畢業(yè)設(shè)計(jì)---年產(chǎn)700噸氧化鋁的車間工藝設(shè)計(jì)

1、<p>　　年產(chǎn)700噸氧化鋁的車間工藝設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：本設(shè)計(jì)為年產(chǎn)700噸氧化鋁的車間工藝設(shè)計(jì)，介紹了含氧化鋁量為28%的高嶺土類礦石在鹽酸的作用下浸出，在萃取分離后經(jīng)與氨水反應(yīng)生成氫氧化鋁，后經(jīng)煅燒生成氧化鋁。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對(duì)生產(chǎn)原理和工藝流程進(jìn)行了選擇和論證，對(duì)整個(gè)裝置進(jìn)行了物料衡算和熱量衡算，對(duì)主要設(shè)備進(jìn)行了設(shè)計(jì)和選型，同時(shí)對(duì)本裝置的安全生產(chǎn)與三廢治理做了相關(guān)的探討。</p

2、><p>　　關(guān)鍵詞：高嶺土; 鹽酸; 氧化鋁</p><p>　　The Technical Contrivance of 700ton Alumina Factory Ract</p><p>　　Abstract:This design is focused on the product of 700 tons alumina technical contri

3、vance. The production procedure of kaolinite solution is presented. The kaolinite are containing alumina 28% and react with hydrochloric acid to produce the aluminium solution. The solution is treated by extraction syste

4、m and react with ammonia water ,aluminium hydroxide will be precipitated out. Using roaster calcing it and alumina is produced. according to the design, the produce principle and craft production w</p><p>　　

5、Key words:kaolinite; hydrochloric acid; alumina</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 總論5</b></p><p>　　1.1 世界鋁土礦的情況6</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)鋁土礦的情況6</

6、p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)氧化鋁工業(yè)現(xiàn)狀7</p><p>　　1.4 國(guó)內(nèi)氧化鋁工業(yè)的發(fā)展前景8</p><p>　　2 主要反應(yīng)物與產(chǎn)品性質(zhì)9</p><p>　　2.1 礦石資料9</p><p>　　2.2 氧化鋁的性質(zhì)9</p><p>　　2.3 鋁的性質(zhì)10</p&

7、gt;<p>　　2.4鹽酸的性質(zhì)10</p><p>　　2.5 氨水的性質(zhì)11</p><p>　　3 生產(chǎn)工藝的選擇[5] [15] [14] [13]12</p><p>　　3.1 氧化鋁的生產(chǎn)方法[4]12</p><p>　　3.1.1 酸法生產(chǎn)氧化鋁12</p><p>　　3.

8、1.2 堿法生產(chǎn)氧化鋁12</p><p>　　3.1.3 電熱法生產(chǎn)氧化鋁13</p><p>　　3.2 生產(chǎn)工藝的選擇——酸法工藝13</p><p>　　3.2 1 選擇依據(jù)13</p><p>　　3.2.2 工藝的技術(shù)創(chuàng)新性13</p><p>　　3.2.3 鹽酸法工藝流程詳述14</p

9、><p>　　3.3 影響反應(yīng)的因素15</p><p><b>　　3.4 除雜16</b></p><p>　　4 工藝流程物料和能量的計(jì)算16</p><p>　　4.1 物料衡算16</p><p>　　4.1.1 鹽酸浸取的反應(yīng)16</p><p>　　4.

10、1.2 過(guò)濾工段118</p><p>　　4.1.3 萃取[11]19</p><p>　　4.1.4 氨水用量的計(jì)算20</p><p>　　4.1.5 過(guò)濾工段221</p><p>　　4.1.6 蒸發(fā)水量22</p><p>　　4.1.7包裝22</p><p>　　4.

11、2 能量衡算23</p><p>　　4.2.1 物料條件23</p><p>　　4.2.2物料衡算與能量衡算23</p><p>　　5 主要設(shè)備的計(jì)算與選型[12]24</p><p>　　5.1 泵的選型24</p><p>　　5.1.1 輸送30%的鹽酸24</p><p&g

12、t;　　5.1.2 浸取礦漿從反應(yīng)器到板框過(guò)濾機(jī)24</p><p>　　5.1.3 濾液從板框過(guò)濾機(jī)到萃取段24</p><p>　　5.1.4 萃取水相進(jìn)入中和反應(yīng)器24</p><p>　　5.1.5.氨水輸送至反應(yīng)器25</p><p>　　5.1.6 過(guò)濾氫氧化鋁得到的濾液輸送至蒸發(fā)器25</p><p

13、>　　5.2 主要管道的計(jì)算與選型25</p><p>　　5.2.1 鹽酸管道的選擇[7]25</p><p>　　5.2.2 自來(lái)水管25</p><p>　　5.2.3 浸取礦漿從反應(yīng)器到板框過(guò)濾機(jī)26</p><p>　　5.2.4 從過(guò)濾機(jī)1到萃取槽26</p><p>　　5.2.5 氨水輸

14、送至中和反應(yīng)池26</p><p>　　5.2.6 濾液輸送至蒸發(fā)器26</p><p>　　5.3 板框過(guò)濾機(jī)的選擇27</p><p>　　5.3.1 過(guò)濾鹽酸浸取礦漿27</p><p>　　5.3.2 過(guò)濾氫氧化鋁27</p><p>　　5.3.3 過(guò)濾氫氧化鐵27</p><

15、p>　　5.4 儲(chǔ)罐選擇27</p><p>　　5.4.1 鹽酸儲(chǔ)罐27</p><p>　　5.4.2 氨水貯罐28</p><p>　　5.5 反應(yīng)器28</p><p>　　5.5.1 鹽酸浸取反應(yīng)器129</p><p>　　5.5.2 中和反應(yīng)器129</p><p&g

16、t;　　5.5.3 中和反應(yīng)器229</p><p>　　5.6 氧化劑貯槽30</p><p>　　5.7 萃取槽30</p><p><b>　　5.8蒸發(fā)器30</b></p><p>　　5.9 離心機(jī)30</p><p>　　5.10干燥器31</p><

17、p>　　5.11 粉碎機(jī)31</p><p>　　5.12管道涂色32</p><p>　　5.13 泵的選型32</p><p>　　5.13.1 泵的選型原則32</p><p>　　5.13.2 泵的造型依據(jù)33</p><p>　　5.14 閥門的選擇33</p><p&g

18、t;　　6 管路布置設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問(wèn)題33</p><p>　　6.1 物料因素33</p><p>　　6.2 管路布置34</p><p>　　7 安全生產(chǎn)及三廢處理35</p><p>　　7.1 安全生產(chǎn)35</p><p>　　7.2 “三廢”治理36</p><p>　　7

19、.2.1 化工污水的一般處理方法36</p><p>　　7.2.2 廢渣的處理36</p><p>　　7.2.3 廢氣的處理36</p><p><b>　　結(jié)論37</b></p><p><b>　　致謝語(yǔ)38</b></p><p><b>　　

20、參考文獻(xiàn)39</b></p><p><b>　　附 錄40</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　鋁是地殼中分布最廣泛的元素之一，屬親石親氧元素。鋁在自然界中多成氧化物、氫氧化物和含氧的鋁硅酸鹽存在，極少發(fā)現(xiàn)鋁的自然金屬，工業(yè)用鋁一般是由電解氧化鋁得到的。世界鋁土礦資源豐富

21、，資源保證度高，按世界鋁土礦產(chǎn)量（1.3—1.5億噸/年）計(jì)算，靜態(tài)保證年限在200年以上。2002年世界上已經(jīng)探明的鋁土礦儲(chǔ)量約為250億噸，儲(chǔ)量基礎(chǔ)約為340億噸。主要分布在南美洲（33%0，非洲（27%），亞洲（17%），大洋洲（13%）和其他地區(qū)（10%）。</p><p>　　隨著金屬鋁用量的不斷擴(kuò)大，鋁土礦的開(kāi)采量也在不斷增加。到了20世紀(jì)60年代，鋁在全世界有色金屬產(chǎn)量上超過(guò)了銅而位居首位，這時(shí)的鋁

