砂状氧化铝讲义(第一讲)

工艺部份第一章氧化铝生产原理1. 我国铝土矿资源有什么特点？铝土矿如何分类？2. 铝土矿中的主要化学成份有哪些？3. 表征氧化铝产品化学纯度和物理性质的指标有哪些？按物理性质产品分为哪几种？4. 我厂要求氧化铝二级品以上率100%，二级品氧化铝含量不超过量少？什么是氧化铝的灼减？我国目前规定的值是多少？5. 铝土矿质量从哪些方面评价？6. 目前生产氧化铝的方法有哪几种？其中碱法生产氧化铝又分为哪几种？7. 简述拜耳法和烧结法生产氧化铝包括哪几个主要工序？要求能完整画出各自的流程8. 什么是苛性碱和铝酸钠溶液的苛性比值？（Rp）9. 什么是拜耳法的循环效率？要求会计算。

10. 影响铝酸钠溶液稳定性的因素有哪些？是如何阻碍的？第二章原料制备1. 铝土矿配矿的方式有哪几种？我厂的三段配矿工艺是如何进行的？2. 原矿浆磨制的主要指标有哪些？我厂拜耳法通过什么方式配入石灰？3. 生料浆的指标要求有哪些？4. 一水硬铝石溶出进程碱的损失量与配钙的关系如何？氧化铝的最大溶出量为多少？6. 生熟料的碱比、钙比、铁铝比、铝硅比，如何计算？7. 什么是三段配料？料浆的三次调配又是指哪三次？8. 石灰煅烧的原理如何？9. 结合我公司情形，谈谈石灰煅烧进程的作用？10. 石灰消化的原理？第三章熟料烧结一、碱石灰烧结法的原理是什么？写出要紧反映方程式。

二、熟料烧结中原硅酸钙的同质异构体有那些？化学稳固性如何？熟料中要紧为哪一种？3、熟料窑从窑尾到窑头，一样分为几个带？各段要紧作用是什么？熟料窑内传热关系如何？4、煤分哪几种？工业上要紧用煤为哪几种？工业上考核燃煤质量的指标要紧有哪些？5、硫在氧化铝生产进程中的危害有哪些？6、生料加煤脱硫的原理是什么？有哪些益处？7、什么叫熟料折合比？第四章溶出一、熟料溶出的目的是什么？写出溶出进程发生的要紧反映及化学方程式。

