解原料制备在烧结法生产中的重要作用。 2、掌握矿石的破碎的方法、设备构造和工作原理。 3、掌握烧结法配料及配料计算。 4、了解烧结法磨矿过程、设备。 5、了解石灰煅烧反应、生产过程和石灰炉的构造。 6、了解煤粉制备及要求。 重点与难点 重点 1、烧结法配料及配料计算。 2、磨矿过程、设备构造和工作原理 难点 1、烧结法配料及配料计算 2、破碎机、原料磨、石灰炉、煤粉磨的构造和工作原理。 教学时数：8学时 第一节概述 一、什么叫碱石灰烧结法生产氧化铝？ 碱石灰烧结法就是把铝土矿、补充的碱粉、石灰（小石渣）、循环碱液（即碳分蒸发母液）和拜尔法赤泥按比例配料并磨制成合格的生料浆，喷入熟料窑中在高温下烧结成熟料，熟料和调整液在湿磨中粉碎溶出，溶出液经赤泥分离得到粗液，粗液经脱硅、叶滤后得铝酸钠精液送入碳酸化分解，析出氢氧化铝经焙烧得到产品氧化铝。赤泥经6-8次反向洗涤送赤泥堆场，赤泥洗液配调整液。碳分母液经蒸发返回循环碱液槽。 山东铝业公司开采和购进的国内铝土矿，其中的氧化铝的矿物组成大多为一水硬铝石，即α-AI2O32H2O或α-AI O OH，并且混矿铝硅比较低（A/S≈4），采用拜尔法生产（拜尔法生产要求矿石A/S>7），矿石中的SiO2要求高压溶出温度比较高，在溶出时SiO2都转变为含水铝硅酸钠，需要消耗大量的苛性碱。采用碱—石灰烧结法更为有利。但是，烧结法存在工艺复杂流程长、设备投资高、能耗高和产品质量差等缺点。 将铝土矿与一定量的纯碱、石灰（或石灰石）配成炉料并磨细，在高温下烧结，使其中的氧化铝与纯碱化合成可溶于水的铝酸钠（Na2O2AI2O3），氧化硅与配入的石灰化合成不（难、微）溶于水的原硅酸钙（2CaO2SiO2），氧化铁与纯碱化合成可以水解的铁酸钠（Na2O2Fe2O3），将烧结产物（熟料）用稀碱溶液溶出时 铝酸钠（Na2O2AI2O3）——进入溶液 铁酸钠（Na2O2Fe2O3）——水解放出碱、氧化铁进入赤泥 原硅酸钙（2CaO2SiO2）——大部分进入赤泥，小部分溶于溶液（所以需要脱硅）。再用CO2分解铝酸钠溶液（精液）析出氢氧化铝，经焙烧得氧化铝。碳分后的母液，叫做碳分母液（主要成分是Na2CO3），经蒸发后返回配料（循环碱液）。 在自然界中氧化铝水系的结晶化合物有三种：三水铝石、一水软铝石、一水硬铝石，它们的分子式为： 三水铝石，即AI2O323H2O或AI(OH)3
工业炼铝的生产方法 主要原理是霍尔-埃鲁铝电解法：以纯净的氧化铝为原料采用电解制铝，因纯净的氧化铝熔点高（约2045℃），很难熔化，所以工业上都用熔化的冰晶石(Na3AlF6)作熔剂,使氧化铝在1000℃左右溶解在液态的冰晶石中，成为冰晶石和氧化铝的熔融体，然后在电解槽中，用碳块作阴阳两极，进行电解。 全面介绍如下： 《铝的生产加工》 铝在生产过程中有四个环节构成一个完整的产业链：铝矿石开采－氧化铝制取－电解铝冶炼－铝加工生产。 一般而言，两吨铝矿石生产一吨氧化铝；两吨氧化铝生产一吨电解铝。 （一）氧化铝的生产方法 迄今为止，已经提出了很多从铝矿石或其它含铝原料中提取氧化铝的方法。由于技术和经济方面的原因，有些方法已被淘汰，有些还处于试验研究阶段。已提出的氧化铝生产方法可归纳为四类，即碱法、酸法、酸碱联合法与热法。目前用于大规模工业生产的只有碱法。 铝土矿是世界上最重要的铝矿资源，其次是明矾石、霞石、粘土等。目前世界氧化铝工业，除俄罗斯利用霞石生产部分氧化铝外，几乎世界上所有的氧化铝都是用铝土矿为原料生产的。 铝土矿是一种主要由三水铝石、一水软铝石或一水硬铝石组成的矿石。到目前为止，我国可用于氧化铝生产的铝土矿资源全部为一水硬铝石型铝土矿。 铝土矿中氧化铝的含量变化很大，低的仅约30％，高的可达70％以上。铝土矿中所含的化学成分除氧化铝外，主要杂质是氧化硅、氧化铁和氧化钛。此外，还含有少量或微量的钙和镁的碳酸盐、钾、钠、钒、铬、锌、磷、镓、钪、硫等元素的化合物及有机物等。其中镓在铝土矿中含量虽少，但在氧化铝生产过程中会逐渐在循环母液中积累，从而可以有效地回收，成为生产镓的主要来源。 衡量铝土矿优劣的主要指标之一是铝土矿中氧化铝含量和氧化硅含量的比值，俗称铝硅比。 用碱法生产氧化铝时，是用碱（NaOH或Na2CO3）处理铝矿石，使矿石中的氧化铝转变成铝酸钠溶液。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。将不溶解的残渣（赤泥）与溶液分离，经洗涤后弃去或进行综合处理，以回收其中的有用组分。纯净的铝酸钠溶液即可分解析出氢氧化铝，经分离、洗涤后进行煅烧，便获得氧化铝产品。分解母液则循环使用来处理另一批矿石。碱法生产氧化铝有拜耳法、烧结法以及拜耳--烧结联合法等多种流程。拜耳法是由奥地利化学家拜耳（K·J·Bayer）于1889～1892年发明的一种从铝土矿中提取氧化铝的方法。一百多年来在工艺技术方面已经有了许多改进，但基本原理并未发生变化。为纪念拜耳这一伟大贡献，该方法一直沿用拜耳法这一名称。
