化生系化工102班姓名：学号：2010111823
氧化铝冶炼流程控制概述
摘要:
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。
关键词: 氧化铝铝冶炼冶炼流程冶金原理电解槽拜尔法
正文：
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。
氧化铝生产技术
我国铝土矿资源绝大多数为一水硬铝石，高铝、高硅、低硫、低铁、中低铝硅比，Al2O3，含量一般在40％-75％，SiO2含量一般在4％
-18％，铝硅比小于4的占7. 42％，4—7的占59.53％，7—10的占26.08％，大于10的仅占6.97％。由于我国铝土矿资源的这一显著特点，国内氧化铝生产大多采用混联法，此外，还有拜耳法和烧结法。
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。
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。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。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，碱耗降低，产品成本可大幅度降低。不增加建设投资和设备，可在现有混联法厂推广应用。
并联法：由拜耳法、烧结法组成并联法氧化铝生产工艺。混联法：由拜耳法、烧结法组成，其生产过程的特点是：工艺流程复杂、连续性强、参数检测困难、关联性强、生产管理难度大，在化工冶金行业具有较强的代表性，对过程自动化程度要求很高。是一种复杂的冶金化工处理过程，具有湿法和干法冶金的共同特点，特别适合处理我国
以一水硬铝石为主的铝土矿，它具有结晶度高、矿石难溶的特点，需要在高温（250℃以上）、高压（5.5MPa以上）、高碱液浓度（NaOH 20%以上）条件下进行溶出；对于较低品位矿石还需要进行更为复杂的烧结法处理；矿石中的高硅,在生产过程中又极易在设备表面形成结垢,同时也严重影响监控数据的采集。
石灰拜尔法：与常规拜耳法流程相比，除适当加大石灰烧制和赤泥分离洗涤过程的生产能力外其它完全相同。通过在溶出过程中添加过量石灰，除满足与TiO2反应所需的石灰添加量外，还需部分满足与铝土矿中的SiO2尽可能多地与CaO反应生成水合硅铝酸钙，使溶出过程中的脱硅产物的一部分由方钠石型的水合铝硅酸钠变为水化
石榴石型的水合硅铝酸钙，从而大幅度降低溶出赤泥的N/S。与混联法流程相比，取消了高热耗的熟料烧结过程及其相应的湿法生产系统，建设投资少，生产能耗低，但同时铝土矿和石灰石单耗相对较大。氧化铝行业工艺与自动化状况
平果铝厂：纯拜耳法生产线
设计规模为年产65万吨精矿、30万吨氧化铝、10万吨电解铝，2003年形成年产85万吨氧化铝的生产规模。引进多个工业发达国家的先进技术和设备，同时拥有我国铝工业的最新科研成果，除矿石及原料堆场、部分输送没实现控制外，在高压溶出、分解、沉降、过滤、叶滤、蒸发和焙烧工段均采用美国FOXBORO公司的I/A集散控制系统，实现了工序的自动控制，每一台操作员站上都可以看到整个氧化铝流
程中的工艺参数，受操作权限的限制，操作员只能进行本岗位的操作，对于其它岗位只能观察，并在整个氧化铝生产流程中实现了联网，各控制系统都与分公司OA系统相连接。