2、何为二次反映，二次反映损失？造成二次反映损失的要紧物相什么缘故？3、依照以下数据，计算熟料碱比、钙比、铝硅比、铁铝比和氧化铝、氧化钠溶出率、赤泥产出率。

结晶助剂在一段法生产砂状氧化铝中的应用16?铝镁通讯2007年№1结晶助剂在一段法生产砂状氧化铝中的应用蒙永颇,闻义军(中国铝业广西分公司,广西平果5314OO)摘要:本文结合广西分公司氧化铝厂的生产实际.介绍了结晶助荆在一段法生产砂状氧化铝中应用度其控制技术.重点介绍了添加蛄晶助刺控翻分解成桂.提高精液产出率.提高培烧氧化铝强度的控制方法.认为分解溶液中添加蛄晶助荆.通过调整分解条件.在获得高精液产出率的同时.获得强度较好的砂状氧化铝.关键词:氧化铝;粒度;强度;姑晶助荆1前言中铝广西分公司用的铝土矿为一水硬铝石型,由于矿石的特点,中铝广西分公司采用的是高浓度,高固含,在较低的分解温度下生产砂状氧化铝的控制技术,由于分解条件的变化,很容易造成分解成核的减少或增多,分解(OH)3粒度总是在粗化,细化中呈周期性的波动,势必对氧化铝的产量,质量产生影响,同时由于(0H)在焙烧过程中的破损加剧,对于追求获得高精液产出率的同时,获得强度较好的砂状氧化铝提出了新的挑战,为了弥补不足,需采用新的分解技术强化晶种分解,在改善氧化铝的粒度,强度的同时,获尽可能高的精液产出率已势在必行,氧化铝厂工程技术人员一直在不断探索,并进行了多方试验,发现采用分解溶液中添加结晶助剂是强化品种分解过程的一种简单有效的方法.2分解溶液中添加结晶助剂强化晶种分解2.1结晶助剂添加位置氧化铝厂工程技术人员经过几年的探索和多方试验最终采用的结晶助剂是的是NaLCO公司提供的结晶助剂CGM(NaLC07837—1),结晶助剂的正确使用使中铝广西分公司氧化铝的产量在大大超过设计产能的前提下,仍能产出粒度,强度合格的砂状氧化铝,CGM的加入点是关键,CGM的加入点是不宜直接注入精液与品种已混合的晶种槽,而是采用剂量泵注入未加品种的精液中,这种添加CGM的方式可确保CGM充分地扩散于精液之中.分解溶液添加CGM的工艺流程图见图1圈1分解溶j匿中添加CGM的工艺矗E程示意图2.2结晶助剂对分解氢氧化铝成核附聚的影响结晶助剂(CGM)是一种非离子及阴离子的混合物,CGM对种分分解过程AI(0H)成核,附聚的影响结果如表1所示:表1结晶助寰曩对种分分解过程Al(0Hl成核,附聚的影响结果(精液NKITOg/1RP1.1固含9ooR/1)时闻cc_浓度苜I}l沮一I.92x一2,62一一3.55v一5.3●一(疋)(P,座IOE51aEsIOE5IOE5—9p一14一30—{40.0501832O7.820.050183.S08.630.050,233.137.930.060.293.489.020.tI902l4.1310.76.'12O.243.7210o560.120.223'721098 0.140.253.帅11,61 0.200.403.231o'31 0.180.323.1j10.99 0.250.413.33l241 0.240.453.02l1.48 0,230.192.9913.10 0.280.623.1314.06 0.2{0.S52.73l3.19 0.220.592.S612.89 0.200.602.6613.47 0.200.822.9114.39 l6.1S25.6937.jS46.3157.1967.3771{.j98l●.8O922.29lO27.16ll29'2●l228.O2l328.o51428.13l5l9.67l6l8.2Ol7lO.06l810.07S7.9OS.28 57.9S5.49 s8.266,08 s8.636.72 58.63】n】】58.T69.21 58.785.95 60.粥5.87 60.3Oj.83 S9.83S.22 60.OI3.60 59,812.9lS9.722.85 5522.23 59.592.36 59.252.14 59●02.S2 1.S●0.44 1.220.S9 1.●OO.●71.870.132.9l0.97 {.Oj】.{54.401.19I.321,69 S.632l3l●.332.2l4.252.77 4.262.622.832.191.961.991.731.541.691.65l331.36由表1生产数据分析可以看出:(1)成核频率f1.92从3.45×10逐渐增大10.11×10时,分解首槽温度也由57.9℃控制逐渐增加到58.63℃控制,此时,首槽温度增加了0.7℃左右,溶液中添加CGM的浓度基本稳定在7ppm左右,并没有很好地抑制成核,成核频率f-92反而有继续增大的趋势,说明,在实际生产中,分解溶液添加CGM浓度为7ppm,分解首槽温度按58℃偏低控制时,当分解成核频率fl-9激增时,仅把首槽温度提升2007年№1铝镁通讯?17?到58.5℃～59℃控制,此时溶液的过饱和度根本无法抑制住Al(0H)成核加剧的趋势.(2)当CGM的添加浓度由7ppm左右增加到15ppm左右时,添加量增加了8ppm左右,首槽温度由原来的57.9℃增加到58.76℃,首槽温度增加了0.8℃左右,仅两天分解成核频率f1.92由10.11×10 下降到5.95×10,成核频率f1.92下降了4.16×l0,附聚强烈进行,附聚程度明显,说明在分解溶液中添加CGM的浓度为15ppm时,对分解Al(oH)3 成核的影响远远大于分解首槽温度为58.5℃～59℃控制时分解溶液过饱和度对Al(oH)成核的影响,也可以看出,分解溶液CGM添加浓度增大8ppm时,对溶液中Al(oH)3成核的影响,远远高于分解溶液温度增加0.8℃时,溶液的过饱和度对Al (oH)3成核的影响.即CGM添加浓度增加lppm时对Al(oH)成核的影响,远大于分解溶液温度增高0.1℃时,溶液过饱和度对Al(oH)成核的影响. (3)当分解首槽温度由58.5℃～59℃提升到60℃偏高控制,CGM添加浓度也由15ppm左右增加到30ppm左右时,经过4天时问,分解成核频率[1.92由5.95×10下降到3.60×10,成核频率f1.92 仅下降了2.35×10,下降的数量少于CGM浓度由7ppm增加到15ppm时,首槽温度按58.5℃～59℃控制时,成核频率f下降的数量.分解成核频率f1.92下降的数量减少,说明此时,溶液中Al(oH)3的细颗粒数量已经不多,附聚程度明显减弱.并且成核频率f还有继续下降的趋势,说明分解成核在逐渐减少,粒度已有粗化趋势,如不及时调整CGM 的添加量及分解首槽的温度,分解粒度将会逐渐粗化.(4)分解首槽温度由60℃逐步下降至59℃～59.5℃控制,CGM的添加量也由30ppm逐步下降至10ppm.此过程经6天左右,成核频率fl-92在2～3×10范围内波动,但从成核频率f3的变化趋势来看,溶液成核量仍在逐渐减少,要保持成核数量在我们允许的范围内波动,就要逐渐降低分解首槽温度,或逐渐降低溶液中添加CGM的浓度.(5)附聚的发生一般是粒径相近的最小颗粒优先附聚,当该粒级颗粒附聚完成后,下一粒级颗粒才开始附聚,由表l的数据也可以看出,小于5Hm的Al(oH)3颗粒相对于大于5Hm的(oH)3颗粒,有较大的波动范围,由此可知分解溶液中添加结晶助剂,能增强及控制分解溶液中细小的氢氧化铝颗粒的附聚,大于5Hm的氢氧化铝颗粒附聚程度减弱.