压煮器课程设计说明书()

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③矿石中大部分氧化铝有加工费和投资费都较低的拜尔法提取出来，故使得消耗于熟料窑的投资及单位产品的加工费减少，产品成本降低。

串联法的主要缺点：

①拜尔法赤泥炉料的烧结比较困难，而烧结过程能否顺利进行及熟料质量的好坏又是串联法的关键。此外，当矿石中氧化铁含量低时，还存在烧结法系统供碱不足的问题。

②较难维持拜尔法和烧结法的平衡和整个生产系统的均衡稳定。两个系统互相影响，给生产调控带来一定的困难。

（2）并联法—此法即拜尔法系统和烧结法系统平行组合生产的一种方法。高品位铝土矿进拜尔法系统，低品位矿石进烧结法系统。两个系统各自产出氢氧化铝合并焙烧后成为氧化铝。

并联法主要优点：

①可以再处理优质铝土矿的同时，处理一些低品位铝土矿； ②种分母液蒸发时析出的一水碳酸钠直接送往烧结法系统配料，因而取消了拜尔法的碳酸钠苛化工序，从而也就免除了苛化所得稀碱溶液的蒸发过程。同时，一水碳酸钠吸附的大量有机物可在烧结过程中烧掉，避免有机物对拜尔法某些工序的不良影响。

③生产过程全部碱损失都用价格较低的碳酸钠补充，经济，产品成本低 并联法主要缺点：

①用铝酸钠溶液代替苛性碱补偿拜尔法系统的苛性碱损失，使得拜尔法各个工序的循环量增加，从而对各工序的技术经济指标有影响。

②工艺过程比较复杂。拜尔法系统的生产受烧结法系统的影响和制约，必须有足够的循环母液储量，以免因不能供应拜尔法系统足够的铝酸钠溶液时使拜尔法系统减产。

（3）混联法—它是我国研制成功的一种生产氧化铝方法，它既有完整的拜尔法系统，又有完整的烧结法系统，铝矿石分别加入拜尔法系统和烧结法系统，拜尔法系统产出的赤泥送烧结法系统，在加入石灰石、纯碱和铝矿石一起配制成生料浆，经焙烧、溶出、脱硅等过程所得精液，部分并入拜尔法系统，用搅拌分解析出氢氧化铝，其余用碳酸化分解析出氢氧化铝，再经洗涤、焙烧获得氧化铝。

混联法的主要优缺点：混联法除了具有串联法和并联法的一些优点外，还解决了用纯串联法处理低铁铝土矿时补碱不足的问题，提供了熟料铝硅比，既改善了烧结过程，又合理利用了低品位矿石，由于增加了碳酸化分解过程，作为调节过剩苛性碱溶液的平衡措施，而有利于整个生产流程的协调配合。但是混联法存在流程长、设备繁多、投资大、能耗高的严重缺点。 1.1.4其他方法

随着我国铝土矿富矿资源的贫竭，经过不断地研究，学者提出了以下几种方法：

（1）拜尔—水热联合法：此法主要用来处理拜尔法赤泥，但是它要求母液分子比较高（>8），如何经济地制取高分子比的碱液和高温下耐碱腐蚀的设备材质问题有待进一步解决。

（2）选矿—拜尔法：此法对于中等品位的铝土矿有着非常有人的应用前景。它是通过选矿使中等品位的铝土矿A/S达到拜尔法生产的要求，然后利用简单的拜尔法生产氧化铝。虽然此法优势明显，但是却不能推广应用。主要因为：氧化铝回收率低，在70-80%之间，铝硅分离难以达到较高的指标，还需要考虑尾矿

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的利用；铝土矿中杂质嵌布粒度很细而带来磨矿、选矿、产品脱水等一系列问题，尤其是浮选过程中的药剂、水分给后续拜尔法溶出的稳定带来问题。

（3）酸法：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，呈氢氧化铝析出，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。

（4）酸碱联合法：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。这一流程的实质是用酸法除硅，碱法除铁。