原料车间：矿石、燃料的堆取及部分输送和矿石均化为人工操作。立式石灰炉：石灰石和焦碳（或煤）皮带称配料（PLC控制、余姚产1台、托利多产1台）、炉体控制（1个炉顶温度、1个炉顶压力、4个预热带温度、4个煅烧带温度、4个冷却带温度、1个排灰温度、1个风机风压力、1个风机风流量，风机电机变频控制，出灰流量由调节阀控制；1期为工控机控制（AB公司PLC），2期为计算机系统控制（I/A系统）。3）化灰机用变频控制调节流量。4）料浆制备：有4组磨（每组1台棒磨机、1台球磨机），控制检测有10台山东潍坊皮带称配料、母液流量计2台（FOXBORO公司产）、2台污水槽用雷达液位计（VEGA产）、6台温度巡检仪（棒及球磨机主电机、轴承、传动系统）、16台润滑油压力表、16个温度测点、16个进出料侧高低压压力继电器等，每组磨控制用1套三菱PLC。通过皮带称下料（石灰石和焦碳或煤）及风机风流量主要控制石灰炉煅烧带温度及冷却带温度，1期炉控制计划改为计算机系统控制（I/A系统），出灰电动阀改为气动阀。因焦碳价高，现主要用煤做燃料，部分检测的炉温较规定的高2℃及有小波动。料浆制备基本实现自动控制，没实现磨机负荷、料浆成分分析控制。
溶出车间：无预脱硅工序，主要检测控制有：稀释槽及后槽、溶出前槽、热水槽用5台雷达料位计；新蒸汽及二次蒸汽5台质量流量
计（ROSEMONT公司）；冷却水用1台差压变送器，20台差压变送器（E+H公司）用于测量分离器、闪蒸槽、冷凝水罐、污水槽的液位；34台压力变送器（FOXBORO公司）用于测量压煮器、脉冲缓冲器、闪蒸槽、蒸汽管道的压力；60台压力表（econosto公司和上仪四厂）用于测量隔膜泵、压煮器、闪蒸槽、冷凝水罐、稀释槽的压力；2台出口冷凝水电导仪（ROSEMONT公司）；进脉冲缓冲器及进溶出后槽矿浆3台密度计用Cs137源，脉冲缓冲器6台料位开关用Co60源，第1到11级闪蒸槽料位为Cs137源，第12闪蒸槽料位为Co60源，放射仪表用德国BERTHOLD公司产品；46支铂电阻（上仪十七厂）用于测量压煮器顶及冷凝水、单管冷凝水、二次蒸汽。控制阀有：10台气动碟阀调节阀用于新蒸汽及二次蒸汽流量控制，蒸汽及冷凝水压力和流量控制；12台气动偏心旋转调节阀用于进溶出溶液流量、溶出前槽的液位、闪蒸槽液位、冷凝水罐液位、从赤泥洗液流量、单管冷凝水流量、合格及不合格水槽液位，4台电磁开关阀用于进或出脉冲缓冲器的压缩空气流量。稀释槽液位用变频泵控制，上述控制阀为上仪七厂产。用I/A控制系统。RP分析系统为实验阶段。
沉降车间：沉浆槽1组为5个，4个投用1个备用，4台卧式过滤机，4台立式过滤机，主要检测控制有：10支热电阻（川仪十七厂）用于测沉浆槽、粗液槽、精液槽和热水槽温度，10台雷达料位计（天津天威公司）用于测沉浆槽、粗液槽、精液槽、石灰乳槽、苛化槽和热水槽料位，14台电磁流量计（FOXBORO公司）用于测赤泥浆液、粗液、碱性溶液和热水流量，8块压力表（上仪四厂）用于测赤泥浆液、
粗液、碱性溶液压力，5台气动碟阀（上仪七厂）用于控制过滤粗液、碱性溶液和热水流量，5台扭矩变送器用于测耙机扭矩，液位控制用变频泵控制。
分解车间：每组分解工序16支热电阻用于测分解槽分解液、热交换器循环水和浆液管出口温度，10台电磁流量计（FOXBORO公司）用于测精液、母液、循环水、空压机和真空泵轴封水流量，8台电动调节阀（上仪七厂）控制循环水、蒸汽流量，10台雷达料位计用于测精种槽、母液槽、溢流槽、碱液槽、热水槽和污水槽，1台密度计（Cs137源）测旋流器出口料浆密度，液位、流量控制用变频泵控制。分解系统的控制一般为单回路控制，没将分级的槽控制之间形成联锁控制。
蒸发车间：16台差压变送器用于测1到6效、强制效蒸发器、冷凝水罐、闪蒸器液位，4台雷达料位计用于原液槽、合格水槽和污水槽液位，4台气动调节阀用于新蒸汽、1效料浆、2效料浆、6效料浆控制流量，2到6效、强制效蒸发器、原液槽、合格水槽和污水槽液位用变频泵控制，16支热电阻用于测1到6效、强制效蒸发器、冷凝水罐、闪蒸器及蒸汽温度，8台电磁流量计用于测蒸汽、蒸发器的原液和母液、冷凝水流量，2台电导仪用于测冷凝水电导率，3台密度计（Cs137源）测原液、1效出口和强制效出口溶液密度。蒸发系统的控制比较高，强制效蒸发器的出料密度测量不好用，准备拆除此密度计。