总之,分解溶液中添加CGM,可以有效增强及控制分解溶液中细小的氢氧化铝颗粒的附聚,大于5Hm的氢氧化铝颗粒附聚程度减弱.2.3添加结晶助剂(CGM)控制分解氢氧化铝粒度的方法根据中铝广西分公司长期的数据统计表明,要使平盘AI(OH)3粒度一45Hm的百分含量<9%,分解Al(OH)3晶种粒度一45Hm就要控制在8%～22%之间,这样,通过分级机操作后,就能保证平盘Al(oH)3粒度一45Hm的百分含量<9%,我们控制分解粒度,主要是监控晶种粒度中成核频率f1.92,f3-55的颗粒数量,品种粒度中成核频率fl-92,f3-55的颗粒数量直接影响分解AI(OH)粒度.2.3.1确定成核频率f3.5s的设定点根据氧化铝厂的数据统计分析,分解溶液中,添加CGM后,分解AI(OH)3粒度分布一45Hm的百分含量与成核频率f3-55存在如图2所示关系:嘲60言1010l23456789l0lll2成核频率f3.55×10圉2氢氧化铝牲腰分布与成核颈翠b.ss关系曲线圉从图2可以看出,随着成核频率f3.55的增大,分解AJ(OH)3粒度分布一45m的百分含量逐渐增加,要控制好品种粒度一45Hm的百分含量在8%～22%之问,必须使成核频率f3.55稳定在1～2×10之间.2.3.2确定成核频率f1.92的设定点从长期的数据统计知,分解溶液中添加CGM有利于溶液中细小的Al(OH)颗粒发生附聚,因此,成核频率I92的设定点与没加CGM时的设定点已经生了较大的变化,成核频率f,m与f3.55存在如下图3所示的关系.由图3可以看出,随着成核频率f1.92逐渐增大,成核频率f3.55也逐渐增大,只要成核频率f~.92稳定在2～5×10之间,就可以保证成核频率f3l55稳定在1--2×10之问.18?铝镁通讯2007年No1H×盘cH{;{卜012345678910l11213成核频率f1.92×10图3成核频率f3与f1.92的关系图2.3.3添加CGM控制分解成核的方法从数据统计来看,分解AJ(OH)3的粒度呈周期性的波动,我们控制分解粒度就是使其粗化或细化在我们控制的范围内呈周期性波动,呈现粒度波动的动态平衡,而分解粒度的控制是通过控制分解最细Al(OH)颗粒的成核数量来控制分解粒度,主要是通过控制分解晶种成核频率f..9,f3.55的数量来达到控制分解粒度的目的,分解溶液中添加CG?M可以有效地控制分解成核,通过生产数据统计,做出成核频率f1.92稳定在2～5×i0之间时,分解首槽温度与添加CGM浓度变化曲线图,并做出其趋势图如下图4所示.墨1510畿一曩b萼o57.55858.55959.56060.5分解首槽温度℃(精液NK170g/1RP1.1固含900g/1)图4成核频率fl92在2-5×10之间首槽温度与CGM 的添加浓度曲线图(1)由图4可以看出:a)随着分解首槽温度的升高,溶液的过饱和度降低,分解速度减慢,成核量减少,要保持分解成核频率f1.92稳定在2～5×10的范围内波动,CGM的加入量也要逐渐降低.b)分解首槽温度控制在58.5C±0.5C,要使分解成核频率f1.q2稳定在2～5×10之间,CGM的添加量为7～13ppm为宜,由数据统计可知,在这样的分解条件下,焙烧氧化铝中结晶碱Na2O含量在0.3～0.4之间波动,焙烧氧化铝磨损指数在18%～25%的范围内波动.c)由图4我们还可以看出,溶液中添加CGM的浓度增加约6ppm时,对溶液中A1(OH)3成核的影响,相当于分解首槽温度增加1℃时,溶液过饱和度对溶液中AI(OH)成核的影响.(2)目前分解首槽温度一般控制为58.5℃±0.5℃,溶液的过饱和度较大,十分有利于成核,影响分解成核的因素很多,如分解在停汽检修时用泵打大循环,分解首槽温度的波动,精液RP值的变化等,都可能引起成核频率f1.9的波动,使分解粒度向细化或粗化的方向发展,此时,通过以下方法来调整分解粒度:a)成核频率f1.92激剧增加时,分解粒度向细化方向发展,可通过控制CGM的添加浓度不变,提高首槽温度至61±1C,溶液的过饱和度降低,可抑制成核频率f1.92增大的趋势,此种方法会降低分解板式热交换的热利用率,恢复成核正常的周期较长,并可降低焙烧氧化铝中结晶碱含量,但焙烧氧化铝的磨损指数增大.b)成核频率f1.q2激剧增加时,稳定分解首槽温度,增加结晶助剂CGM的加人量,加人CGM的浓度一般达高30～40ppm左右时,可较快抑制成核频率fll92增大的趋势,此种方法恢复成核正常的周期较短,可基本保持焙烧氧化铝中结晶碱含量不变,产品的磨损指数变化不大.c)成核频率fl,激剧增加时,逐渐增大分解首槽温度至61±1℃,逐渐增加结晶助剂CGM的加入量,加入CGM的浓度一般高达30ppm左右时,可很快抑制成核频率f1l9增大的趋势,此种方法恢复成核正常的周期较短,焙烧氧化铝中结晶碱含量稍有降低,产品的磨损指数变化不大,但如控制不好,成核频率f._92减少速度太快,成核量较短时间内激剧减少,很容易使分解粒度粗化.d)成核频率f1.92小于2×10或成核频率f3.55小于1×10时,成核量少分解粒度有粗化趋势,可停加CGM,逐渐降低分解首槽温度,提高分解溶液的过饱和度,有利于分解成核,但首槽温度不宜低于58C,同时要密切注意品种粒度成核频率f】.92的波动情况,由于品种粒度粗化时,品种比表面较小,有利于成核,当分解条件波动时,粒度会突然细化. (3)正常生产条件下,CGM的加入量与分解固含控制的高低关系较为复杂,分解溶液随着品种添加量的增大,溶液中细小的Al(OH)颗粒附聚程度减弱,并可抑制分解成核,成核量减少,是因为品种添加量的增加,分解速度过快,溶液的过饱和度降低的速度太快,导致附聚的细小氢氧化铝晶粒间空隙,2007年№1铝镁通讯?19?需更小的氢氧化铝晶粒填充量不足,附聚程度减弱, 而实践表明,固含每增加15gA时,相当于溶液温度升高1℃,等同于降低了溶液的过饱和度,抑制分解成核,生产中分解固含有较大波动时,CGM的加入量亦需做适当凋整,保证成核频率f1.92稳定在正常的范围内波动.总之,当分解成核频率f1.92偏高或偏低波动时,可适当增加或降低分解首槽温度,CGM加入量适当地增加或减少,可达到稳定成核频率f∞在2～5×10的范围内波动,一般的首槽温度允许波动范围为57℃～63℃,CGM的添加浓度波动范围为0～40ppm.2.4结晶助剂对A1(OH)长大的影晌2.4.1对产出率的影响结晶助剂(CGM)对种子分解产出率的影响如下图5所示.0510152023035CGM添加量(ppm)圈5CGM的加入量与严出翠的关系曲线图从图5可以看出:(1)CGM浓度的变化对分解产出率影响较少,是因为CGM浓度的变化,不会改变溶液的过饱和度.(2)CGM的添加使大量的细A1(OH)颗粒在较低的温度下通过附聚,长大,效果与在较高温度下获得的颗粒相当,因此可以通过适当降低分解首槽温度,增大分解溶液的过饱和度,分解固含适当偏高控制,而获得较高的精液产出率.2.4.2对晶体长大的影响根据长期的数据统计,没加CGM时,成核频率f355出现波峰(波谷)到品种一45出现波峰(波谷) 时问相隔40天～45天,添加结品助剂后,随着结晶助剂浓度的变化,成核频率f3.出现波峰(波谷)到品种一45vm出现波峰(波谷)时间相隔也是40天--45天,晶体长大与溶液的过饱和度密切相关,从一3.55vm粒度的长大情况看,溶液中添加结晶助剂不会影响溶液的过饱和度,晶体以大约1肚/天的线性速度长大,长大速度与品种粒度的大小,溶液中添加CGM的浓度无关.2.4.3结晶助剂对产品氧化铝强度的影响由于分解溶液中添加CGM对产品氧化铝的磨损指数的机理还不能完全明了,但由大量的数据统计可知:(1)图6的数据为平果铝于2001年8月27日至2002年1月2日进行了为期4个月的在精液中添加CGM的试验数据,试验时,分解首槽温度控制为56～57℃,CGM的添加量为5～35ppm,在精液中添加CGM,根据晶体长大的机理,CGM对产品氧化铝磨损指数的影响至少要经过45天后才开始表现出来,下图为从开始添加CGM品种粒度与45天后氧化铝的磨损指数变化曲线图.6040—3020i00l0203o40j060708o90l00时问(天)圈6CGM试验期l目晶种粒度与厝须指数变化曲线由图6可以看出:精液中添加CGM,品种粒度及焙烧氧化铝的磨损指数均有下降的趋势,磨损指数最好时达13%,说明添加CGM对降低焙烧氧化铝的磨损指数有很好的效果,随着品种一45f』粒度的升高,焙烧氧化铝的磨损指数有升高的趋势,晶种的粒度分布及添加量对产品氧化铝的磨损指数影响比较复杂,实践表明,品种粒度细化或粗化时,产品氧化铝的磨损指数均高于粒度正常时的磨损指数, CGM的添加是通过有利于细小的氢氧化铝颗粒的附聚,来改变氢氧化铝的晶体结构从而达到提高焙烧氧化铝强度的目的,固含适当降低,有利于获得高强度的产品氧化铝,但在同等条件下精液的产出率会下降,分解固含按850～950gA左右控制时,通过添加CGM,调整分解条件,仍可获得高产出率,高强度的砂状氧化铝.