氧化铝高级工培训教材（拜尔法物料平衡计算部分）

高级工培训教材（拜尔法物料平衡计算部分）

前言

物料平衡计算是冶金计算过程中关于各个过程中物料流量的计算。计算物料流量的目的在于确定参与各个作业过程的和整个生产流程的原料、燃料、水等的数量，以及由此二得出的成品、半成品和废弃物的数量。这些数据是设计氧化铝厂（如选择设备、比较方案）和组织均衡生产的重要依据。此外，在掌握了整个生产流程中的物料流量的数据之后，可以了解物料在各个过程中的分布情况，从而觉察生产中的不合理地方，提出高进生产的方案，因此，物料平衡计算是氧化铝生产设计的一项基本工作。也是氧化铝生产中的一项日常工作。

物料平衡计算是以确定的生产方法、生产工艺流程、和经济技术指标为基础的。在开始进行物料平衡前，对于所确定的生产工艺流程必须十分熟悉，通常都是先将生产工艺流程图像细化出来，特别是在流程复杂、同时参与反应火灾某以生产过程中汇合的物料种类很多的情况下，这样做更有利于考虑对计算步骤，使计算过程中不致出现遗漏，而且也便于检察计算结果。

经济技术指标的确定是一项很重要而又不容易的工作。例如在拜耳法生产中配料的分子比等指标一级由那些物料参与反应等，都取决于溶出工艺过程的需要。在计算物料平衡是必须符合这些条件。而决不允许为了计算的方便而将这些条件任意更改。要正确的切合实际的选择各项技术指标，必须掌握生产工艺的理论知识，阅读有关文献，深入现场，依据自己的实地测定。现场的技术表板或工厂的总结报告来收集各项指标，并经细致的分析比较后，选用平均先进的指标。

物料平衡的计算方法很多，但都是根据收支相等的原理，都以加入流程中的全部原料与自流程中产出的产品、排除的废料和损失的总和为依据，又已知数据求未知数据的过程。选择的方法只要在逻辑上合理，就都可以应用。在具体计算过程中，可以采用代数法。代数法是根据已知的或确定的条件，设联立方程式来求解未知数；尝试法是根据选择近似的数据带入指定的条件，反复试算二、三次得出十分近似的结果。这两种方法也可以结合进行，例如代数法的计算中，某些部分采用尝试法。

物料平衡的计算顺序，可以从原料求产品（从头到未），也可以倒过来，从产品推算出所需要的原料；或者从流程的两头开始，同时同中间进行演算到某一处混合，也可以从中间过程开始再向两头进行。至于如何进行，可视具体情况而定。

物料平衡计算可以以一吨产品氧化铝或一吨铝土矿为基础，若以一吨产品氧化铝为基础时，游泳成份氧化铝和氧化纳的误差小于3kg。

物料平衡计算结果的好坏，不仅要看计算结果是否准确（平衡），耕种要得是否合乎生产实际情况。在计算过程中，不但要考虑游泳成份的绝对数量，而且也要考虑其它浓度如何，也就是要注意要求的数量，因为浓度不同，体积相差很大，对于选择设备核能好友极大的影响。

拜尔法物料平衡计算 工艺流程图

第二氧化铝厂生产工艺流程图 液体碱 印矿、富矿 调配槽 粗 液

原 料 磨 返砂 石灰乳 叶滤原液槽 分 级 机

蒸硅渣去 发叶滤矿 浆 槽 沉降槽 母机 液 新蒸汽 蒸 汽 管道化溶出 精液槽 二次乏汽 板式交换器 蒸发自蒸发器 器 种赤分 泥母蒸滤水 稀 释 槽 种分槽 洗 液 返种 液

絮凝剂 电厂 分离沉降槽 AH分离过滤机

白泥洗液 热水 洗涤沉降槽 洗涤过滤机 热水 滤

液 赤泥过滤机 脱水过滤机 烧结法碳母

赤泥储槽 氢铝皮带称 AH仓

烧结法配料 焙烧炉 氧化铝

一 计算所用的原始数据 （一） 固体物料（%） SIO2 Fe2O3 AL2O3 其它 LOI CaO Na2Ok 附水 名称 7.44 11.23 52.5 1.83 27 11.5 印尼矿 6.68 4.83 44.8 11.63 4.31 27.75 富矿 6.30 0.87 21.82 69.31 0.30 干石灰乳 1.40 (二)溶液成份(g/l) 名称 Na2Ot Na2Ok AL2O3 CO2 其它 H2O 浮游密度 温度 物 循环母190.22 175.0 98.59 10.8 11.42 963.97 3.50 1275 78 液 粗液 159.52 146.76 166.5 9.06 9.50 905.42 2.0 1250 105 1160 过滤附液 (三)其它条件: 1、石灰乳：固含 290g/l，fCaO 195， 密度 1160kg/m3， CaOc 6 g/l， 石灰乳加入量为： m3；