22、已不單屬于皇家貴族所有，它的用途涉及到許多領(lǐng)域，大至國(guó)防、航天、電力、通訊等，小到鍋碗瓢盆等生活用品。它的化合物用途非常廣泛, 不同的含鋁化合物在醫(yī)藥、有機(jī)合成、石油精煉等方面發(fā)揮著重要的作用。1990年，世界鋁土礦的產(chǎn)量為11285萬(wàn)噸，主要的鋁土礦生產(chǎn)國(guó)有澳大利亞，幾內(nèi)亞，巴西和牙買加等。2001年，以上四國(guó)的鋁土礦產(chǎn)量約占全球產(chǎn)量的70%。</p><p>　　自然界已知的含鋁礦物有258種，其中常見(jiàn)的礦物

23、約43種。實(shí)際上，由純礦物組成的鋁礦床是沒(méi)有的，一般都是共生分布，并混有雜質(zhì)。從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)觀點(diǎn)出發(fā)，并不是所有的含鋁礦物都能成為工業(yè)原料。當(dāng)前主要用于提煉金屬鋁的主要是由一水硬鋁石、一水軟鋁石或三水鋁石組成的中高品位鋁土礦。鋁土礦的化學(xué)成分主要為Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2、H2O，五者總量占成分的95%以上，一般＞98%，次要成分有S、CaO、MgO、K2O、Na2O、CO2、MnO2、有機(jī)質(zhì)、碳質(zhì)等，微量成分有Ga、G

24、e、Nb、Ta、Co、Zr、V、P、Cr、Ni等。Al2O3主要存在于鋁礦物——水鋁石、一水軟鋁石、三水鋁石中，其次存在于硅礦物中(主要是高嶺石類礦物)。</p><p>　　氧化鋁的生產(chǎn)方式可分為三種：1、堿法生產(chǎn)氧化鋁。2、酸法生產(chǎn)氧化鋁。3、電熱法生產(chǎn)氧化鋁。本設(shè)計(jì)采用酸法中的鹽酸法，處理品位為28%的低品位高嶺土類礦物以生產(chǎn)氧化鋁。在獲得氧化鋁產(chǎn)品的同時(shí)，針對(duì)礦石含鐵元素的特點(diǎn)，對(duì)鐵進(jìn)行了回收。由于生產(chǎn)中

25、用到氨水等含氮物，設(shè)計(jì)了從廢水中提取副產(chǎn)化肥的工藝流程。</p><p>　　在這三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，查閱了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外氧化鋁生產(chǎn)的工藝資料，按照畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求，根據(jù)當(dāng)前國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)我國(guó)酸法生產(chǎn)氧化鋁的工藝研究，采用鹽酸浸取礦石，用氨水反應(yīng)合成，經(jīng)煅燒生產(chǎn)氧化鋁，并繪制了生產(chǎn)工藝流程圖，重要設(shè)備的裝配圖。</p><p><b>　　1 總論</b></p>

26、<p>　　1.1 世界鋁土礦的情況</p><p>　　世界鋁土礦資源豐富，資源保證度高，世界再生鋁產(chǎn)量近年來(lái),工業(yè)化國(guó)家愈來(lái)愈重視能耗低、污染小、生產(chǎn)成本低的再生鋁工業(yè)。按世界鋁土礦產(chǎn)量（1.3—1.5億噸/年）計(jì)算，靜態(tài)保證年限在200年以上。2002年世界上已經(jīng)探明的鋁土礦儲(chǔ)量約為250億噸，儲(chǔ)量基礎(chǔ)約為340億噸。主要分布在南美洲（33%），非洲（27%），亞洲（17%），大洋洲（13%）和

27、其他地區(qū)（10%）。2004年世界再生鋁產(chǎn)量最多的國(guó)家是美國(guó),產(chǎn)量為297.7萬(wàn)噸,占世界總產(chǎn)量的39.38%;其次是日本,產(chǎn)量為101.48萬(wàn)噸,占世界總產(chǎn)量的13.42%;再次就是德國(guó)和意大利,它們的年產(chǎn)量分別為65.52萬(wàn)噸和61.9萬(wàn)噸,占世界總產(chǎn)量的8.67%和8.19%。[1]</p><p>　　隨著金屬鋁用量的不斷擴(kuò)大，鋁土礦的開(kāi)采量也在不斷增加。1990年，世界鋁土礦的產(chǎn)量為11285萬(wàn)噸，主要

28、的鋁土礦生產(chǎn)國(guó)有澳大利亞，幾內(nèi)亞，巴西和牙買加等。2001年，以上四國(guó)的鋁土礦產(chǎn)量約占全球產(chǎn)量的70%。世界鋁土礦儲(chǔ)量的國(guó)家分布見(jiàn)表1。</p><p>　　表1 世界鋁土礦儲(chǔ)量的國(guó)家分布</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)鋁土礦的情況</p><p>　　中國(guó)鋁土礦資源具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1：儲(chǔ)量集中與煤或水電豐富的地區(qū)，有利于開(kāi)發(fā)利用。山西，貴州，廣西，河南等省份

29、儲(chǔ)量最高，占全國(guó)總儲(chǔ)量的85.5%，這幾個(gè)省份有著優(yōu)越的煤炭或水電資源，具有發(fā)展鋁工業(yè)的有利條件。2：礦床類型以沉積型為主，坑采比重教大。在這些儲(chǔ)量中適合坑采的占全國(guó)總量的45.49%。完全露天開(kāi)采的占24.32%。適合露天開(kāi)采和坑采的占29.79%。3：一水硬鋁石型鋁土礦占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。已經(jīng)探明的儲(chǔ)量中，一水硬鋁石型鋁土礦占全國(guó)總儲(chǔ)量的98.46%，三水鋁時(shí)礦占1.54%。</p><p>　　表2 國(guó)內(nèi)各省區(qū)的

30、鋁土礦平均品位表</p><p>　　國(guó)內(nèi)鋁土礦資源并不十分豐富，約占全世界總儲(chǔ)量的1.5%。2005年，加工產(chǎn)品從凈進(jìn)口變?yōu)閮舫隹冢瑑舫隹谶_(dá)到35.5萬(wàn)噸，去年凈出口又增至55.4萬(wàn)噸。鋁材產(chǎn)能的迅速擴(kuò)張，使我國(guó)鋁材市場(chǎng)供大于求，依靠出口平衡市場(chǎng)。按目前對(duì)氧化鋁產(chǎn)量的需求程度與鋁土礦開(kāi)采，利用中的浪費(fèi)，即使考慮到遠(yuǎn)景儲(chǔ)量，國(guó)內(nèi)的鋁土礦的保證年限也難以達(dá)到50年。所以，加快海外資源的開(kāi)發(fā)將是解決國(guó)內(nèi)鋁礦資源不足問(wèn)

31、題的一種有效途徑。積極進(jìn)行國(guó)內(nèi)鋁土礦資源的勘察并合理開(kāi)采和利用，特別是對(duì)貧鋁土礦的開(kāi)采利用，是保證國(guó)內(nèi)氧化鋁工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。[2]</p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)氧化鋁工業(yè)現(xiàn)狀</p><p>　　中國(guó)的鋁工業(yè)起步于20世紀(jì)50年代，經(jīng)過(guò)50多年的建設(shè)、發(fā)展，目前已有一批有一定規(guī)模、生產(chǎn)技術(shù)較為先進(jìn)鋁企業(yè)。在生產(chǎn)技術(shù)上，根據(jù)國(guó)內(nèi)鋁資源的特點(diǎn)，發(fā)展了堿石灰燒結(jié)法處理鋁硅比只有3.