焙烧车间：16台压力变送器用于测P01、P02、P03、C01、C02、C03、C04、K01、K02、T11、T12、V19、煤气总管、真空泵、过滤的空气、热水泵、滤液泵、浆液泵、高压水泵、污水泵、新蒸汽的压力，6台差压变送器用于测A02、P04的流量，2台阿牛巴流量计用于测煤气流量，8台涡街流量计用于测K01、K02、过滤的压缩空气、新蒸汽的流量，8台电磁流量计用于测K01、K02冷却水、过滤的热水槽新水、氢氧化铝料浆泵出口流量，1台氢氧化铝皮带称（德国SHENCK 公司）、1台氧气分析仪（ROSEMOUNT公司）、1台CO分析仪(SATEKNIKAS 公司)，11支热电偶测温，20支热电阻测温，4台气动调节阀控制过滤的新水和蒸汽，5台雷达液位计用于测母液槽、弱滤液槽、氢氧化铝浆液槽、污水槽液位，主风机电机、过滤的热水槽泵、氢氧化铝料浆泵、真空泵用变频控制。
通过以上测控手段，生产过程始终在优化的条件下稳定运行，从而节约了原燃材料、降低了能耗、提高了产品质量和产量。
参考文献：
(1)电解铝生产工程技术
(2)轻金属冶金学.冶金工业出版社8
(3)王捷.氧化铝生产工艺.北京：金属工业出版社，2006
（4）王明海.冶金生产概论.北京：冶金工业出版社，2008
（5) 冶金原理
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，
氧化铝生产流程 中州铝厂：烧结法生产线（第一氧化铝厂） 第一氧化铝厂控制系统有AB公司、ROCKWELL公司、Honeywell公司；企业与院校协作逐步优化氧化铝各工序操作控制，如料浆制备、沉降分离洗涤系统等。 一车间：包括：铝土矿破碎、堆料、取料、输送：目前没有控制系统。 二车间：生料磨制、料浆调配：正在上一套控制系统，采用美国AB公司的control logic 5000系统，包括6台原料磨及各倒料泵、调配槽，每两台磨为一套控制器，倒料泵及调配槽为一套控制器，四套控制器连成网。目前安装已经完成，还没有投入使用。 三车间：熟料烧成、煤粉制备、熟料中碎、电收尘、风机螺旋：每台大窑上一套独立的控制器，有control logic 5000系列，也有slc 500系列，包括大窑参数的显示、设备的启停，不包括煤磨系统，不包括饲料泵及电收尘的控制，包括部分饲料参数的显示。5、6#煤磨合上一套slc 500系统，对煤磨有关设备进行控制。1—4#煤磨仍然是常规仪表控制。 四车间：熟料溶出、赤泥分离、赤泥洗涤：6台溶出磨上了三套control logic 5000控制系统，分离和洗涤仍然是常规仪表控制。 五车间：粗液喂料泵、脱硅、叶滤硅渣及**：其中5组6组脱硅分别上了一套control logic 5000控制系统，1-4组脱硅为常规仪表控制，叶滤上了一套control logic 5000控制系统。六车间：碳酸化分解、种子分解、氢铝过滤、母液蒸发：碳分上了一套slc 500控制系统，种分上了一套control logic 5000控制系统，5组6组蒸发分别上了一套TPS系统，1-4组蒸发为常规仪表控制。 七车间：平盘过滤、焙烧：三台焙烧及三台平盘上了三套TPS系统。 空压车间：石灰炉、二氧化碳站、高压站、低压站：5台石灰炉上了5套控制系统，有control logic 5000系统，也有slc 500系统。 中州铝厂：30万吨选矿拜耳法生产线（第二氧化铝厂） 选矿拜尔法流程国内首创，2004年初成功投产。在磨浮、高压溶出、赤泥分离洗涤、种分、蒸发工序上了5套TPS系统，另外选矿车间上了一套ABB公司control logic 5000系统，矿浆调配上了一套Honeywell 公司HC900控制系统。