图1-1，为拜耳法生产氧化铝的工艺流程图

工艺流程的选择，受很多因素影响，是一项综合性的技术经济工作，主要因

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素有：1）铝土矿类型、矿物的化学组成、品位、A/S（即铝土矿中Al2O3对SiO2的重量比）；2）产品方案及产品质量指标；3）基建投资费用和经营管理费用；4）环境效应和综合利用。本设计所给的铝土矿的A/S为11.9，氧化铁含量为13.32%，氧化硅含量为5.07%，不属于高硅高铁矿，且其他杂质含量不高。拜尔法流程简单，能耗低，产品成本低，适合处理高铝硅比矿石，一般适合处理铝硅比在7以上，铁，硫，有机物等含量低的矿物，得到的氧化铝产品采用种分的方法，其质量好，纯度高。此外，拜尔法技术先进，生产稳定可靠，机械化和自动化水平高，是经过了科学实验与大生产的检验证实的可靠技术，且经济效益和社会效益高，符合环境保护要求。

综上所述，此次设计工艺流程选拜尔法流程。拜尔法工艺流程见图1-1。 1.2工艺流程的选择与论证 1.2.1高压溶出

铝土矿溶出是拜尔法生产氧化铝的两大核心工序之一。其任务在于用苛性碱溶液处理铝土矿，使其中的氧化铝水合物转化成铝酸钠溶液，矿石中的铁、钛等杂志和绝大部分硅成为不溶性化合物，经过矿浆稀释、赤泥分离和叶滤后制得精液送去分解车间。溶出效果的好坏直接影响到整个拜尔法生产氧化铝的技术经济指标。目前，世界上拜尔法氧化铝生产中所采用的强化溶出工艺主要由四类：管道化溶出、单管预热—停留罐溶出、管道预热—高压釜溶出和双流法溶出工艺。 (1)管道化溶出技术

管道化溶出是拜尔法溶出工艺及装置的一种，该工艺又分为单管管道化和多管管道化两种，均采用管道进行矿浆的预热及溶出。此技术来源于西德VAW公司，主要针对三水铝土矿易溶的特点开发研制的。九十年代引进，经不断改进，现已逐步适应了我国一水硬铝石矿的特性。

①单管管道化溶出 在该工艺中，矿浆用高压泵送入预热管道中，用自蒸发生产的二次蒸汽预热矿浆，最后用熔盐加热矿浆至所需的溶出温度。虽然在这种近似活塞流的管式反应器中，矿石颗粒群中的粗、细粒子在相同的浓度(等苛性比值)下随料浆一起流动、反应，几乎没有返混，使得矿浆浓度得以较充分的利用。但对于我国含硅较高的一水硬铝石矿，在较高的溶出温度下仍需较长时间才能反应完全，并且在高温处理此类矿石时易于在加热面上形成结疤，使得投资增加，设备运转率降低，且清理结疤亦较困难。

②多管管道化溶出 在该工艺中，两根输送矿浆的管子和一根输送碱液的管子共同放入一根粗管中，然后合流入保温管，用自蒸发产生的二次蒸汽预热矿浆，用高压新蒸汽加热矿浆到溶出温度。在该系统中，因是三根管子交替输送矿浆和碱液，可以减轻或避免矿浆在加热过程形成结疤，但碱液预热系统管道腐蚀严重同时对于我国含硅较高的一水硬铝石矿来说，溶出管道长度较长，投资亦相应增加。 总的来说，管道化溶出有以下特点：

管道化溶出技术拥有很大的优势，用低压熔盐炉取代了昂贵的高压蒸汽锅炉，综合投资较低，比传统压煮器溶出所需投资减少20-40%，操作简单灵活，检修工作量少，而且给进一步提高溶出温度强化溶出提供了可能，还有可能实现无蒸发工序的工艺技术；实现整个预热过程及熔盐加热过程的全管道化，工艺技术指标先进，溶出液αk≤1.45，Al2O3相对溶出率≥93%；实现了全过程间接加热，对溶出过程不会带来矿浆冲稀，能耗较低；可以在较低的碱液浓度下得到较