32、5的純一水硬鋁石型鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的方法。在此基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，發(fā)展了混聯(lián)法生產(chǎn)氧化鋁的生產(chǎn)技術(shù)，形成了拜爾—燒結(jié)聯(lián)合法、拜爾—燒結(jié)串聯(lián)法、選礦—拜爾法生產(chǎn)氧化鋁等多種工藝流程。隨著高品位鋁土礦儲(chǔ)量的日漸減少，氧化鋁企業(yè)的總供礦品位也在下降，引起產(chǎn)量減少、消耗增加、成本上升。</p><p>　　氧化鋁2006年產(chǎn)量見(jiàn)表3。</p><p>　　表3 氧化鋁2006年產(chǎn)量表&l

33、t;/p><p>　　由于受鋁土礦特性的限制，國(guó)內(nèi)的氧化鋁廠大都采用混聯(lián)法或燒結(jié)法生產(chǎn)，致使工藝流程長(zhǎng)、能耗高、生產(chǎn)成本偏高。在產(chǎn)品質(zhì)量上，國(guó)內(nèi)目前冶金級(jí)氧化鋁產(chǎn)品絕大部分為中間狀氧化鋁，不能適應(yīng)和滿足鋁電解工業(yè)的需求。國(guó)內(nèi)冶金級(jí)氧化鋁產(chǎn)品與國(guó)外產(chǎn)品相比較，差別較大的是平均粒度小、細(xì)粒子含量高、強(qiáng)度差,同時(shí)硅、鐵含量高。因此，改進(jìn)氧化鋁產(chǎn)品的均一性、提高產(chǎn)品強(qiáng)度、降低產(chǎn)品中的氧化硅含量、優(yōu)化產(chǎn)品的物理性能,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品砂

34、狀化，應(yīng)作為氧化鋁行業(yè)目前和將來(lái)的主攻方向。</p><p>　　1.4 國(guó)內(nèi)氧化鋁工業(yè)的發(fā)展前景</p><p>　　中國(guó)加入WTO后,氧化鋁關(guān)稅將從目前的18%降為5%左右。由于國(guó)內(nèi)外氧化鋁市場(chǎng)早已融通,目前執(zhí)行的優(yōu)惠稅率為6%。入關(guān)后,國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)進(jìn)一步融通,國(guó)內(nèi)氧化鋁企業(yè)將與發(fā)達(dá)國(guó)家站在同一起跑線上競(jìng)爭(zhēng)。國(guó)外氧化鋁質(zhì)量好，價(jià)格低,而且是砂狀,會(huì)對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)造成較大的沖擊。但是國(guó)內(nèi)的氧化

35、鋁工業(yè)有些企業(yè)還是發(fā)展不錯(cuò)，例如中國(guó)鋁業(yè)中州公司依靠科技創(chuàng)建資源節(jié)約型企業(yè)成績(jī)顯著；廣西鋁工業(yè)發(fā)展突飛猛進(jìn)2005銷售收入達(dá)160億；寧波鋁材出口量快速增長(zhǎng)；貴州北部地區(qū)發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)量超過(guò)1億噸的大型鋁土礦區(qū)。[3]</p><p>　　從規(guī)模上比較,國(guó)內(nèi)氧化鋁企業(yè)規(guī)模小。全世界有29個(gè)國(guó)家生產(chǎn)氧化鋁,生產(chǎn)企業(yè)有68個(gè)。到2010年將達(dá)到5700萬(wàn)噸。目前,年產(chǎn)量100萬(wàn)噸以上的企業(yè)有12家,占總產(chǎn)量的30%。其中澳洲

36、有6家,牙買加有2家,美國(guó)有2家,加拿大1家,國(guó)內(nèi)只有山西鋁廠1家。可見(jiàn),國(guó)內(nèi)氧化鋁企業(yè)在規(guī)模上處于劣勢(shì)。</p><p>　　從成本看,國(guó)內(nèi)氧化鋁企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力弱。據(jù)國(guó)際原鋁協(xié)會(huì)報(bào)道,目前全世界平均生產(chǎn)成本為每噸150美元左右。而國(guó)內(nèi)的氧化鋁成本普遍較高除平果鋁廠外。</p><p>　　主要原因在于以下幾個(gè)方面：</p><p>　　1.鋁土礦資源不同。國(guó)外鋁土礦多

37、為三水軟鋁石,容易浸出,而國(guó)內(nèi)大多為一水硬鋁石,處理成本較高。</p><p>　　2.職工人數(shù)相差大。國(guó)外氧化鋁廠由于自動(dòng)化程度高,操作較為簡(jiǎn)單,所以人員較少,如美國(guó)在澳大利亞的昆士蘭氧化鋁廠年產(chǎn)330萬(wàn)噸,只有140人,而國(guó)內(nèi)氧化鋁廠如長(zhǎng)鋁公司氧化鋁廠年產(chǎn)80多萬(wàn)噸,職工3000多人。 </p><p>　　1998年國(guó)際冶金級(jí)氧化鋁的產(chǎn)量達(dá)到3627萬(wàn)噸,比上年增長(zhǎng)3.3%,而消費(fèi)量

38、為3226萬(wàn)噸,僅比上年增加2.3%?？鄢騺喼迖?guó)家凈出口354萬(wàn)噸,國(guó)際市場(chǎng)氧化鋁的供應(yīng)過(guò)剩47萬(wàn)噸,加上上年的供應(yīng)過(guò)剩27萬(wàn)噸,國(guó)際氧化鋁庫(kù)存增加合計(jì)74萬(wàn)噸。由于國(guó)際市場(chǎng)的供應(yīng)充分,而入關(guān)后,進(jìn)口氧化鋁的數(shù)量將不再受限制,過(guò)剩的產(chǎn)量必然對(duì)國(guó)內(nèi)整個(gè)氧化鋁的市場(chǎng)供應(yīng)造成根本性的影響。隨著國(guó)內(nèi)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展內(nèi)氧化鋁供應(yīng)缺口將進(jìn)一步加劇,國(guó)內(nèi)氧化鋁的大量缺必將導(dǎo)致國(guó)外迅速進(jìn)行大規(guī)模的擴(kuò)大再生產(chǎn)。這樣,由于供需關(guān)系的變化,導(dǎo)致氧化鋁銷售

39、價(jià)格也將一降再降,國(guó)內(nèi)六大氧化鋁廠必將難以在這場(chǎng)價(jià)格大戰(zhàn)中處于劣勢(shì)。國(guó)內(nèi)企業(yè)有可能出現(xiàn)大面積的虧損而可能瀕臨破產(chǎn)。</p><p>　　3.設(shè)備自動(dòng)化程度不同。國(guó)外大型氧化鋁廠的設(shè)備自動(dòng)化程度高,設(shè)備比較先進(jìn),而國(guó)內(nèi)設(shè)備大多比較陳舊,自動(dòng)化程度較低,維修費(fèi)用高。</p><p>　　4.工藝流程不同。國(guó)外為全拜爾法工藝,流程比較簡(jiǎn)單,氧化鋁能耗低,而國(guó)內(nèi)多為燒結(jié)法或聯(lián)合法,流程復(fù)雜,氧化鋁

40、能耗高。</p><p>　　氧化鋁供求關(guān)系見(jiàn)表4。</p><p>　　表4 氧化鋁供求關(guān)系</p><p><b>　　相應(yīng)對(duì)策：</b></p><p>　　1.盡快解決幾大氧化鋁廠的債務(wù)問(wèn)題。使其盡早擺脫債務(wù)負(fù)擔(dān),輕裝上陣。再加上后期的投入,幫助中州鋁廠達(dá)到規(guī)模,實(shí)現(xiàn)成本的大幅度下降,增強(qiáng)抵御市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)的能力。&

41、lt;/p><p>　　2.為了大幅度降低成本,和國(guó)際上的氧化鋁競(jìng)爭(zhēng),必須實(shí)現(xiàn)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合,加強(qiáng)氧化鋁廠統(tǒng)一協(xié)調(diào)和運(yùn)作。加強(qiáng)內(nèi)部合作,減少內(nèi)耗,相互交流生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),共同進(jìn)步。</p><p>　　3.全面加強(qiáng)企業(yè)管理,向內(nèi)挖潛,減少消耗,降低成本,增加產(chǎn)量。</p><p>　　4.狠抓科技興企和企業(yè)技術(shù)改造?？萍际瞧髽I(yè)發(fā)展的根本動(dòng)力,要把科技成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力放在科技工作的首