(2)精液中添加CGM,可以有效地抑制草酸盐的析出,随着草酸钠浓度的升高,当达到草酸钠的临界浓度时,会析出大量细小针状草酸钠晶体,有大量细小晶粒草酸钠存在会干扰氢氧化铝的附聚,引起分解粒度的细化,当氢氧化铝粒子长大时,针状草酸钠晶体作为氢氧化铝分解的晶核,氢氧化铝在生长过程中草酸钠针状晶体就会被夹杂在氢氧化铝晶体中.在焙烧过程中,夹杂在氢氧化铝晶体中的草酸钠转化成Na2O,co2及H20.所产生的气体及蒸汽20?铝镁通讯2007年NQ1会降低氧化铝晶体强度.(3)提高首槽温度,有利于附聚的发生,但首槽温度过高,溶液的过饱和度降低,分解速度减慢,提高首槽温度还可使溶液中草酸钠临界浓度相对也要高,首槽中草酸钠结晶析出的量会相对减少,则可以使氢氧化铝附聚时,把草酸盐夹在氢氧化铝的晶体里的可能性降至最低,对提高产品氧化铝的强度有较大的好处.降低首槽温度,可以增大溶液的过饱和度,提高溶液的分解速度,但温度过低,溶液的粘度增大,不利于A1(OH)颗粒的碰撞,粘结,会降低附聚效率,同时,由于分解速度过快,会把草酸盐夹在氢氧化铝的晶体里,在焙烧时破损加剧.为了在获得强度较好砂状氧化铝的同时,获尽可能高的精液产出率,在生产中把首槽温度控制为58.5℃±0.5℃时,未槽温度控制在50.5℃±0.5℃时,CGM添加量为7～13PPM时,可使分解成核频率f1.92稳定在2～5×10之间,分解成核频率f稳定在1～2×10之间,产品氧化铝的磨损指数可稳定在18% ～25%之间,而获得高强度,高精液产出率的砂状氧化铝,但如果未槽温度控制低于50℃时,产品氧化铝的磨损指数稍有增大的趋势.(4)关于精液中添加CGM对产品氧化铝的磨损指数的机理有待于氧化铝厂技术人员做进一步的研究.3结晶助剂对氧化铝Na,O含量的影响根据数据统计,下图7为不同首槽温度下,在分解溶液中添加结晶助剂,分解成核频率控制在正常范围内,焙烧氧化铝Na2O的含量变化曲线图.0.4So.3啪I如0.2g0.1哟Z5858.55959.560分解首槽温度(℃)圈7焙烧氧化铝Na20的含量变化曲线圈图7可以看出,随着温度的升高,焙烧氧化铝Na20的含量逐渐降低,分解溶液中添加结晶助剂浓度的变化由图4可知也在逐渐变小,分解溶液中添加结晶助剂浓度的变化,不会使焙烧氧化铝含碱量升高或降低,因为CGM加入不会改变溶液的过饱和度.焙烧氧化铝Na2O的含量变化与分解首槽温度控制的高低关系密切,即与溶液的过饱和度密切相关.随溶液过饱和度升高而升高,是因为随着溶液过饱和度升高,分解速度加快,导致Al(OH)晶间碱含量升高,而A1(OH)晶间碱在平盘过滤时无法洗掉,所以造成焙烧氧化铝中Na,O含量上升.4结晶助剂对草酸盐的影响中铝广西分公司的矿石为一水硬铝石,这就决定了分解溶液中含有较高的草酸盐,由于中铝广西分公司的生产现状,草酸盐会在溶液中逐步积累,当生产条件变化时,会导致草酸盐的大量析出,对氧化铝生产造成较大的危害,主要表现为:(1)草酸盐析出,会粘附在立盘过滤机滤布上降低了过滤效率,影响了过滤机的产能,同时会使滤布消耗量大大增加.(2)草酸盐析出,会使晶种槽,分解槽结疤生长速度加快,缩短晶种槽,分解槽的退槽周期,影响生产. (3)草酸盐析出,会使蒸发V效的传热效率明显降低,增加汽耗.平果铝于2001年8月27日至2002年1月2日进行了为期4个月的在精液中添加CGM的试验,表2为试验停止后2003年6月普查的草酸盐含量,表3为2003年8月重新添加CGM 后12月份普查的草酸盐含量.表2为2003年6月份普查的草酸盐含量日期5.286.56.I36.176.24精液N2c2(g/1)5.235.183.823.983.79分解母液Na2c2O(g/1)5.094.914.363.844.O6循环母液Na2(g/1)6.835.985.725.805.53表3为2003年12月份普查的草酸盐含量日期l2.3I2.6l2.I4l2.nl2.20l2.25l2.27l2.3l精液№2c2(gA)7.577.957.646.706.706.746.926.88分解母液Na2c2(gA)7.377.H6.978.177.107.287.067.4l 循环母液Na20I(gA)9.778.2l8.7I9.Il8.3l8.089.479.16 从表2,表3看出:在停止加CGM后,精液中草酸钠的含量为3--5gd.明显比添加CGM后精液中草酸钠的含量低,这表明CGM对草酸钠起到了一定程度的稳定作用,在分解溶液中添加结晶助剂,会提高草酸盐在溶液中的平衡溶解度,抑制草酸盐的析出.目前,在粒度正常时,精液中添加CGM的浓度为7～13ppm,这样的剂量对草酸钠的稳定作用有限,草酸钠在拜耳法流程中逐渐积累,当生产条件变(下转第9页)2007年№1铝镁通讯?9?建材放射性防护材料.4向循环经济发展4.1我国铝土矿优势我国储量大的高硅低铁一水硬铝石矿不是劣质矿,该矿含Al2o360%以上,怎么能叫低品位矿呢?铁低有利于用残渣生产水泥,成为无废渣的氧化铝工厂,这是优于外国铝矿之处,能发展循环经济,是得天独厚的好矿,应当珍惜.4.2赤泥的综合利用a.拜尔赤泥已经不是铝矿,用CaO可将含水铝硅酸钠中的NaO置换出来,有过量石灰存在可以使所生成的钙霞石减少到消失的程序,残渣中含碱能降到1.0%,低温合成的8一c2s是胶凝材料, 创造变弃渣为资源,生产具利特水泥.创造有特色的适合我国铝矿资源的联合法——"问接加热拜尔法"和"拜尔赤泥低温煅烧法".b.拜尔法赤泥含有孕育c2SH,的条件,在煅烧过程中脱水得到B—c2s,是活性高的胶凝材料, 不必烧成S为主的阿利特水泥,应研究发展成为新的贝利特B—c2s水泥,优质价廉的水泥.如果该项技术工业化,氧化铝厂的经济增长将进入国际一流水平.4.3变废为宝,促进循环经济发展年产100万吨的拜尔法氧化铝厂年收入3O亿元,可以从丢弃的赤泥中提取20万吨氧化铝和碱, 可以增加6亿元人民币的年收入,再从熟料渣生产150万吨贝利特水泥,又增加收入3亿元,同时,工厂成为无废渣工厂.这些是发展循环经济带来的好处.既充分利用了资源又保护了环境.(上接第20页)化时,达到其临界过饱和度时仍大量析出.因此研究排除流程中草酸钠具有十分重要的意义.5结论(1)结晶助剂对分解产出率影响较小,溶液中添加结晶助剂有利于细小的氢氧化铝颗粒的附聚, 因此可以通过适当降低分解首槽的温度,增大溶液的过饱和度,分解固含适当偏高控制,以达到提高精液产出率的目的.(2)溶液中添加结晶助剂,不会改变溶液的过饱和度,因此,在相同生产条件下,不会导致焙烧氧化铝的钠含量的升高.(3)溶液中添加CGM的浓度增加约6ppm时,对溶液中Al(OH)成核的影响,相当于分解首槽温度增加1℃时,溶液过饱和度对溶液中(OH)成核的影响.(4)溶液中添加结晶助剂有利于细小的氢氧化铝颗粒的附聚,当粒度细化时或粗化时,可逐渐提高或降低分解首槽的温度及结晶助剂的添加量,首槽温度的波动范围是57℃～63℃,结晶助剂的波动范围是O～40ppm,只要控制好成核频率f1.92稳定在2～5×10之间,就可以确保成核频率f3.55稳定在1～2×10之间,从而使品种粒度一45/~m的百分含量稳定在8～22%之间,再通过分级机的操作,可使进入焙烧炉(OH)3粒度一45/~m的百分含量<9%.(5)分解溶液中添加CGM,可提高焙烧氧化铝的强度,目前最佳分解首槽温度控制为58.5℃±0.5℃,未槽温度控制为50.5℃±0.5℃时,CGM的添加量为7～13ppm时,可保证粒度正常的情况下,焙烧氧化铝磨损指数在l8%～25%之间.(6)结晶助剂与固含关系较为复杂,总之生产中分解固含有较大波动时,CGM的加入量亦需做适当调整,即固含升高或降低时,CGM的加入量也要适当地减少或增多,保证分解成核的正常. (7)分解溶液中添加CGM,可提高草酸盐在溶液中的平衡溶解度,抑制草酸盐的析出.参考文献:[1]《氢氧化铝分解添加剂》NALCO资料[2]<分解车间作业规程》内部资料[3](ig浓度种分生产砂状氧化铝的控制技术》吴海文。