2、液体碱：Na2Ok 305 g/l， 密度 1312kg/m3，NaOH 30%； 3、氧化铝总回收率：76.48%；

4、Na2O损失：191.28Na2Ockg/t－Ao；

5、分离沉降槽低流重量液固比：4.0，洗涤沉降槽末次低流重量液固比：3.5； 6、溶出液在自蒸发过程中浓缩水占矿浆量的4%； 7、分解的晶种比：6.0，晶种含水率16%；

8、氢氧化铝洗涤水消耗量为：0.6t/t－AH，成品AH滤饼含水率10%； 9、压滤机滤饼含水率30%，赤泥过滤机滤饼含水率为40%； 10、压滤赤泥占总量的20%，过滤赤泥占总量的80%； 11、溶出赤泥A/S 1.07，N/S 0.58。 二损失估算

在氧化铝总回收率为76.48%下，若制取1吨含有998kg成品氧化铝，按矿石和熟料的干量比为12:1，设需矿石x吨，需要熟料y吨，则有： x=12y （1） x+y=998/{[(12×0.525/13)+(0.448/13)]×0.7648} (2) 解上述方程得：x=2318.26kg，y=193.18kg。假设矿石和熟料在运输过程中无损失，则进入磨矿工序的印尼矿干量为2318.26kg，进入磨矿工序的富矿熟料量为193.18kg。进入溶出的物料，kg： 由印尼矿带入

AL2O3 2318.26×52.5%=1217.08,同样可得: Fe2O3 260.34 SIO2 172.48 LOI 625.93 其他 42.42 合计 2318.26

水分（附） 2318.26×11.5%=266.6 总计 2584.85. 由富矿熟料带入

Al2O3 193.18×44.8%=86.54.同样可得 Fe2O3 =9.33 SiO2 =12.9 其他 =22.47

CaO =8.33 Na2Ok =53.61 合计 =193.18. 溶出赤泥的大致组成为：kg SiO2 172.48+12.9=185.38 Fe2O3 260.34+9.33=269.67

Al2O3 (172.48+12.9)×1.07=198.36 CaO 8.33

Na2Ok 0.58×185.38=107.52

其他 42.42+18.61=61.03(熟料中的硫酸钠取2%溶出时进入溶液) LOI 83.34（其计算如下） 合计 913.63 灼减计算如下：

（1） 设熟料带入的CaO均以3CaO·Al2O3·0.1SiO2·5.8H2O存在，则8.33kgCaO

结合SiO2量为：8.33×0.1×60/(56×3)=0.3kg，结合的结晶水量为：8.33×5.8×18/(56×3)=5.18kg；

（2） 假设除生成3CaO·Al2O3·0.1SiO2·5.8H2O的SiO2以外的SiO2均以

Na2O·Al2O3·1.7SiO2·2H2O存在，则结合结晶水量为： 36/102×（185.38－0.3）=65.32kg

(3) 设有12.5%的Fe2O3以Fe(OH)3的形式存在，则结合的结晶水量为：

269.67×12.5%×54/160=11.39kg

(4) 剩余的Al2O3以一水铝石存在，则结合结晶水量为：

（198.36－185.08－5.06）×8.22/102=1.45kg。

灼减的总量为：5.18+65.32+11.39+1.45=83.34kg。

为计算简单，设湿法部分损失均发生在叶滤后的精制液中，占原料带入氧化铝的0.077%，各组份损失值列于下表： Al2O3 Na2O 损失项 kg kg 占原料中% 占总碱损% 15.21 198.29 56.19 107.48 化损 1.696 20.94 水解损 5.87 76.56 41.43 79.24 附损 0.67 8.73 1.88 石灰乳损 (AH损)3.6 0.077 1 0.96 0.96 叶滤损 305.52 100 191.28 合计 配料计算 进入矿浆磨的物料有印尼矿、富矿熟料、液体碱和循环母液（我厂又称之为掺配液），设溶出液的可性分子比控制范围为1.39—1.49，取1.436，设所需的掺配液量为Zm3，则可列出：

1.645×(175Z+191.28－0.58×185.38)/[(98.59+3.5×02/156)Z+1303.63－185.38×1.07]=1.436

解上式得：Z=10.13m3

上式中：175—掺配液的可性氧化钠浓度，g/l 98.59掺配液的氧化铝浓度，g/l

3.5掺配液浮游物氢氧化铝的浓度，g/l