42、要位置,重點(diǎn)抓好氧化鋁生產(chǎn)工藝的突破性研究。</p><p>　　受鋁土礦特性的限制，國(guó)內(nèi)的氧化鋁廠大都采用混聯(lián)法或燒結(jié)法生產(chǎn)，致使工藝流程長(zhǎng)、能耗高、生產(chǎn)成本偏高。氧化鋁工業(yè)的主要原料供應(yīng)日趨緊張，但目前的氧化鋁生產(chǎn)大都采用堿法工藝，不僅需要高壓設(shè)備，而且設(shè)備龐大、工藝復(fù)雜、流程長(zhǎng)、對(duì)生產(chǎn)原料鋁釩土的雜質(zhì)要求十分苛刻。國(guó)內(nèi)的鋁土礦資源并不豐富，且多屬于低品位的高硅鋁釩土。此類鋁土礦在國(guó)內(nèi)分布廣泛，遍布全國(guó)六大區(qū)

43、21個(gè)省(市、區(qū))，目前國(guó)內(nèi)高嶺土礦點(diǎn)有700多處，其中200處礦點(diǎn)探明儲(chǔ)量為30億噸，其中煤系高嶺土16.7億噸礦點(diǎn)分散較為均勻。因此，研究開(kāi)發(fā)新的非堿法生產(chǎn)工藝，對(duì)提高國(guó)內(nèi)礦產(chǎn)資源利用率，增加地方財(cái)政收入，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要意義。</p><p>　　2 主要反應(yīng)物與產(chǎn)品性質(zhì)</p><p><b>　　2.1 礦石資料</b></p><

44、;p>　　本設(shè)計(jì)處理的樣本礦石采自國(guó)內(nèi)遼寧省丹東市，屬低品位高嶺土類含鋁礦石。</p><p><b>　　礦石資料如表5。</b></p><p><b>　　表5 礦石資料</b></p><p>　　2.2 氧化鋁的性質(zhì)</p><p>　　氧化鋁,俗稱剛玉，在自然界廣泛存在。<

45、/p><p>　　氧化鋁等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表6。</p><p>　　表6 YS／T 274－1998《氧化鋁等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》</p><p>　　物理性質(zhì)：氧化鋁是一種白色的熔點(diǎn)較高的粉末狀物質(zhì)，可用作耐火材料。</p><p>　　化學(xué)性質(zhì)：氧化鋁是一種典型的兩性氧化物，既可以溶于強(qiáng)酸 ，又可以溶于強(qiáng)堿。</p><p>　　目前已

46、知的晶型有六、七種，其中最穩(wěn)定的是α-Al2O3。純氧化鋁為無(wú)色或白色晶體，燒結(jié)致密的Al2O3陶瓷硬度大、耐高溫、抗氧化，耐急冷急熱，可使用溫度高達(dá)1980℃，機(jī)械強(qiáng)度高，化學(xué)穩(wěn)定性好，且有高絕緣性，因此，用途極廣。</p><p><b>　　2.3 鋁的性質(zhì)</b></p><p>　　鋁是銀白色的輕金屬，較軟，密度2.7g/cm3，熔點(diǎn)660.4℃，沸點(diǎn)246

47、7℃，鋁和鋁的合金具有許多優(yōu)良的物理性質(zhì)，得到了非常廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　鋁對(duì)光的反射性能良好，反射紫外線比銀還強(qiáng)，鋁越純，它的反射能力越好，常用真空鍍鋁膜的方法來(lái)制得高質(zhì)量的反射鏡。真空鍍鋁膜和多晶硅薄膜結(jié)合，就成為便宜輕巧的太陽(yáng)能電池材料。鋁粉能保持銀白色的光澤，常用來(lái)制作涂料，俗稱銀粉。</p><p>　　純鋁的導(dǎo)電性很好，僅次于銀、銅，在電力工業(yè)上它可以代替部分銅作導(dǎo)

48、線和電纜。鋁是熱的良導(dǎo)體，在工業(yè)上可用鋁制造各種熱交換器、散熱材料和民用炊具等。</p><p>　　鋁有良好的延展性，能夠抽成細(xì)絲，軋制成各種鋁制品，還可制成薄于0.01mm的鋁箔，廣泛地用于包裝香煙、糖果等。</p><p>　　鋁合金具有某些比純鋁更優(yōu)良的性能，從而大大拓寬了鋁的應(yīng)用范圍。例如，純鋁較軟，當(dāng)鋁中加入一定量的銅、鎂、錳等金屬，強(qiáng)度可以大大提高，幾乎相當(dāng)于鋼材，且密度較小

49、，不易銹蝕，廣泛用于飛機(jī)、汽車、火車、船舶、人造衛(wèi)星、火箭的制造。當(dāng)溫度降到-196℃時(shí)，有的鋼脆如玻璃，而有些鋁合金的強(qiáng)度和韌性反而有所提高，所以是便宜而輕巧的低溫材料，可用來(lái)貯存火箭燃料液氧和液氫。</p><p><b>　　2.4鹽酸的性質(zhì)</b></p><p><b>　　分子式：HCl</b></p><p>

50、;<b>　　分子量：36.46</b></p><p>　　性質(zhì)：本品為無(wú)色有刺激性臭的透明液體，屬揮發(fā)性酸，在空氣中發(fā)煙，觸及氨的蒸汽會(huì)生成白色煙霧。</p><p>　　鹽酸的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表7</p><p>　　表7 鹽酸的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　用途：該產(chǎn)品廣泛用于醫(yī)藥、生物制藥、電子、微電子等行業(yè)，在食

51、品工業(yè)中用于味精、醬油、葡萄糖、汽水等。</p><p>　　包裝：塑料桶包裝，凈重25kg/桶、33kg/桶、250kg/桶，10-15噸槽車運(yùn)輸</p><p>　　鹽酸是氯化氫的水溶液，可看做是酸類化合物。純的濃鹽酸是無(wú)色液體，通常濃鹽酸約含37％HCl，密度約為1.19g/cm3，易揮發(fā)有氯化氫刺激氣味，逸出的氯化氫遇潮濕空氣形成白色酸霧。工業(yè)鹽酸因含鐵鹽雜質(zhì)，因而呈黃色，有腐蝕性

52、。鹽酸是強(qiáng)酸，具有酸類通性：可使石蕊、甲基橙變紅，可跟比氫活潑的金屬發(fā)生置換反應(yīng)，可跟金屬氧化物（堿性氧化物）、堿發(fā)生中和反應(yīng)。</p><p><b>　　2.5 氨水的性質(zhì)</b></p><p>　　分子式：NH4OH </p><p><b>　　分子量：35.05</b></p><p>

53、　　表8 工業(yè)氨水的標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　性質(zhì)：本品為無(wú)色液體，有刺激性臭味，密度隨濃度增加而減少，濃度15%時(shí)，密度為0.93 g/cm3。呈弱堿性，易揮發(fā)，有毒。有腐蝕性，特別對(duì)銅的腐蝕性更大，能和酸和酸性氧化物作用生成鹽和水。氨水碳化后揮發(fā)性減少，碳化度越高，這種作用越明顯。用途：該產(chǎn)品主要用于農(nóng)業(yè)施肥。另外還用于化學(xué)、紡織印染等工業(yè)。醫(yī)藥上用稀釋氨水對(duì)呼吸和循環(huán)起反射性刺激，醫(yī)治暈倒和昏厥；還用作

54、皮膚刺激藥和消毒藥。包裝：塑料桶裝或槽車運(yùn)輸。</p><p>　　3 生產(chǎn)工藝的選擇[5] [15] [14] [13]</p><p>　　3.1 氧化鋁的生產(chǎn)方法[4]</p><p>　　氧化鋁的生產(chǎn)方法有堿法、酸法，電熱法。國(guó)內(nèi)氧化鋁的生產(chǎn)方法是以堿法為主，這是因?yàn)槟壳坝糜诠I(yè)生產(chǎn)的鋁土礦資源系高品位含鋁礦石，平均品位在50%以上。隨著資源的不斷開(kāi)采，高