铝土矿是目前氧化铝生产中最主要的原料，主要成分为Al 2O 3，SiO 2，Fe 2O 3，TiO 2等，氧化铝主要以三水铝石，一水软铝石，或一水硬铝石状态存在，按氧化铝水合物类型可分为三水铝石型，一水软铝石型，一水硬铝石型或各种混合型衡量铝土矿质量的标准为:铝硅比、氧化铝含量、矿物类型。

铝硅比是指矿石中Al 2O 3含量与SiO 2含量的质量比. 我国铝土矿的主要特点:是高铝、高硅、低铁的一水硬铝石型铝土矿。

生产氧化铝的方法:有碱法、酸法、酸碱联合法、热法。

在工业上得到应用的只有 碱法 ，其重要的中间产物是铝酸钠溶液；碱法生产氧化铝主要有拜耳法、碱石灰烧结法和拜耳-烧结联合法，联合法流程有串联、并联和混联。

电解炼铝用的氧化铝必须在氧化铝的纯度和氧化铝的物理性质上符合一定的质量要求。

硅量指数是指铝酸钠溶液中Al 2O 3与SiO 2的质量比，以A/S 表示。

拜耳法的循环效率指一吨Na 2O 在一次拜耳法循环中所产出的Al 2O 3的量（吨），用E 表示，E 的数值越高说明碱的利用率越好。

E=1.645×(MR m -MR a )/MR m ·MR a 拜耳法的循环碱量:指生产一吨氧化铝在循环母液中所必须含有的碱量（不包括碱损失），它是循环效率的倒数。

铝酸钠溶液的分子比（苛性比值）是指:铝酸钠溶液中Na 2O 与Al 2O 3的摩尔比，它表示铝酸钠溶液中氧化铝的饱和程度和稳定性。

MR=1.645×[Na 2O]/[Al 2O 3] 铝酸钠溶液中的碱分为:苛性碱NaO k 、碳酸碱NaO c 和硫酸碱NaO s :苛性碱NaO k 和碳酸碱NaO c 的和称为全碱NaO T 氧化铝实际溶出率：铝土矿与NaOH 反应实际溶出到溶液中的Al 2O 3量与铝土矿中Al 2O 3总量之比氧化铝理论溶出率：理论上矿石中可以溶出的Al 2O 3量与矿石中Al 2O 3总量之比。