目前正在做这些系统的联网工作。 供矿：浮选矿法，中州铝厂生产药剂。14套视屏装置监视皮带、圆锥矿碎机。控制系统为ABB公司controllogic5000。 原料制备：24套视屏装置监视4台格子磨等，2套模糊控制东大设计院开发（软件复杂），2套模糊控制计控室开发，设计的磨机负荷及矿浆密度参与控制，因引进芬兰的矿浆粒度分析仪不好用（易堵取样管），所以没实现完全模糊控制，计控室以后将改进并进一步优化控制。单管溶出：4个预脱硅槽、2个预脱硅加热槽、3台隔膜泵、9个溶出器、10个自蒸发器、13个加热器。蒸汽从1、2级溶出器底部进入加热，3到9级溶出器利用余热加热，溶出器无搅拌机，溶出器内基本无结巴。13级碱液加热，后3级有结巴。检测控制少。调节阀用上海梁光厂（定位器为韩国YTC），蒸汽用气动调节阀，其他用电动调节阀，电动调节阀有
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
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。
F4生产工艺流程及主要设备 F4.1电解铝生产系统 F4.1.1氧化铝及氟化盐贮运车间 氧化铝及氟化盐贮运系统主要任务是贮存由厂外运来的氧化铝和氟化盐，并按需要及时将其送到电解车间的电解槽上料箱内。包括：氧化铝及氟化盐仓库、氧化铝超浓相输送和天车加料。本工程所需的袋装氧化铝由汽车运至氧化铝仓库，由浓相输送系统输送至两栋电解车间之间的两座直径为18m，高度为33m的新鲜氧化铝日用贮槽中，新鲜氧化铝经过烟气净化系统生成载氟氧化铝，由气力提升机送入载氟氧化铝日用贮槽中，再由超浓相输送系统送至每台电解槽的料箱内。 （1）氧化铝及氟化盐仓库 氧化铝及氟化盐仓库的主要任务是贮存由厂外运来的氧化铝，并将其输送到新鲜氧化铝日用贮槽中。另外，氧化铝及氟化盐仓库内还要贮存由厂外运来的氟化盐，在仓库内将氟化盐通过拆袋平台装入氟化盐料斗，运往电解车间，再通过天车吊运料斗将氟化盐加入电解槽的氟化盐料箱内，供电解生产使用。 氧化铝仓库控制设两套氧化铝仓库（每套4个10m3压力罐。）控制室内各配置1套PLC控制系统。皆采用PLC+操作员面板的控制方式。完成对氧化铝贮仓的送料过程。控制室的操作站监控本工段的生产、运行过程。 主要检测和控制内容：压力罐高和低料位、压力罐压力、压力罐输送阀后压力、压缩空气总管压力及电磁阀的程序控制等。 （2）氧化铝超浓相输送 氧化铝超浓相输送系统任务是将载氟氧化铝(净化系统检修时为新鲜氧化铝)送入每台电解槽槽上氧化铝料箱中。按电解铝生产过程中氧化铝用量要求，由槽控箱控制打壳、加料，加入电解槽内的电解质中。 超浓相输送系统控制设2套超浓相输送系统信号均进入电解烟气净化控制室PLC系统中，与电解烟气净化系统共用一套PLC控制系统，完成向电解槽上料仓的送料过程。PLC柜和操作站安装在相应
1拜耳法生产氧化铝的工艺流程概述 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。 2 主要生产原理及过程 2.1 预脱硅与铝硅比的提高 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
拜耳法氧化铝生产工艺流程框图 成品氧化铝 图一 焙烧 2O 3 图二 碱法生产氧化铝基本过程
开曼铝业氧化铝厂工艺流程简图