55、品位礦藏日漸枯竭，堿法生產(chǎn)氧化鋁的能耗不斷升高，且工藝上存在很多問(wèn)題，因此研究應(yīng)用于低品位鋁土礦的生產(chǎn)工藝勢(shì)在必行。經(jīng)過(guò)許多專家學(xué)者的不懈努力，已開(kāi)發(fā)出適合于處理低品位鋁土礦的酸法工藝，尤其以鹽酸法的研究最為廣泛。</p><p>　　3.1.1 酸法生產(chǎn)氧化鋁</p><p>　　酸法生產(chǎn)氧化鋁的原理是用適當(dāng)?shù)臒o(wú)機(jī)酸處理礦石，生產(chǎn)相應(yīng)的鋁鹽，礦石中的氧化硅不與酸作用而殘留于渣中；將鋁鹽進(jìn)

56、一步凈化除鐵后，使之分解得到氧化鋁。</p><p>　　酸法按照使用酸的不同可分為鹽酸法，硫酸法和硝酸法。其中尤以鹽酸法研究最為廣泛。</p><p>　　3.1.2 堿法生產(chǎn)氧化鋁</p><p>　　堿法的基本原理是使礦石中的氧化鋁與堿在一定條件下生成鋁酸鈉，進(jìn)入溶液而與二氧化硅和氧化鐵等雜質(zhì)分離，然后再使純凈的鋁酸鈉溶液分解出氫氧化鋁，氫氧化鋁經(jīng)高溫鍛燒制得

57、成品氧化鋁。</p><p>　　堿法生產(chǎn)氧化鋁又可分為拜爾法、燒結(jié)法、聯(lián)合法。</p><p>　?。?）拜爾法原料制備過(guò)程包括：鋁礦石的破碎、磨礦和配料。拜爾法生產(chǎn)工藝對(duì)原料制備的要求：⑴參與化學(xué)反應(yīng)的物料要有一定的細(xì)度；⑵參與化學(xué)反應(yīng)的物料之間要有一定的配比和均勻的混合。直接以苛性鈉溶液處理鋁土礦，使礦石中氧化鋁生成鋁酸鈉，而礦石中的二氧化硅則成為不溶性殘?jiān)嗄啵c鋁酸鈉溶液分

58、離，將凈化后的鋁酸鈉溶液進(jìn)行攪拌分解，再經(jīng)過(guò)濾分離得到氫氧化鋁，經(jīng)洗滌后焙燒成氧化鋁，分離所得的大量苛性堿溶液稱為母液，母液經(jīng)蒸發(fā)再用于處理下一批礦石。含有部分二氧化硅的溶液經(jīng)脫硅后得到鋁酸鈉溶液精制液通入二氧化碳?xì)怏w使分解得到氫氧化鋁及母液。母液經(jīng)蒸發(fā)后補(bǔ)充適當(dāng)?shù)膲A粉與下批礦石及石灰配料燒結(jié)。洗滌后的氫氧化鋁經(jīng)焙燒得到氧化鋁。一般來(lái)說(shuō)，拜爾法具有流程簡(jiǎn)單，投資較少，產(chǎn)品質(zhì)量高，生產(chǎn)成本較低的優(yōu)點(diǎn)。但處理低品位礦石時(shí)其優(yōu)越性較差，而且還

59、要消耗價(jià)格昂貴的苛性堿。[6]</p><p>　?。?）燒結(jié)法的優(yōu)點(diǎn)是可以處理品位較低礦石，而且只消耗價(jià)格便宜的碳酸鈉，與拜爾法相比，在同樣的條件下處理低品位礦時(shí)，燒結(jié)法的堿耗較低，氧化鋁總回收率較高，但流程復(fù)雜，投資較大，產(chǎn)品氧化鋁質(zhì)量較差，成本較高。因此含硅很低的優(yōu)質(zhì)鋁土礦就采用拜爾法，含硅高，鋁硅比較低的鋁礦石，一般采用燒結(jié)法。為了充分利用礦產(chǎn)資源，綜合兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，以提高氧化鋁總回收率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，

60、降低生產(chǎn)成本，將兩種方法聯(lián)合起來(lái)使用，這樣就產(chǎn)生了聯(lián)合法。</p><p>　?。?）聯(lián)合法又分為串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)法。并聯(lián)法是用拜爾法處理高品位礦，燒結(jié)法處理低品位礦；串聯(lián)法中燒結(jié)法只處理拜爾法赤泥；將拜爾法赤泥同時(shí)配一些低品位礦石可改善大窯的操作，這種將串聯(lián)和并聯(lián)結(jié)合起來(lái)的方法即為混聯(lián)法。</p><p>　　3.1.3 電熱法生產(chǎn)氧化鋁</p><p>　　電熱

61、法用來(lái)處理高鐵鋁礦，將礦與碳還原劑配成爐料在電弧爐內(nèi)高溫下進(jìn)行還原熔煉。礦石中的氧化硅和氧化鐵被還原成硅鐵合金，而氧化鋁則呈熔融狀態(tài)的鋁酸鈣渣上浮，由于比重不同而分層。所得氧化鋁渣再用堿法處理，從中提取氧化鋁，所得硅鐵合金為成品。</p><p>　　目前電熱法生產(chǎn)氧化鋁還處于研究階段。到目前為止，已經(jīng)提出了很多從鋁礦石或其它含鋁原料中提煉氧化鋁的方法，但由于技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的種種原因，有的已被淘汰，有的屬于試驗(yàn)階

62、段，由于現(xiàn)在處理的礦石均為高品位礦石，所以現(xiàn)在工業(yè)上幾乎全部采用堿法生產(chǎn)氧化鋁。</p><p>　　3.2 生產(chǎn)工藝的選擇——酸法工藝</p><p>　　3.2 1 選擇依據(jù)</p><p>　　國(guó)內(nèi)鋁土礦儲(chǔ)量約為23億噸,主要分布在山西、河南、貴州、廣西4省。除廣西礦的鋁硅比為10左右外，其它地區(qū)礦石的鋁硅比都比較低。隨著高品位鋁土礦儲(chǔ)量的日漸減少，氧化鋁企業(yè)

63、的總供礦品位也在下降，引起產(chǎn)量減少、消耗增加、成本上升。</p><p>　　由于受鋁土礦特性的限制，國(guó)內(nèi)的氧化鋁廠大都采用混聯(lián)法或燒結(jié)法生產(chǎn)，致使工藝流程長(zhǎng)、能耗高、生產(chǎn)成本偏高。氧化鋁工業(yè)的主要原料供應(yīng)日趨緊張，但目前的氧化鋁生產(chǎn)大都采用堿法工藝，不僅需要高壓設(shè)備，而且設(shè)備龐大、工藝復(fù)雜、流程長(zhǎng)、對(duì)生產(chǎn)原料鋁釩土的雜質(zhì)要求十分苛刻。國(guó)內(nèi)的鋁土礦資源并不豐富，且多屬于低品位的高硅鋁釩土。而國(guó)內(nèi)高嶺土類鋁土礦分布

64、廣泛，遍布全國(guó)六大區(qū)21個(gè)省(市、區(qū))，目前國(guó)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)此類礦點(diǎn)有700多處，其中200處礦點(diǎn)探明儲(chǔ)量為30億噸，其中煤系高嶺土16.7億噸礦點(diǎn)分散較為均勻。</p><p>　　通過(guò)鹽酸，硫酸，硝酸分別浸取低品位鋁土礦的正交實(shí)驗(yàn)研究，鹽酸法浸取率在三種酸中是最高的，且使用鹽酸法生產(chǎn)，價(jià)格低廉，甚至可以用廢鹽酸代替工業(yè)鹽酸以降低成本。</p><p>　　綜上所述，使用鹽酸法處理低品位鋁土礦