根据设备状况结合计划检修状况，确定工厂运转率。依据多年来的生产数据统计分析结果和氧化铝物料平衡计算方法，计算出矿石品位、溶出液Rp、稀释赤泥钙硅比等的变化对氧化铝产量及单耗的影响，从而计算出氧化铝单位成本，与成本和产量任务进行比较，得出溶出液Rp、稀释赤泥钙硅比调整值的赢亏平衡点，为决策提供依据。 说明： 影响氧化铝生产成本的主要消耗品有：铝土矿、石灰石及石灰、液碱、钢球钢棒、工业用布、絮凝剂、运输带、焦碳、煤气、电、蒸气、压缩风及新水等。 为了对氧化铝产量和生产成本进行预测，我们首先分析了影响产量和生产单耗的主要因素，经过统计分析得出了产量和生产单耗的计算关系式。 下面对产量和各消耗品氧化铝单耗的计算公式进行说明。 1、计算矿耗的关系式 ⑴、溶出率与循环效率的关系 据郑轻院溶出试验结果和生产数据统计分析表明，溶出率与循环效率有如下关系： (η)相=k换热*a*（-6111.1*ΔRp3 + 10611*ΔRp2 - 6177.7 *ΔRp+ 1301.4） 上式中： (η)相：相对溶出率，％； ΔRp：为溶出矿浆Rp与循环母液Rp的差值；ΔRp与循环效率(η)循环和母液苛性碱（Nk）母有如下关系： ΔRp=(η)循环/（Nk）母 k换热：为换热效率有关的系数，与压煮器清理和溶出机组的运行周期有关，根据2005年至2006年的生产实际，取值目前暂定为1.0； a：经验系数，与(C/S)稀有关，在(C/S)稀处于1.8～2.4之间时，统计分析所得的关系式如下： a=-0.0114*(C/S)稀2+0.0052*(C/S)稀+1.0351 1、计算矿耗的关系式 ⑵、矿耗计算公式 q干矿耗=1/[(Al2O3)矿/100*(η)实/100*(K)矿耗] 上式中：
主要计算公式 6.1 配料计算 6.1.1 处理1吨铝土矿应配入的母液量 () 母石灰铝矿石灰铝矿赤石灰铝矿赤 石灰铝矿Rp Rp N Rp CO S S N S S A A V K -??? ??+?+?-= ++++241.1 式中：Ｖ—每吨铝土矿应配入的循环母液体积ｍ３／ｔ矿 Ａ铝矿+石灰—表示碎铝土矿和配入石灰中所含ＡＩ２Ｏ３的量（ｋｇ） Ａ／Ｓ赤—为溶出赤泥中氧化铝和氧化硅的比值 Ｓ铝矿+石灰—为铝土矿和石灰带入的氧化硅的量（ｋｇ） １. ４１—Ｎａ２Ｏ和ＣＯ２的分子量的比值 ＣＯ２铝矿+石灰—铝土矿和石灰带入的ＣＯ２量（ｋｇ） Ｒp —配料Ｒp 值Ｒp=1.17亦为溶出液中ＡＩ２Ｏ３与Ｎａ２Ｏk 的 重量比 Ｒp 母—循环母液中ＡＩ２Ｏ３与Ｎａ２Ｏk 的重量比 注：在磨矿过程中机械损失为0.1% 6.1.2 处理一吨铝土矿应配入的石灰量G 石灰 G 石灰=1吨×1000×15%=150kg 根据贵州铝厂轻金属研究所的溶出试验结果确定的。 ６.1.3 溶出率的计算 1） 实际溶出率η实 η 实 = () ()()()％矿 赤泥 溶出矿 100///?-S A S A S A 2） 理论溶出率η 理 假定在理想溶出条件下，赤泥中的()矿S A /=1，
此时计算的溶出率为理论溶出率。 η 理= () () ()()() ()％％＝矿 矿 矿 赤泥 矿 100/1 /100///?-?-S A S A S A S A S A 3） 相对溶出率η相对 ()%1001 ///%100?--=?= 矿赤泥 矿理实相对）（）（S A S A S A ηηη 4） 净溶出率η净 %100///?-= 矿 末赤 矿净）（）（）（S A S A S A η ６.2 产量的估算 AL 2O 3产量=下矿量×A%矿×η实×（1-5%）×（1-5%） 式中：A%矿——铝土矿中氧化铝含量% η实——铝土矿的实际溶出率% 5%—— 分别为铝土矿的含水率和氧化铝生产过 程损失。 ６.3 赤泥产出率 6.3.1 原矿浆中每吨固体产赤泥量： Q=K × 分赤 固S S t/t 式中：K ——修正系数，考虑到在原矿浆磨制与贮存过程 中有一部分SiO 2进入溶液，使计算赤泥中产出率偏低，K=1.04； S 固——原矿浆（固体）中的SiO 2含量% S 分赤——分离赤泥中SiO 2的含量%