年产55万吨氧化铝厂的溶出车间设计

1、摘要:本设计为年产55万吨氧化铝厂的溶出车间设计。通过综合考虑原料、交通、气象、地理、供水、供电、燃料等因素，确定在广西壮族自治区平果县建厂。在广泛深入论证国内外氧化铝生产的各种不同工艺的基础上，结合设计要求和原料特点，制定了氧化铝生产溶出稀释沉降分离赤泥洗涤晶种分解焙烧母液蒸发等段工艺。并绘制了主体设备、高压溶出车间平面布置图、高压溶出车间立体布置图和工艺设备连接图四张图。关键词：氧化铝；拜尔法；溶出车间；溶出管道.Abstract:This paper was to design the digesting workshop of alumina plant with production of 550,000 tons Al2O3 every year. Taking all the factors into consideration, such as material supply, the transportation, climate, power supply, water supply and fuel, the factory was located in Ping

2、guo County, Guangxi Zhuang Autonomous Region.The four drawings were respectively about the main equipment, the connection of equipments, the plane Layout of the digesting workshop and the three-dimensional layout of the digesting workshop.Keywords: alumina；Bayer process；digesting workshop；tubular digester .目录摘要:1前 言:5第一章、资源介绍及厂址和生产能力的选择与论证121.1资源介绍121.1.1资源供应方面121.1.2 从经济和工业布局方面考虑131.1.3 从能源供应及交通方面141.2生产能力的选择与论证141.3环境保护14第二章、生产方法，流程及技术参数的选择与论证152.1生产方法的选择152.2 工艺流程与主体设备的选择与论证16221 矿浆粒度162.2.2配

3、料172.2.3预脱硅192.2.4溶出202.2.5 赤泥沉降与洗涤242.2.6 晶种分解272.2.7 晶种分解工序技术条件及指标:312.2.8 产品过滤与分级312.2.9 产品氢氧化铝焙烧322.2.10母液蒸发和一水碳酸钠苛化35第3章 物料平衡计算363.1 主要生产技术指标363.2 物料平衡计算363.2.1 损失计算363.2.2循环溶液计算393.2.3浆液的稀释和沉降413.2.4 铝酸钠溶液的分解453.2.5 氢氧化铝浆液的沉降463.2.6 产品氢氧化铝的洗涤与焙烧473.2.7 苛化483.2.8 蒸发和苏打分离513.3 氧化铝物料小时流程表53第四章 高压溶出热平衡计算544.1 有关参数的确定544.1.1 原矿浆的比重与比热544.1.2 热平衡计算中有关参数的确定544.2 各级自蒸汽器自蒸发水量的计算554.3 各级预热器的热平衡计算564.4 换热器热负载的计算584.4.1 矿浆流量的确定584.4.2 热负载计算584.4.3 总的传热系数的确定594.5 各传热面积的计算59第五章 高压溶出车间设备选择与计算615.1 保温停留罐设

4、计计算615.1.1 保温罐个数615.1.2 溶出保温罐设计计算615.1.3 端盖的设计625.2 高压泵635.2.1 泵的流量的确定635.2.2 泵的压力的计算635.2.3 局部阻力645.2.4 整个输送系统总的阻力645.3 保温材料645.3.1 保温停留罐保温材料的计算645.4 保温材料的用量655.4.1 保温罐保温的计算65第六章 经济技术分析676.1成本核算的条件676.2劳动定员及经济效益686.2.1 劳动定员686.2.2经济效益计算68第七章 资源的回收利用及环境保护697.1资源的回收利用697.2环境保护707.2.1 环境保护的宗旨707.2.2水污染的防治717.2.3赤泥的堆存717.2.4本车间环保要求72后记73参考资料：74前 言:金属铝于1808年被发现,到1854年人们通过钠还原法仅获得几克金铝.1886年美国的霍尔和法国的埃鲁特同时发现了熔盐电解法制取金属铝生产工艺,1888年德国卡尔.拜耳发明了苛性碱化学浸出法提取氧化铝生产工艺、设备、效能以及规模的渐进世改进和发展,工业体系日趋完善,对世界文明和发展作出了重要贡献.但无论是

5、氧化铝生产工艺还是电解铝生产工艺,其核心技术仍然没有突破历经百年的技术原型,其生产过程仍然不能摆脱对一次资(能)源的高度依赖.铝现在一直成为有色金属生产、消费的主流，是需求量仅次于钢铁的第二大金属材料。铝具有重量轻、耐腐蚀、易导电、易延伸、外形美观等优点，广泛应用于包装、建筑、运输、电气和其他铝制品行业。过去消费集中在军工、航空航天、电力、机械等领域，现在正向建筑、交通运输及包装等行业转移，铝的应用范围越来越广泛。从目前至今后几年，由于能源和环保等方面的限制，特别是西方国家对铝的需求量将高于产量，如我国周边国家和地区一直靠进口铝来满足其需求，这样，未来几年，世界铝价将处于高位区。当前，我国经济高速增长也需要大量铝，铝的产销增长率高于同期我国国民经济的增长率。我国拉动内需，加强基础设施建设，增加对能源、交通、水利及公用设施的投资力度，必将增加对重要基础原材料铝的需求。而随着我国西部大开发战略的实施及消费结构的改变，我国的铝消费仍将处于高速增长阶段，所有这些，给我国氧化铝工业的发展提供了良好的机遇，市场发展前景非常广阔。1铝土矿资源及氧化铝生产、产品现状11我国铝土矿资源我国铝土矿资源储量