65、，對(duì)提高國(guó)內(nèi)礦產(chǎn)資源利用率，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著重要意義。</p><p>　　3.2.2 工藝的技術(shù)創(chuàng)新性</p><p>　　本工藝結(jié)合各種酸法工藝制備氧化鋁的研究，開(kāi)發(fā)了粉碎—浸出—萃取—反應(yīng)—煅燒的新工藝來(lái)生產(chǎn)氧化鋁。其優(yōu)點(diǎn)如下：</p><p>　?。?）礦石采用儲(chǔ)量豐富的高嶺土類鋁土礦石，價(jià)格低廉，鹽酸甚至可用廢鹽酸代替，可大大降低成本。</p&

66、gt;<p>　　（2）該工藝能夠在常壓下進(jìn)行鋁土礦的酸分解，除硅簡(jiǎn)單，工藝流程較堿法短，投資少。</p><p>　　（3）萃取段中有機(jī)相與無(wú)機(jī)相均實(shí)現(xiàn)了循環(huán)利用，節(jié)省了資源，且對(duì)環(huán)境無(wú)污染。</p><p>　?。?）解決了非堿法工藝除鐵困難的缺點(diǎn)，對(duì)鋁鹽溶液的除鐵工藝進(jìn)行了新探索，新工藝使溶液中鐵的含量大大降低，并對(duì)鐵進(jìn)行了回收，使得產(chǎn)品中Fe2O3/Al2O3達(dá)到或低

67、于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　?。?）針對(duì)生產(chǎn)中用到氨水等含氮物，設(shè)計(jì)了從廢水中提取副產(chǎn)化肥的工藝流程。經(jīng)處理后的廢水基本不含對(duì)環(huán)境有害的物質(zhì)，廢水可以直接排放到生態(tài)環(huán)境中去。</p><p>　　各工藝技術(shù)指標(biāo)均說(shuō)明酸法氧化鋁生產(chǎn)工藝具有很好的應(yīng)用前景。</p><p>　　3.2.3 鹽酸法工藝流程詳述</p><p>　　從礦場(chǎng)運(yùn)來(lái)的

68、礦石經(jīng)過(guò)粉碎機(jī)粉碎、用200目的球磨機(jī)研磨后送入已加水的攪拌式反應(yīng)器，然后向反應(yīng)器加入鹽酸對(duì)礦粉進(jìn)行浸取，反應(yīng)期間加入氧化劑氯酸鉀與礦粉一同反應(yīng)，氧化劑可將礦粉中二價(jià)鐵離子氧化成三價(jià)鐵離子，對(duì)后續(xù)工段回收鐵作好準(zhǔn)備。浸取完畢后的礦漿用離心泵直接泵入板框過(guò)濾機(jī)進(jìn)行過(guò)濾，濾渣經(jīng)水洗后送至磚廠或棄去，濾液送入萃取段進(jìn)行有機(jī)萃取。萃取得到的水相送入中和反應(yīng)器1，加入氨水進(jìn)行中和、反應(yīng)完畢后經(jīng)過(guò)濾、得到氫氧化鋁。氫氧化鋁經(jīng)煅燒爐煅燒，生成主產(chǎn)品氧

69、化鋁，氧化鋁后經(jīng)干燥機(jī)干燥，粉碎機(jī)粉碎，送至包裝車間。萃取后的有機(jī)相含有大量三價(jià)鐵離子，用水進(jìn)行反萃取后，有機(jī)相留在萃取槽內(nèi)繼續(xù)循環(huán)使用，反萃取得到的水相送至中和反應(yīng)器2，經(jīng)氨水中和后生成氫氧化鐵沉淀，待反應(yīng)完全后進(jìn)行過(guò)濾，得到的濾餅通過(guò)煅燒爐煅燒、粉碎機(jī)粉碎，得到副產(chǎn)品鐵紅。過(guò)濾中和反應(yīng)器2中的物料得到的濾液與主干工藝過(guò)濾中和反應(yīng)器1中的物料得到的濾液一起送至蒸發(fā)段，濃縮后經(jīng)過(guò)濾、干燥處理，得到副產(chǎn)品化肥。此法工藝流程方框圖見(jiàn)圖1。&

70、lt;/p><p>　　圖1 鹽酸法制取氧化鋁及副產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程圖</p><p>　　3.3 影響反應(yīng)的因素</p><p>　?。?）反應(yīng)體系的溫度</p><p>　　溫度是影響化學(xué)反應(yīng)的主要因素，一般來(lái)說(shuō)溫度高可以加速反應(yīng)的進(jìn)行，但溫度不能太高，對(duì)于本設(shè)計(jì)最佳反應(yīng)溫度應(yīng)控制在130℃左右。</p><p>　　

71、（2）反應(yīng)固體顆粒的外表面及氯化鋁溶液的濃度</p><p>　　該反應(yīng)為流固相反應(yīng)，且無(wú)固相生成，則隨著反應(yīng)的進(jìn)行，顆粒將不斷的縮小，最終完全消失。按照實(shí)驗(yàn)條件知浸取過(guò)程為化學(xué)反應(yīng)控制的顆?？s小時(shí)的縮芯模型，即浸取速率取決于反應(yīng)固體顆粒的外表面積和溶液中的氯化鋁濃度。</p><p><b>　?。?）攪拌情況</b></p><p>　　攪

72、拌可以使礦粉與鹽酸和氧化劑充分接觸，加快傳質(zhì)速率,有利于鋁離子和鐵離子浸出，因而可以加速反應(yīng)的進(jìn)行。</p><p><b>　　3.4 除雜</b></p><p><b>　　(1)除雜</b></p><p>　　在鹽酸與礦粉反應(yīng)的過(guò)程中，礦粉中其他金屬氧化物也與鹽酸發(fā)生反應(yīng)，以氯酸鹽的形態(tài)不同程度地進(jìn)入鋁浸出液：&

73、lt;/p><p>　　Me代表金屬。這些雜質(zhì)進(jìn)入鋁浸出液，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響很大，故必須予以除去。</p><p>　　鋁浸出液中的鐵主要以離子形式存在，后續(xù)工段將其回收。</p><p><b>　?。?）除重金屬</b></p><p>　　在浸出液中添加一定的，使重金屬轉(zhuǎn)化為難溶物質(zhì)CuS﹑PbS﹑CdS﹑NiS沉淀，從

74、而達(dá)到消除重金屬的目的。在此過(guò)程設(shè)置了攪拌裝置，加快了除雜速度，且清除率較高。</p><p><b>　?。?）除硅</b></p><p>　　反應(yīng)在130℃下進(jìn)行，SiO2生成成白色絮狀硅酸而沉淀：</p><p><b>　　↓</b></p><p>　　同時(shí)，鋁浸出液中的鎂鹽也會(huì)以白色硅

75、酸鎂粉沉淀物的形式析出,板框過(guò)濾時(shí)將其除去。</p><p><b>　　(4) 除鈣 </b></p><p>　　過(guò)多的鈣離子帶入溶液中會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量，工業(yè)上用靜置的方法除去鈣離子。</p><p>　　4 工藝流程物料和能量的計(jì)算</p><p><b>　　4.1 物料衡算</b><

76、/p><p>　　4.1.1 鹽酸浸取的反應(yīng)</p><p>　?。?）年產(chǎn)700噸氧化鋁，以300天計(jì)算，則每天生產(chǎn)氧化鋁量</p><p>　　700/300=2.33 t/d</p><p><b>　　（2）金屬鋁量</b></p><p>　　2.33 /102×54=1.23 t

77、/d</p><p>　?。?）設(shè)礦石浸取率為80%，反應(yīng)產(chǎn)率為80%，則理論需純鋁量為</p><p>　　1.23 /（0.80×0.80）=1.92 t/d</p><p>　?。?）原礦平均品位為28%，則礦石需要量為</p><p>　　1.92×102/54/28%=12.95t/d</p>&l

78、t;p>　?。?）原礦含水率為14%，則原礦需要量為</p><p>　　12.95/86%=15.06 t/d</p><p>　?。?）設(shè)原礦的密度為2.3t/ m，則原礦體積為</p><p>　　15.06/2.3=6.5 m/d</p><p>　　（7）原礦純固體體積為</p><p>　　6.5-1