氧化铝厂主要生产车间 一车间：原料准备 包括：地磅房、破碎站、原矿堆场、均化库、石灰仓、石灰消化及原料磨等工段 a.石灰消化：3台ф1200x10500m化灰机，2用1备 b.石灰仓：3台ф14x18m c.拜尔原料磨（棒球两段磨加水力漩流器）：4组，每组配一级棒磨 ф3.2x4.5m及二级球磨ф3.6x8.5m，产能100t/h,用3备1。 二车间：高压溶出 包括：常压脱硅、高压泵房、管道化预热、溶出及稀释 a.常压脱硅:3台带加热管束搅拌的ф10x16m预脱硅加热槽及11台 机械搅拌的ф10x16m脱硅槽，1台ф6x6m赤泥洗液槽。其中预脱硅加热槽2用1备，脱硅槽10用1备。 b.高压泵房:36～6.8MPa，流量 400－500m3用1备。 c.溶出装置:2组。采用法铝技术，6级套管预热，4级压煮器预热， 新蒸汽间接加热，保温压煮器停留30分钟，10级闪蒸降温。每组配套预热管预热器长度2880m，19台ф2.8x16.8m压煮器，12台ф3.0-5.0x9.7m闪蒸器。2台ф12.5x13.5m溶出后槽，稀释料浆停留4.2小时，产能400－500kt/a. 三车间：赤泥沉降 包括：赤泥分离及洗涤、絮凝剂制备、控制过滤、赤泥贮槽及赤泥泵站、赤泥堆场、热水站 a.赤泥分离及洗涤:2组。采用高效深锥沉降槽技术及设备。每组配 6台ф14x16－18m高效沉降槽，其中分离槽1台，洗涤槽4台，备用槽1台。 b.控制过滤：7台226m2立式叶滤机，其中用6台备1台。 c.赤泥泵站：3台引进的高压隔膜泵，2用1备。
第一章氧化铝的生产原理和方法 第一节氧化铝和铝矿 烧结法和拜耳法是目前工业生产氧化铝的主要方法。 国外生产氧化铝绝大多数采用拜耳法生产氧化铝，中国结合自己的资源情况，首创了拜耳-烧结混联法，极大地提高了氧化铝的总回收率。随着生产技术的不断提高，石灰拜耳法、选矿拜耳法等一些新的生产方法不断被应用到生产中来。 一、、氧化铝的特性 存在于自然界中的氧化铝称为刚玉（α-Al2O3），是在火山爆发过程中形成的。它在岩石中呈无色的结晶，也可与其他氧化物杂质（氧化铬和氧化铁等）染（形）成带色的结晶，红色的叫红宝石，蓝色的叫蓝宝石。 工业氧化铝是各种氧化铝水合物经加热分解的脱水产物，按照它们的生成温度可以分为低温氧化铝和高温氧化铝两类。 通常电解炼铝用的氧化铝是α-Al2O3和γ-Al2O3的混合物。α-Al2O3它属六角晶系，由于有完整坚固的晶格，所以它是所有氧化铝同质异晶体中化学性最稳定的一种，在酸或碱液中不溶解。γ-Al2O3属于立方晶系，具有很大的分散性，化学性质较为活泼，易与酸或碱溶液作用。 氧化铝的化学纯度 成品氧化铝除主要成分是Al2O3外，往往含有少量的SiO2、Fe2O3、Na2O和H2O等杂质。 氧化铝中残存的结晶水以灼减表示，它也是有害杂质。因为水与电解质中的AlF3作用而生成HF，造成了氟盐的损
失，并且污染了环境。此外，当灼减高或吸湿后的氧化铝与高温熔融的电解质接触时，则会引起电解质暴溅，危及操作人员的安全。 氧化铝质量的分级根据标准YS/7274-1998分为4个等级，如表1-2所示。 表1-2氧化铝质量等级标准 氧化铝的物理性质用于表征氧化铝物理性质的指标有：安息角、α-Al2O3含量、容量、粒度和比表面积以及磨损指数等。 二、铝土矿 地壳中铝的平均含量为8.7%左右，折合成氧化铝为16.4%，仅次于氧和硅，居于第三位，在金属元素中位于第一位。由于铝的化学性质活泼，它在自然界中以化合物状态存在。地壳中的含铝矿物约有250种左右，其中约40%是各种铝硅酸盐，最重要的含铝矿物只有14-15种，而铝土矿就是目前氧化铝生产的主要矿石资源，世界上生产的氧化铝95%左右是从铝土矿中提炼出来的。 评价铝土矿的质量不仅看它的化学成分、铝硅比的高低，而且还要看铝矿的类型。铝土矿中氧化铝的含量通常在45%-75%之间。铝土矿中的二氧化硅是碱法（尤其是拜耳法）生产氧化铝过程中最有害的杂质。我们通常把铝土矿中的氧化铝与二氧化硅的重量之比值称为铝土矿的铝硅比，以符号
氧化铝生产工艺知识2011-5-12