6、丰富，保有储量为228亿吨。主要分布在山西、贵州、河南、广西、山东五省区，储量21.l6亿吨，占全国总储量的92.48%。目前，世界己探明铝土矿资源储量360亿吨，其中几内亚90亿吨，澳大利亚60亿吨，巴西30亿吨，牙买加30亿吨，苏里南20亿吨，喀麦隆20亿吨中国23亿吨约居世界第五位。我国铝土矿资源的特点：（l）大型矿床少，己查明的306处矿床中储量在5000万吨以上的矿床仅有5个，多数储量在5002000万吨之间且有许多500万吨以下的小型矿床。（2）沉积型矿床多，坑采储量比重大，保有储量中 88为沉积型矿床，堆积型矿床11，红土风化壳型矿床仅占1，适合于露天开采的约占 30，介于露采和坑采之间的占 30，其余40为坑采矿。但多数沉积型矿床的矿体薄，缓倾斜月岩不稳定，开采难度大。（3）一水硬铝石型矿石为主是中国铝土矿的主要特点。在保有储量中，一水硬铝石型矿石占 99，这是一种高铝高硅的难溶矿石，矿石的铝硅比（A/S）低，溶出性能差，生产成本高。（4）我国铝土矿虽然资源丰富，但其中AS在47的储量占59.53即4.46亿吨，而A/S7的商品铝土矿仅占保有储量的 3305%，约为 2

7、467亿吨。我国氧化铝工业的发展是一部一水硬铝石生产氧化铝技术发展的历史。世界上除了原苏联等少数国家对一水硬铝石生产氧化铝有一定的研究外，西方氧化铝大国力一水硬铝石生产氧化铝基本没有进行过多少研究，他们的技术多适用于三水铝石之中。只有我们中国氧化铝工业五十年如一日地对一水硬铝石生产氧化铝开展了一步又一步的深入研究，实现了实践认识再实践再认识的飞跃，实现了从小到大，由弱到强的发展。另一方面，中国氧化铝工业采用混联法生产技术，历经几十年努力，在碱耗和氧化铝回收率两个方面取得了巨大进步。但是，混联法生产技术装备落后、工艺复杂、能耗高、成本高，对国内供不应求的市场和国际氧化铝低成本的冲击湿现出危机四伏、回天无力的局面。同时，原有工艺的大量废渣排放所造成的污染不但己成为一大公害，而且也与国家可持续发展的总体战略相悖。12我国铝土矿的开发利用现状全国己开发利用的矿区储量3.75亿吨，占 16.39。现己生产利用的矿区 59处，重点矿区 17处都有铝土生产能力 445万 ta,实际采矿量207万吨加上民采矿石，全国铝土矿年产量约 662万吨。到 1995年底全国己形成氧化铝年生产能力346万吨，年产

8、量220万吨。全国山东、郑州、山西、贵州、平果六大氧化铝生产基地最终可形成年产 615万吨的生产能力。我国目前的铝土矿开采均为“采富弃贫”的方法，尤其是近年来氧化铝厂成本高，经济效益下降，从而加剧了民采富矿的比例增大。13我国氧化铝工业现状国外氧化铝工业普遍以三水铝石和一水软铝石为原料, 采用拜耳法生产. 拜耳法用于处理高铝硅比的铝土矿, 流程简单、成本低、产品质量高, 其经济效果远比碱烧结法、联合法和酸法等其它方法为好. 用于处理易溶出的三水铝石型铝土矿时 拜耳法优点更是突出 全世界生产的氧化铝90%以上是用拜耳法生产的.拜耳法工艺自诞生一百多年来,其基本原理没有发生根本性的变化, 但在以下五个方面的技(1) 设备向大型化、 自动化、 节能化方向发展. 如大体积高压溶出器、大型的机械搅拌平底分解槽、大直径赤泥沉降槽、大面积降膜蒸发器的开发及应用. 设备的大型化使氧化铝厂向规模化、系列化方向发展,目前世界上最大的氧化铝厂是澳大利亚的格拉斯通厂, 氧化铝年生产能力为365万t. 该厂只有三组溶出器, 每组有两个蒸汽搅拌的立式溶出器, 即单系列产能在100万t以上. 其次是宾加拉氧化铝厂和

9、沃斯利厂, 年产能均为310万t. 全世界年产100万t以上的氧化铝厂的产能占总产能的50%.(2) 拜耳法工艺各过程的强化以及节能降耗技术. 能耗在氧化铝生产成本中占有较大比重, 降低能耗一直是降低氧化铝生产成本的主要措施之一. 目前国外氧化铝厂普遍采用大型高效节能设备, 改进工艺,强化生产, 防止设备结疤和利用二次能源来降低氧化铝生产能耗. 如间接加热强化溶出、高产出率种分过程、降膜蒸发技术、流态化焙烧、高效沉降等.通过强化各个过程, 使整体的循环效率和产出率大大提高, 节能降耗并降低成本.(3) 拜耳法生产过程中新型高效添加剂的采用. 如溶出添加剂、晶种分解过程添加剂、赤泥分离用高效絮凝剂等的研究开发. 各种新型高效的添加剂正得到越来越广泛的应用.(4) 对综合利用和环境保护的高度重视.对赤泥的综合处理及综合利用研究, 一直是氧化铝工业中的重点.(5) 氧化铝产品的质量的提高. 为了满足电解炼铝烟气干法净化及生产技术指标优化的需要, 国外氧化铝产品基本上为砂状氧化铝, 且氧化铝产品质量不断提高. 大量的研究集中在改善氧化铝产品的化学成分和物理性质, 以满足电解铝工业技术发展的更高需要.2、我国氧化铝工业的发展由于铝及铝合金具有许多优良性能，而且铝的资源丰富，因此铝工业自问世以来，在短短的一百多年间，获得了其它金属无与伦比的发展速度，到20世纪50年代中叶铝的产量已经超过铜而居于有色金属之首位，产量仅

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