79、5.06×0.14=4.39 m/d</p><p>　?。?）原礦配成料漿中礦石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%，則料漿量為</p><p>　　12.95/0.6=21.58t/d</p><p><b>　　體積量</b></p><p>　　6.5+（21.58-15.06）/1=13.02 m/d</p>

80、;<p>　?。?）實(shí)際需要鹽酸與鋁的摩爾比為5 ：1，則純鹽酸用量為</p><p>　　1.92/27×36.5×5= 12.98 t/d</p><p>　　（10）設(shè)鹽酸濃度為30%，則30%鹽酸耗用量為</p><p>　　12.98/30%=43.27t/d</p><p>　?。?1）30%鹽酸

81、密度為1.19g/cm3，則體積量為</p><p>　　43.27/1.19=36.36 m/d</p><p>　　（12）設(shè)氧化劑體積為礦石的5%，則氧化劑的體積為</p><p>　　6.5×5%=0.325 m/d</p><p>　　（13）設(shè)在操作條件下氯化鋁溶解度為40，則應(yīng)補(bǔ)充水總量為</p><

82、;p>　　1.92/27×133.5×100/40=23.73t/d=23.73 m/d</p><p>　　配鋁料漿已加水21.58×0.4=8.63t/d，則還需加水量為</p><p>　　23.73-8.63=15.10t/d=15.10m/d</p><p>　?。?4）設(shè)有80%鋁進(jìn)入濾液中，濾渣含鋁量為</p&

83、gt;<p>　　1.92×20%=0.38 t/d</p><p>　　鋁離子的溶解度為6.5，則洗渣水量</p><p>　　0.38×100/6.5=5.85 t/d</p><p>　?。?5）設(shè)反應(yīng)過(guò)程中水損失10%，洗滌液返回，則損失水量為</p><p>　?。?3.73+5.85）×

84、10%=2.96 t/d<3.38 t/d</p><p>　　所以不需因水損失在再向反應(yīng)器中加水</p><p>　?。?6反應(yīng)器Ⅰ中參與反應(yīng)物料總量為</p><p>　　6.5+0.325+36.36+23.73+5.85-15.06×0.1=71.26 m/d</p><p>　?。?7）分成三班，每班加料量</

85、p><p>　　71.26/3=23.75 m/班</p><p>　　其中：原礦量：15.06/3=5.02 m/班</p><p>　　氧化劑量0.325/3=0.108 m/班</p><p>　　鹽酸量36.36/3=12.12 m/班</p><p>　　水量15.10/3=5.03 m/班</p>

86、<p>　?。?8）由于物料反應(yīng)時(shí)總體積膨脹，因此設(shè)反應(yīng)器體積為反應(yīng)物總體積2.4倍，則反應(yīng)器總體積為</p><p>　　23.75×2.4=57 m/d</p><p>　　擬取2個(gè)反應(yīng)器，每個(gè)反應(yīng)器容積為</p><p>　　57/2=28.5 m，取29 m</p><p>　　每個(gè)反應(yīng)器內(nèi)實(shí)際物料量為</

87、p><p>　　23.75/2=11.88 m</p><p>　　（19）物料送到反應(yīng)器內(nèi)所需時(shí)間為1小時(shí)，則流速為</p><p>　　11.88/1=11.88 m/h</p><p>　　濕法浸取的時(shí)間為2小時(shí)，輸出料液所用時(shí)間為1小時(shí)，</p><p>　　4.1.2 過(guò)濾工段1</p><p

88、>　　進(jìn)入板框過(guò)濾機(jī)的物料總量為71.26-1.97+3.38=72.67 m3/d</p><p><b>　　總純?yōu)V渣量為 </b></p><p>　　15.06×0.7=10.54m3/d</p><p><b>　　總濾液量為</b></p><p>　　72.67-10

89、.54=62.13 m3/d=2.59 m3/h</p><p>　　設(shè)濾渣密度為2t/m3，則濾渣體積量約為</p><p>　　10.542=5.27 m3/d</p><p>　　設(shè)過(guò)濾后濾餅含水量為40%，則濾餅中水量為</p><p>　　10.54/0.6×0.4=7.03 m3/d</p><p&g

90、t;<b>　　濾餅體積V約為</b></p><p>　　V=10.54+7.03=17.57 m3/d</p><p>　　擬取2臺(tái)板框過(guò)濾機(jī)，過(guò)濾1h，卸渣所用時(shí)間1h。</p><p>　　反應(yīng)完的料漿進(jìn)入每臺(tái)板框過(guò)濾機(jī)的速率為</p><p>　　72.67/3/2/1=12.11m3/ h</p>

91、<p>　　每班每臺(tái)過(guò)濾機(jī)處理的料液量為</p><p>　　12.11×1=12.11 m3</p><p><b>　　所含固體體積量為</b></p><p>　　12.11×5.27/72.67=0.878 m3</p><p><b>　　質(zhì)量為</b>&

92、lt;/p><p>　　10.54×12.11/72.67=1.756 t</p><p>　　設(shè)濾液密度為1，則每臺(tái)一小時(shí)所獲得的濾餅體積為</p><p>　　Vc=0.878+1.756/0.6×0.4/1=2.05 m3</p><p>　　每班每臺(tái)過(guò)濾機(jī)獲得濾液的體積V為</p><p>　　

93、V=12.11-2.05=10.06 m3</p><p>　　以q表示單位過(guò)濾面積獲得的濾液體積，以表示過(guò)濾時(shí)間，則恒壓過(guò)濾方程為</p><p><b>　　+2qeq=K</b></p><p>　　其中K=0.23m2/h，，=1h。代入上式可得</p><p><b>　　q=0.47 m3</

94、b></p><p><b>　　過(guò)濾面積A為</b></p><p>　　A=10.06/0.47=21.40 m2</p><p>　　4.1.3 萃取[11]</p><p>　　萃取操作在常溫常壓下進(jìn)行，由于處理濾液選用的萃取劑的稀釋劑為柴油，屬易燃品，因而所用萃取裝置為封閉的四方槽式萃取設(shè)備。該設(shè)備處理量

95、大，操作簡(jiǎn)單方便，不易損壞。其外部采用碳鋼制造，內(nèi)層采用耐酸樹(shù)脂進(jìn)行涂層處理，可最大程度上保證設(shè)備使用壽命。</p><p>　　有機(jī)相采用磷酸三丁酯（TBP）為萃取劑，260#煤油為稀釋劑，選擇萃取劑與煤油比為15：85，濾液與有機(jī)相相比為1：2，混合后調(diào)節(jié)PH值為1.5。為最大限度保證產(chǎn)品產(chǎn)率，萃取三次，反萃取三次。 本工段采用三臺(tái)萃取設(shè)備串聯(lián)使用。</p><p>　　每天處理的濾液

96、量為62.13 m3/d</p><p>　　每臺(tái)萃取槽內(nèi)有機(jī)相體積為</p><p>　　62.13/3×2=41.42 m3</p><p>　　萃取槽內(nèi)物料總體積為</p><p>　　62.13/3+41.42=62.13 m3</p><p>　　所以有機(jī)相總體積量為</p><

97、p>　　41.42×3=124.26 m3</p><p>　　萃取后水相體積量約為 </p><p>　　62.13×0.9=55.92 m3/d</p><p>　　反萃取三次，每次萃取用水量為有機(jī)相體積的25%，則得到水相總體積為</p><p>　　62.13×2×25%×3&#

98、215;3=279.59 m3/d</p><p>　　萃取槽內(nèi)物料總體積為62.13 m3，槽體積取物料體積的1.2倍，所以萃取槽體積為</p><p>　　62.13×1.2=74.56 m3</p><p>　　取70 m3，三級(jí)萃取，擬取三臺(tái)萃取裝置。萃取流程簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖2。</p><p>　　圖2 萃取流程簡(jiǎn)圖</p

99、><p>　　4.1.4 氨水用量的計(jì)算</p><p>　?、?生成氫氧化鋁的反應(yīng)</p><p>　　① 實(shí)際需要NH4OH量與A l3+摩爾比為5：1，則NH4OH需要量為</p><p>　　1.23/（27×0.80）×5×35=9.97 t/d</p><p>　?、?所用工業(yè)氨水