氧化铝相对溶出率：氧化铝实际溶出率与理论溶出率之比赤泥的产出率：每处理1t 铝土矿所生成的赤泥量碱耗：铝土矿溶出过程，每溶出1tAl 2O 3所损失的碱量铝酸钠溶液的稳定性通常是用从过饱和的铝酸钠溶液开始分解析出氢氧化铝所需时间的长短来衡量的。

氧化铝的基本概念及相关知识Alumina（氧化铝）一词可能来源于Alumen（明矾）而明矾一词最早的文字记载出现在公元前五世纪。

纯氧化铝是1746年J.H.波特（Pott）首先从明矾中提取出来的。

1786年L.B.莫维约（De Morveau）认为明矾的主要成份是Alumina（矾土），约到1820年英国才将Alum译成Alumina，格来维尔（Grevule）于1799年提出的一种矿物中含有AL2O3成分，称这种矿物为“刚玉”刚玉又称为（α－AL2O3）是唯一一种纯氧化铝天然矿物。

1858年苏打－铝土矿烧结法由（法国）路易.勒萨斯提出，1902年帕卡尔提出了生料配比，使其完善，1868~1892年奥地利化学家K.J.拜耳发明了生产氧化铝的拜耳法，用它处理高品位铝土矿。

每生产一吨金属铝消耗近两吨氧化铝（1.91~1.92吨）我厂2002年1.939吨。

我国于1950年开始建设山东铝厂，用碱――石灰烧结法生产氧化铝，该厂于1954年7月1日投产，从此拉开了我国氧化铝工业生产的序幕，继山东铝厂之后，郑州铝厂于1965年、贵州铝厂1978年、山西铝厂1987年，中州铝厂1993年、平果铝厂1995年相继投产。

1、氧化铝的物理化学性质及主要用途氧化铝是一种白色的结晶体，不溶于水，但可溶于酸和碱溶液，它的碱性和酸性都很弱，是一种典型的两性化学物。

氧化铝主要是供电解炼铝用，（90%以上），但是电子、石油、化工、耐火材料、陶瓷、塑料、纺织、磨料、造纸以及制药等许多部门也需要各种特殊性能的氧化铝和氢氧化铝。

并且国内外不少氧化铝厂都重视发展多品种氧化铝生产，例如活性氧化铝、低钠氧化铝、喷涂氧化铝、γ－AL2O3、超α－AL2O3、高纯氧化铝和氢氧化铝，拟薄水铝石以及铝胶等，这些非冶金级的多品种氧化铝占整个氧化铝产量的8~10%左右，品种在200种以上。

2、氧化铝的生产方法分类及细分氧化铝生产方法分为碱法、酸法、酸碱联合法、热法，其中碱法中包括拜耳法、烧结法、拜－烧联合法1、串联法、2、并联法、3、混联法。

氧化铝工人技术理论培训教材（试用）目录第一篇拜耳法生产氧化铝第一章绪论第二章原料制备第一节概述第二节矿石及原料质量标准第三节原料制备工艺流程第四节固体输送第五节球磨机第六节矿浆磨的作用原理第七节原矿浆经济技术指标第八节铝酸钠溶液的特性第九节苛性化系数第十节影响磨机产能的因素第十一节溶出液αk影响因素第三章高压（低温）溶出第一节铝土矿高压溶出概述第二节铝土矿的各种成分在溶出过程中的行为第三节铝土矿溶出过程及影响溶出过程的因素第四节高压溶出过程的技术控制第五节低温溶出概述第六节溶出过程的工艺规定第七节影响溶出过程的重要因素第八节管道化溶出质量指标控制技术第九节管道化溶出操作原理第四章赤泥的分离和洗涤第一节概述第二节高压溶出矿浆的稀释第三节赤泥浆液的性质第四节赤泥分离第五节赤泥洗涤第六节粗液的精制第七节流体输送机械第五章铝酸钠溶液的晶种分解第一节概述第二节晶种分解过程的机理第三节影响种分分解过程的重要因素第四节晶种分解的工艺第六章氢氧化铝的分离与洗涤第一节过滤的基本概念第二节过滤机产能的计算第三节晶种的分离与输送第四节成品AH的分离与洗涤第七章分解母液的蒸发第一节概述第二节蒸发生产作业流程及设备第三节影响蒸发产能的因素及措施第四节蒸发结垢的生成及清除第五节减少蒸发汽耗的途径第八章氢氧化铝焙烧第一节概述第二节氧化铝及其水合物第三节氧化铝的质量规定第四节焙烧原理第五节燃料的燃烧第六节焙烧工艺及设备第九章氧化铝生产中的空气输送第一节空压机的基础知识第二节空压机运营及控制第三节故障解决及检修第十章软水制备第一节水的基本知识第二节冷却水的解决第三节清洗与预膜第五节水的软化解决第二篇烧结法生产氧化铝（简述）第三篇联合法生产氧化铝（简述）氧化铝生产培训教材（一本）前言本套《教材》以相应的《规范》为依据，内容系统地叙述了现代铝工业生产广泛地采用拜耳法生产氧化铝的基本原理、工场过程、重要设备、技术条件、技术经济指标、操作运营、维护保养及故障解决等。

氧化铝厂沉降车间生产工艺培训讲义2008年1月第一部分：沉降车间安全学习1、进入沉降车间现场必须正确穿戴劳动保护用品，包括工作服、安全帽、劳保鞋、防护眼镜等。

女工的长发必须系在安全帽内；2、严格执行公司、氧化铝厂及沉降车间的劳动纪律和安全纪律，工作时间严禁脱离岗位、严禁酒后上岗、班中饮酒；3、车间主控室、配电室、库房、油类存放点内严禁动用明火，严禁吸烟；4、沉降车间物料的主要性质是高温、高碱、易发生碱烧伤事故；5、发生碱烧伤事故时，应该尽快就近寻找清洁水源用清水冲洗30分钟以上，再用1%的硼酸水清洗，伤情严重应尽快就医；6、上下楼梯、台梯要手扶栏杆，在槽上工作的人员，不允许依靠栏杆休息，更不允许取闹、嬉戏追逐。