A/S:铝硅比。即矿石中AL2O3与SiO2之重量比，通常用来衡量矿石的品味是混矿质量的重要指标。2、苛性比值：苛性比值是铝酸钠溶液的一个重要特性参数，也是氧化率生产中一项重要的技术指标。它是铝酸钠溶液中Na2Ok与Al2O3的分子比。3、液固比：L/S;即浆液中液体与固体之比。4、实际溶出率：实际溶出率是指进入溶液中的氧化铝量与铝土矿中所含氧化铝量相比的百分数。5、相对溶出率：氧化铝的实际溶出率与理论溶出之比。6、循环效率：指每立方循环碱液在一次作业中溶出的氧化铝量。7、固含：指一升料浆中固体物料的含量。8、配碱量：处理一吨铝土矿应配入的母液量。9、钙硅比；C/S:指配料原浆CaO与SiO2的分子比。10、硅量指数：指铝酸钠溶液中的氧化铝与二氧化硅重量比。11、脱硅效率：脱硅过程中进入硅渣中的二氧化硅量与矿浆中所含二氧化硅量的百分数。12、溶出率：原矿浆溶出进入溶液中的氧化铝占原矿浆中氧化铝的百分比值。13、理论溶出率：在最好的溶出条件下，铝土矿中的二氧化硅完全生成硅渣进入赤泥，其它杂质对氧化铝的损失不考虑，不考虑加入的石灰对溶出影响情况下的氧化铝溶出率称之为理论溶出率。14、RP：衡量铝酸钠溶液稳定性参数。15、净溶出率：经过赤泥分离沉降后，实际进入到溶液中的氧化铝与铝土矿中所含氧化铝量相比的话百分数。16、溶出碱耗的理论损失：在溶出过程中由于生成铝硅酸钠造成了碱的损失。17、氧化铝总回收率：产出氧化铝中含氧化铝量占消耗原料中含氧化铝的百分比。18、氧化铝总工艺能耗：指生产一吨氧化铝所消耗的能源量。19、赤泥率：产出赤泥量与矿石量之重量百分比。20、赤泥产出率：每生产一吨氧化铝所产出的赤泥量。21、洗涤效率：以洗涤沉降槽为例，既进入赤泥洗液中的Na2Ot量与洗涤前进入的Na2Ot量的重量百分比。22、细度：即采用不同筛选目，将干燥的固体粒子过筛后，筛上残留与固体粒子重量之百分比。23、运转率（T）：即设备安全运转间与日历时间的百分数。24、氧化铝热耗：即生产一吨氧化铝所耗用的总热能。ak=NK÷AO3 1.645 。A/S=AL2O3÷Sio2 1、（1）添加剂自身或与基体反应生成液相：氧化铝是玻璃的中间体， 在许多玻璃中都具有一定的溶解度，如MgO-Al2O3-SiO2(MAS), CaO-Al2O3-SiO2(CAS), Li2O-Al2O3 -SiO2 (LAS)系统。在这些玻璃相存在的情况下，可通过溶解－沉淀机理，促进氧化铝烧结。 同时使氧化铝晶粒在长大过程中出现择优生长。在一个方向上具有较高的生长速率，形成棒晶。（2）与基体氧化铝形成固溶体。（3）与基体氧化铝通过固相反应生长出新的复合相。其他因素其它因素主要包括炉内气氛、烧结过程中是否加压等。早在 1962 年，Coble就讨论了不同气氛对烧结的影响。指出掺杂质量含量为0.25%MgO 的 Al2O3 在氢气和氧气中可烧结到理论密度，而在空气、氮气或氩气中不能。压力的存在有助于气孔的排空，促进样品的致密。同时，对于无压烧结的样品，气氛对氧化铝材料的密度也有重要影响，不同气氛下样品的晶粒大小，尺寸分布，晶粒的长径比等，都出现显著差异。氮气氛下烧结的样品，晶粒长径比更大，尺寸更小，粒度分布也更窄。陶瓷的制备过程，有着复杂的作用机理和影响方式，制备过程中每一个步骤都可能极大的影响到烧结和显微结构。因此控制好制备过程中的工艺参数，或者通过引进和研发新的工艺方法以获得理想结果，一直是材料
化生系化工102班姓名：学号：2010111823 氧化铝冶炼流程控制概述 摘要: 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。 关键词: 氧化铝铝冶炼冶炼流程冶金原理电解槽拜尔法 正文：