100、濃度15%，密度為0.93 t/m3,則體積量為</p><p>　　9.97/0.15/0.93=71.47 m3</p><p>　　③ 每班次中和反應(yīng)的總物料量的體積為</p><p>　?。?1.47+55.92）/3=41.11 m3</p><p>　　物料反應(yīng)時(shí)總體積膨脹，因此設(shè)反應(yīng)器體積為反應(yīng)物總體積1.2倍左右，則反應(yīng)器2的

101、體積為</p><p>　　41.11×1.2=49.33 m3</p><p>　　擬取2個(gè)反應(yīng)器 ，每個(gè)器體積為：49.33/2=24.67 m3，取25 m3</p><p>　?、?生成氫氧化鐵的反應(yīng)</p><p>　?、?礦石含鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.9%，則除去反應(yīng)損失量，與NH4OH反應(yīng)的Fe3+量約為</p>

102、<p>　　9.15×106×5.9%×0.8/56=7.679×103 mol/d</p><p>　?、?實(shí)際需要NH4OH與Fe3+摩爾比為5:1，則NH4OH需要量為</p><p>　　7.679×103×5×35/103=1.34 t/d</p><p><b>

103、　　體積量為</b></p><p>　　1.34/0.15/0.93=9.61 m3</p><p>　　③ 每班次進(jìn)入反應(yīng)器3的體積量為</p><p>　?。?.61+86.42）/3=32.01 m3</p><p>　?、?物料反應(yīng)時(shí)總體積膨脹，因此設(shè)反應(yīng)器體積為反應(yīng)物總體積1.2倍左右，則反應(yīng)器3的體積為</p&

104、gt;<p>　　32.01×1.2=38.41 m3</p><p>　　擬取2個(gè)反應(yīng)器，每個(gè)反應(yīng)器體積為：38.41/2=19.21 m3，取20 m3</p><p>　　4.1.5 過(guò)濾工段2</p><p><b>　　⑴ 氫氧化鋁的過(guò)濾</b></p><p>　　每班進(jìn)入板框過(guò)濾機(jī)的

105、料液總量為41.11 m3</p><p>　　過(guò)濾得到氫氧化鋁濾餅含水量為5%，則濾餅量約為</p><p>　　1.23/3/27×78/0.998/0.95=1. 25 t</p><p>　　設(shè)濾餅密度為2 t/ m3，則濾餅體積為</p><p>　　1.25/2=0.63 m3</p><p>&

106、lt;b>　　濾液量為</b></p><p>　　41.11-0.63=40.48 t</p><p>　　擬取2臺(tái)板框過(guò)濾機(jī)，過(guò)濾1h，卸渣所用時(shí)間1h。</p><p>　　料液進(jìn)入每臺(tái)過(guò)濾機(jī)的速率為</p><p>　　41.11/2/1=20.56 m3h</p><p>　　進(jìn)入每臺(tái)過(guò)濾機(jī)

107、一小時(shí)的料液量為</p><p>　　20.56×1=20.56 m3</p><p><b>　　所含固體體積量為</b></p><p>　　20.56×0.63/133.71=0.10 m3</p><p><b>　　質(zhì)量為</b></p><p>

108、;　　1.25×20.56/133.71=0.19 t</p><p>　　設(shè)濾液密度為1，則每臺(tái)一小時(shí)所獲得的濾餅體積為</p><p>　　Vc=0.10+0.19/0.95*0.5/1=0.20 m3</p><p>　　每臺(tái)過(guò)濾機(jī)一小時(shí)獲得濾液的體積V為</p><p>　　V=20.56-0.20=20.36 m3<

109、/p><p><b>　　過(guò)濾面積為</b></p><p>　　A=20.36/0.47=43.32 m2</p><p><b>　?、?氫氧化鐵的過(guò)濾</b></p><p>　　每班進(jìn)入板框過(guò)濾機(jī)的料液總量為32.01 m3</p><p>　　設(shè)過(guò)濾得到氫氧化鐵濾餅含水

110、量為5%，則濾餅量約為</p><p>　　7.679×103×107/3/0.998/0.95/106=0.29 t</p><p>　　濾餅密度為2.5 t/ m3，，則濾餅體積為</p><p>　　0.29/2.5=0.12 m3</p><p><b>　　濾液量為</b></p>

111、;<p>　　32.01—0.12=31.89t</p><p>　　擬取2臺(tái)板框過(guò)濾機(jī)，過(guò)濾1h，卸料所用時(shí)間1h。</p><p>　　料液進(jìn)入每臺(tái)過(guò)濾機(jī)的速率為</p><p>　　32.01/2=16.01 m3/h</p><p>　　進(jìn)入每臺(tái)過(guò)濾機(jī)一小時(shí)的料液量為</p><p>　　16.0

112、1×1=16.01 m3</p><p><b>　　所含固體體積量為</b></p><p>　　16.01×0.12/96.03=0.020 m3</p><p><b>　　質(zhì)量為</b></p><p>　　0.29×16.01/96.03=0.048 t<

113、;/p><p>　　設(shè)濾液密度為1，則每臺(tái)一循環(huán)所獲得的濾餅體積為</p><p>　　Vc=0.020+0.048/0.95×0.05/1=0.023 m3</p><p>　　每臺(tái)過(guò)濾機(jī)一小時(shí)內(nèi)獲得濾液的體積V為</p><p>　　V=16.01-0.023=15.987 m3</p><p><b&

114、gt;　　過(guò)濾面積為</b></p><p>　　A=15.987/0.47=34.01 m2</p><p>　　4.1.6 蒸發(fā)水量</p><p>　　設(shè)氯化銨溶液通過(guò)離心機(jī)后氯化銨的產(chǎn)率為70%，純氯化銨固體量為</p><p>　　12.76×0.7/35.05×53.49=13.63 t/d<

115、/p><p>　　設(shè)進(jìn)入離心機(jī)時(shí)氯化銨的含水量為30%，則進(jìn)入離心機(jī)的料漿量為</p><p>　　13.63/0.7=19.47 t/d</p><p><b>　　蒸發(fā)水量為</b></p><p>　　40.48+31.89-19.47=52.90 m3/d=2204kg/ h</p><p>

116、　　擬取3臺(tái)蒸發(fā)器，每臺(tái)蒸發(fā)器蒸發(fā)速率為734.7kg/ h，取800 kg/ h。</p><p><b>　　4.1.7包裝</b></p><p>　　包裝量為2.33 t/d</p><p>　　按25kg/包，則94包/天</p><p><b>　　4.2 能量衡算</b></p&

117、gt;<p>　　4.2.1 物料條件</p><p>　　被干燥物料名稱：氫氧化鋁 </p><p>　　物料進(jìn)口含水量：5%</p><p>　　干燥操作每班耗時(shí)5小時(shí)，濕物料產(chǎn)量：2.33×2×78/102/0.95/3/5=250kg/h</p><p>　　物料入口溫度1＝25℃</p>

118、<p>　　空氣溫度t0=27℃</p><p>　　熱空氣進(jìn)口溫度t1=82℃</p><p>　　氫氧化鋁的比熱容=133.7 J.mol-1,K-1=0.857 kg/(kg.℃)</p><p><b>　　流向:逆流</b></p><p>　　物料出口含水量:0.4%</p>&l

119、t;p>　　物料出口溫度2=35℃</p><p>　　空氣速度2.6kg/(s.m2)</p><p>　　濕球溫度tw=17℃</p><p>　　干燥器出口空氣溫度t2=37℃</p><p>　　4.2.2物料衡算與能量衡算</p><p><b>　?。?）水分蒸發(fā)量</b><

120、;/p><p>　　G1=250/3600=0.694×10-1 kg/s</p><p>　　W1= 8%；W2=0.4%</p><p>　　將濕球基含水量換成干基含水量</p><p>　　C1=5/（100-5）=0.053kg/kg（絕對(duì)干料）；</p><p>　　C2=0.4/（100-0.4）=0