跨越地沟时要注意安全，注意现场障碍物。

7、沉降车间事故多发点是控制过滤区域：1)叶滤机是压力容器2)叶滤机要进行碱洗，碱洗时间长，8小时左右，在此过程中必须多次进行巡检，查找有无漏点3)碱液浓度高：平均300g/l4)冒槽机率高8、沉降车间危险点源辨识：1）沉降车间共有放射源（密度计）21处，其中沉降槽岗位16处，赤泥外排岗位5处2）沉降槽区域最高物料NK浓度为165-175g/l，最高温度102-106℃3）絮凝剂岗位溢出的絮凝剂溶液很滑，处理或行走时要特别小心，防止滑倒受伤，如絮凝剂溶液溅入眼睛或皮肤上时，要立即用清水冲洗20分钟以上，如有必要，送医院治疗4）控制过滤区域最高物料浓度为165-180g/l，液碱最高浓度为400-500g/l，最高温度102-106℃5）立式叶滤机查样时，脸部不要正对取样管，以防碱液溅出伤人。

6）赤泥隔膜泵最高允许出料压力为120bar，生产中要求控制在90bar以下，严禁超压运行。

如发生超压报警应立即采取措施及时处理。

９：沉降车间危险点（源）的对策表9.1沉降槽区危险分析表9.2 絮凝剂区危险分析表9.3 热水槽、稀释后槽区危险分析表9.4控制过滤区预先危险分析表9.5赤泥外排区预先危险分析表第二部分沉降车间工艺理论学习主要任务：将溶出送来的稀释矿浆进行分离与洗涤，把粗液送控制过滤精制，把底流送往赤泥过滤系统，同时向溶出送稀释洗液一、沉降车间包括的区域：沉降车间主要包括三个区域，其中有：赤泥分离与洗涤、控制过滤、赤泥外排二、基本任务：1、赤泥分离与洗涤区域：1.1负责将高压溶出稀释矿浆经沉降分离后向控制过滤输送合格粗液；1.2底流经四次反向洗涤后用外排泵外排符合要求的末次赤泥；1.3向高压溶出输送合格的一次洗液；1.4把合格的絮凝剂按生产要求加入各沉降槽。

氧化铝厂工艺培训讲义一、氧化铝工艺流程简介氧化铝厂采用拜耳法生产工艺，它的原理是铝酸钠溶液在常温下添加氢氧化铝作为晶种并不断搅拌，使溶液中的氧化铝以氢氧化铝析出；析出氢氧化铝后的铝酸钠溶液加热后再用来溶出矿石中的氧化铝水合物，这两个过程交替进行可一批批处理矿石生产出纯度较高的氢氧化铝，从而构成拜耳循环。

Al2O3.(1或3)H2O+NaOH +aq 2NaAl(OH)4+aq 1、工艺流程概1.1原料车间由汽车运进厂的铝土矿经地磅站称重后倒入卸矿站或铝矿原矿堆场，经胶带输送机送入均化堆场堆存并凉干水份，在堆场内经堆、取料机平铺直取均化后送入原料磨制。

外购石灰或出炉石灰经破碎后经斗式提升机卸入石灰仓，仓底设置板式给料机，胶带输送机，一部分石灰被送往原料磨磨头仓，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。

消化渣用胶带输送机送往的消化渣堆场，消化渣最终由商务部负责销售。

电石渣和热水一同加入化渣器中，制备后的电石渣流进电石渣平底槽，电石渣用泵送往蒸发车间苛化工序。

铝土矿、石灰经计量后与循环母液按比例加入两段磨矿系统的棒磨机中磨制原矿浆，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，再用矿浆泵送往溶出车间的预脱硅工段。

分级机底流返回两段磨矿系统中的球磨机进一步磨浆，然后仍进入水力漩流器进行分级，形成闭路磨浆系统。

1.2溶出车间从原矿浆槽送来的原矿浆进入常压脱硅工段的加热槽中，将温度从82～87℃提升到100～105℃，然后送入预脱硅槽中进行连续脱硅。

经6-8小时后在预脱硅槽的末槽出料再添加一定量的循环母液调整经脱硅后的原矿浆的碱度和温度，合格脱硅矿浆送至高压泵房的隔膜泵。

脱硅槽底部设有返砂管、返砂泵，每班定期将粗砂返回原料磨工段。

用隔膜泵将原矿浆送往溶出工段的套管预热器，采用六级套管将原矿浆温度预热溶出分解至174±5℃,再用四级预热压煮器将原矿浆温度预热至210～220℃,而后采用高压新蒸汽加热，原矿浆温度提至260℃,保温停留40min。

氧化铝厂系列培训教材之一氧化铝生产基础知识第一章氧化铝生产方法简介氧化铝生产方法大致可分为四类，即碱法、酸法、酸碱联合法和热法。

但目前用于工业生产的几乎全属于碱法。

碱法生产氧化铝的基本过程如下：焙烧O3图1：碱法生产氧化铝基本过程碱法生产氧化铝又分为拜耳法、烧结法和联合法等多种流程.拜耳法是直接用含有大量游离NaOH的循环母液处理铝矿石，以溶出其中的氧化铝而获得铝酸钠溶液，并用加晶种搅拌分解的方法，使溶液中的氧化铝以Al(OH）3状态结晶析出。

种分母液经蒸发后返回用于浸出另一批铝矿石。

矿石中的主要杂质SiO2是以水合铝硅酸钠（Na2O•Al2O3•1。

7SiO2•nH2O)的形式进入赤泥，造成Al2O3和Na2O的损失.因此，拜耳法适合处理高品位铝矿，铝硅比A/S大于9。

烧结法是将铝矿石配入石灰石（或石灰）、苏打（含有Na2CO3的碳分母液），在高温下烧结得到含固体铝酸钠的物料，用稀碱溶液溶出熟料便得到铝酸钠溶液。

经脱硅后的纯净铝酸钠溶液用碳酸化分解法使溶液中的氧化铝呈Al(OH)3析出。

碳分母液经蒸发后返回用于配制生料浆。

矿石中的主要杂质SiO2是以原硅酸钙(2CaO•SiO2)的形式进入赤泥，不会造成Al2O3和Na2O的损失。

因此，烧结法适合处理高硅铝矿，铝硅比A/S可以为3—5.拜耳－烧结联合法兼有拜耳法和烧结法流程，兼收了两个流程的优点,获得更好的经济效果.它适合处理A/S为6-8的中等品位铝矿。