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。 氧化铝生产技术 我国铝土矿资源绝大多数为一水硬铝石，高铝、高硅、低硫、低铁、中低铝硅比，Al2O3，含量一般在40％-75％，SiO2含量一般在4％ -18％，铝硅比小于4的占7. 42％，4—7的占59.53％，7—10的占26.08％，大于10的仅占6.97％。由于我国铝土矿资源的这一显著特点，国内氧化铝生产大多采用混联法，此外，还有拜耳法和烧结法。 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。 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
名称 中文名称：铝氧，三氧化二铝 英文别名：Aluminum oxide 化学式 Al2O3 相对分子质量 101.96 性状 难溶于水的白色固体。无臭。无味。质极硬。易吸潮而不潮解。两性氧化物，能溶于无机酸和碱性溶液中，几乎不溶于水及非极性有机溶剂。相对密度(d204)4.0。熔点约2000℃。 储存 密封干燥保存。SCRC100009 用途 用作分析试剂。有机溶剂的脱水。吸附剂。有机反应催化剂。研磨剂。抛光剂。 质检信息质检项目指标值 水中溶解物，% ≤0.5 硅酸盐(SiO3) 合格 碱金属及碱土金属，% ≤0.50 重金属(以Pb计)，% ≤0.005 氯化物(Cl)，% ≤0.01 硫酸盐(SO4)，% ≤0.05 灼烧失量，% ≤5.0 铁(Fe)，% ≤0.01
物理性质 式量101.96 amu 熔点2303 K 沸点3250 K 真密度 3.97 g/cm3 松装密度：0.85g/mL（325目~0）0.9g/mL（120目~325目） 晶体结构三方晶系(hex) 导电性常温状态下不导电 热化学属性 ΔfH0liquid ?1620.57 kJ/mol ΔfH0solid ?1675.69 kJ/mol S0liquid， 1 bar 67.24 J/mol·K S0solid 50.9 J/mol·K 安全性 食入低危险 吸入可能造成刺激或肺部伤害 皮肤低危险 眼睛低危险 在没有特别注明的情况下，使用SI单位和标准气温和气压。 氧化铝是铝和氧的化合物，分子式为Al2O3。在矿业、制陶业和材料科学上又被称为矾土。 应急处理 隔离泄漏污染区，限制出入。建议应急处理人员戴防尘面具（全面罩），穿防毒服。避免扬尘，小心扫起，置于袋中转移至安全场所。若大量泄漏，用塑料布、帆布覆盖。收集回收或运至废物处理场所处置。
氧化铝生产的基本方法 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。 一、碱法 碱法生产氧化铝的基本过程如图1所示。 熔烧 AL2O3 碱处理蒸发 铝矿石母液循环母液 赤泥（Fe、Ti、Si等杂质） 图1-1 碱法生产氧化铝基本过程 碱法生产氧化铝，是用碱（NaOH或Na 2CO 3 ）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。 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Al 2O 3 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。 Al 2O 3 .(1或3)H 2 O+2NaOH+aq2NaAl（OH） 4 +aq （1-1） 拜耳法的特点是： （1）适合高A/S矿石，A/S＞9： （2）流程简单，能耗低，成本低。 （3）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Al 2O 3 很容易溶出，因而采用低温、低碱浓度溶出，一般情况下为Na 2 O 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。