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好的溶出效果；设备产能适中，一组溶出装置的产能可以达到年产15-20万吨氧化铝的要求。但是设备运转率低于AP溶出装置，运转率在80%左右；隔膜泵压力高，管道结疤及磨损、结疤清洁等反面均逊色于AP溶出；而且，有实验表明，对于含铁量高、硬度高、溶解性差的广西地区一水硬铝石型铝土矿来说，即使溶出温度高达310℃，若没有充足的溶出时间，要达到良好的溶出效果和有效解决磨损及结疤问题是行不通的。由此可以看出，管道化溶出并不适合我国广西地区的铝土矿。

(2）管道化预热—停留罐溶出技术

该工艺是我国针对一水硬铝石型铝土矿自主开发的。此项技术是使矿浆在单管预热器中快速加热到溶出温度，再在停留罐中充分溶出。它利用了管式反应器容易实现高温溶出及高压釜能保证较长溶出时间的特点，又克服了纯管道化溶出时间管道过长，使泵头压力升高，电耗大且结疤清洗困难的缺点，以及纯高压釜溶出时溶出温度不能超过260℃，机械搅拌密封和结疤清洗困难的缺点，适合于处理需要较长溶出时间的一水硬铝石型铝土矿。停留罐中无搅拌和加热装置，结构简单、加工制造容易、维修方便、容易清洗结疤。采用此项技术需要较长的溶出时间以及稍高的碱液浓度(Nk150～160g/L)，但溶出的热耗较低(约4.0GJ/t.Al2O3 以下)与纯管道化溶出相当，而这套方案的特点是：

实现了蒸汽全部间接加热，能耗低；设备运转率高，可达93%以上；设备产能大；检修维护工作量较小；工艺指标先进，溶出液αk≤1.45，Al2O3相对溶出率≥93%，整个拜尔法循环系统碱浓度高，氧化铝产出率高；使用低成本的熔盐加热矿浆，熔盐温度可以调高到375℃，在运行期间可保证矿浆的溶出温度达265℃-270℃，对拜尔法赤泥均衡稳定的低铝硅比（A/S=1.3-1.5）很有保证。但是，因为每组装置产能高，不适宜在≤30万t/a的小氧化铝厂采用，限制了此技术的使用范围；投资大，压煮器多，需配置专用的高压蒸汽锅炉。 (3）单管预热—高压釜溶出技术

我国已经引进该项技术并投入生产，其技术特点是将矿浆在单管预热器中预热到150℃左右，再在间接加热、机械搅拌的高压釜中加热、溶出。溶出温度高于260℃，溶出时间充分，达45～60min，矿浆流量可达450m3/h，相当于年产氧化铝330kt，是当前处理一水硬铝石型铝土矿的最大溶出器组。此项技术的最大缺点是由于矿浆的溶出是在机械搅拌的高压、高温、高浓度碱的恶劣条件下进行，加热管束常被矿浆磨穿造成事故，设备维修频繁。结疤难处理，每运行15天，需要停产18小时清洗结疤，造成生产的不稳定。同时还须采用高压蒸汽锅作为热源，热效率不高，且受密封装置的限制，温度不能突破260℃来强化溶出，另外，此技术只适用于小型氧化铝厂，在大型氧化铝厂方面无设计、生产经验，设备运转率低，这是它的不足之处。 (4）双流法溶出

该工艺是将配料所需的循环母液分为两部分，磨制原矿浆的碱液只占10-30%，用自蒸发产生的二次蒸汽或熔盐分别预热或加热碱液与原矿浆，然后在溶出器中汇合进行溶出。双流法溶出既可实现高温的强化溶出，又可以避免或减少加热面得结疤，还提高了设备的运转率。但双流法溶出工艺及控制较管道预热—停留罐溶出工艺复杂，同时要求管道有较好的材质。

综合以上四种溶出方案优缺点的全面比较，由于管道预热—压煮器间接加热溶出技术是目前世界上处理一水硬铝石矿具有生产实践经验和技术经济效果较好的先进技术，且溶出工艺有以下特点：

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