由于流程较复杂,只有生产规模较大时,采用联合法才是可行和有利的.酸法是用硝酸、硫酸、盐酸等无机酸处理含铝原料而得到相应的铝盐的酸性水溶液。

然后使这些铝盐成水合物晶体（蒸发结晶）或碱式铝盐(水解结晶)从溶液中析出,亦可用碱中和这些铝盐的水溶液，成氢氧化铝析出，煅烧后得无水氧化铝。

酸法适合处理高硅低铁铝矿，如粘土、高岭土等.但它的缺点是耐酸设备昂贵，酸的回收困难，从溶液中除铁也困难。

酸碱联合法是先用酸法从高硅铝矿中制取含铁、钛等杂质的不纯氢氧化铝，再用碱法（拜耳法)处理。

1、氧化铝生产目前绝大多数使用铝土矿作为原料，生产方法主要包括酸法、碱法、电热法和酸碱联合法。

3、拜耳法：适合于高A/S矿石（>7或8）；流程简单，能耗低，成本低；产品质量好，纯度高。

烧结法：适合于品位低的矿石（A/S 3～6）；流程复杂，能耗高，成本高；产品质量不及拜耳法。

联合法：又分为并联、串联和混联法三种。

4、按照氧化铝的物理性能可将其分为面粉状、中间状和砂状氧化铝。

为了更好地适应现代电解炼铝的需要，砂状氧化铝正逐步取代以前生产的面粉状氧化铝。

（原因：1、砂状氧化铝更容易熔解于电解质中；2、砂状氧化铝对HF等有害气体有较强的吸附能力）7、氧化铝及其水合物的化学活性，也即在酸和碱溶液中的溶解度和溶解速度是不同的。

按照三水铝石、一水软铝石、一水硬铝石和刚玉的顺序递减。

8、铝土矿按照成分不同，可分为：三水铝石型、一水软铝石型、一水硬铝石型和混合型。

9、铝土矿中主要的杂质是SiO2、Fe2O3、TiO2，其中在碱法生产中危害最大的是SiO2。

10、评判铝土矿质量主要看其铝硅比，其次还要看其氧化铝含量和主要矿物类型。

11、国外主要为三水铝石和一水软铝石型铝土矿，具有高A/S特点，适于采用工艺简单的拜耳法处理；而我国绝大多数为一水硬铝石型铝土矿，具有高硅、高铝、低铁的特点，适于用联合法处理。

13、苛性比值：铝酸钠溶液中Na2O与Al2O3之比值。

常用αk来表示，也有的叫分子比（用MR来表示），可以用它来表征铝酸钠溶液中Al2O3的饱和程度以及溶液的稳定性。

14、硅量指数：工业铝酸钠溶液中含有一定量的SiO2，那么铝酸钠溶液中Al2O3与SiO2含量的比值，被定义为硅量指数，以A/S表示，也可用μSi来表示。

16、铝酸钠溶液的稳定性通常是指从过饱和铝酸钠溶液开始分解析出氢氧化铝所需时间的长短。

溶液的过饱和程度越大，溶液的稳定性也越低。

溶液的苛性比越低，其过饱和程度越大，溶液的稳定性也越低。

相同温度和分子比下，中等浓度(Na2O)的溶液过饱和度大，稳定性低，较低和较浓的溶液过饱和程度小，稳定性大。

一、氧化铝生产消耗指标分析与控制第一部分、氧化铝生产消耗指标盘存分析1、矿耗按照定义，矿耗的计算式可表示为矿耗= 矿石实际消耗量氧化铝实产量……（1.a）从上式可以看出，在不考虑计量误差的情况下，“矿石实际消耗量”为客观计量数据，不具有分析价值，因此“氧化铝实产量”才是影响矿耗的关键因素。

以1吨干矿石为分析基准，如忽略氧化铝的飞扬损失及其他机械损失，则1吨干矿的“氧化铝实产量”可以表示为：吨干矿“氧化铝实产量”= 吨干矿氧化铝溶出量- 吨干矿氧化铝附液损失量…（1.b）矿耗的计算式则可以转化为：矿耗=1吨干矿氧化铝溶出量 - 吨干矿氧化铝附液损失量…（1.c）按照上式，对影响矿耗的两项因素分别分析如下：1.1、吨干矿的氧化铝溶出量，计算式可以表达为：吨干矿AO溶出量= 吨干矿含AO质量×净溶出率…（1.d）从上式可以看出，影响吨干矿AO溶出量的因素分别为：矿石AO含量和净溶出率，因为是二者的乘积对吨干矿的AO溶出量产生影响，因此单独分析一项因素是不具有意义的。

1.2、吨干矿的氧化铝附液损失量，计算式可以表达为吨干矿的氧化铝附液损失量= 吨干矿赤泥附液量×赤泥附液AO浓度–吨干矿赤泥回水量×赤泥回水AO浓度…（1.e）上式中，吨干矿产赤泥量按照末次底流总量×固含/氧化铝实产量计算，不按照矿耗×赤泥率计算，具体原因参见下节（2.1）。

2、碱耗按照定义，碱耗的计算式可表示为碱耗= 液碱实际消耗量氧化铝实产量……（2.a）以1吨实产氧化铝为分析基准，如忽略液碱的“跑冒滴漏”等机械损失，则碱耗可以用下式表示：碱耗= 吨AO产赤泥带走的化合碱+ 吨AO的赤泥附液碱损失+ 吨AO中杂质含碱量…（2.b）按照上式，对影响碱耗的三项因素分别分析如下：2.1、吨AO产赤泥带走的化合碱，也就是化损，计算式可以表达为：吨AO产赤泥带走的化合碱= 吨AO产赤泥量×赤泥中Na2O含量×1.29 …（2.c）上式中，吨AO产赤泥量须按照末次底流固含平均×总流量/AO实产总量计算，不能按照矿石单耗×赤泥率计算，主要原因为：末次底流流量计量数据较入磨矿石计量数据更加稳定可靠；而且矿石取样代表性较差，导致赤泥率可参考性相对要差。