本科畢業(yè)設(shè)計(jì)-年產(chǎn)110萬(wàn)噸氧化鋁石灰拜耳法溶出車(chē)間設(shè)計(jì)

江西理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：年產(chǎn)110萬(wàn)噸氧化鋁石灰拜耳法溶出車(chē)間設(shè)計(jì)

江西理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)冶金與化學(xué)工程學(xué)院冶金工程專(zhuān)業(yè)2009級(jí)（2013屆）班號(hào)題目：年產(chǎn)110萬(wàn)噸氧化鋁石灰拜耳法溶出車(chē)間設(shè)計(jì)原始依據(jù)(包括設(shè)計(jì)（論文）的工作基礎(chǔ)、研究條件、應(yīng)用環(huán)境、工作目的等)：在做畢業(yè)設(shè)計(jì)之前我們來(lái)到中鋁山西分公司80萬(wàn)噸氧化鋁廠進(jìn)行了一次實(shí)習(xí)，此次實(shí)習(xí)的目的之一就是為這次畢業(yè)設(shè)計(jì)打基礎(chǔ)，所以畢業(yè)設(shè)計(jì)也是參照中鋁山西分公司的實(shí)際情況進(jìn)行的。為了檢驗(yàn)我們對(duì)冶金專(zhuān)業(yè)知識(shí)的掌握程度和為了培養(yǎng)我們?cè)谝苯鸸こ填I(lǐng)域從事科學(xué)研究、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和管理工作等方面的能力，就對(duì)我們進(jìn)行工藝制定、工程設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)訓(xùn)練，使我們達(dá)到具有開(kāi)發(fā)新技術(shù)、新工藝及工業(yè)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)組織管理的能力。此次設(shè)計(jì)，可以使我們學(xué)生對(duì)國(guó)內(nèi)外的氧化鋁生產(chǎn)的先進(jìn)技術(shù)、工藝流程、主要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、工藝參數(shù)、設(shè)備結(jié)構(gòu)、設(shè)備連接、冶金計(jì)算、廠房布置等方面有個(gè)比較全面的了解和掌握，使我們學(xué)生真正達(dá)到冶金工程專(zhuān)業(yè)的目標(biāo)要求，成為合格的具備冶金工程專(zhuān)業(yè)素質(zhì)的合格人才。主要內(nèi)容和要求：（包括設(shè)計(jì)（研究）內(nèi)容、主要指標(biāo)與技術(shù)參數(shù)，并根據(jù)課題性質(zhì)對(duì)學(xué)生提出具體要求）：廠址及生產(chǎn)能力的選擇與說(shuō)明：由于學(xué)生是在中鋁山西分公司80萬(wàn)噸氧化鋁廠進(jìn)行實(shí)習(xí)的，所以畢業(yè)設(shè)計(jì)也是參照中鋁山西分公司的實(shí)際情況進(jìn)行的。因此，廠址的選擇、生產(chǎn)能力的設(shè)計(jì)都是以此為基礎(chǔ)來(lái)進(jìn)行的。生產(chǎn)方法和工藝流程的選擇與論證：生產(chǎn)方法、工藝流程的選擇必須有兩種以上的材料進(jìn)行對(duì)比、論證，然后選擇技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的結(jié)論，并繪制詳細(xì)的工藝流程圖，對(duì)其工藝過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)單的說(shuō)明。主要技術(shù)條件的選擇根據(jù)原材料來(lái)源、質(zhì)量、成分，確定合理經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)方法和工藝流程后，應(yīng)該選擇先進(jìn)的工藝技術(shù)條件和合理的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及產(chǎn)品的質(zhì)量要求等方案。全廠的物料平衡計(jì)算：要求列出物料收支平衡表。全廠的設(shè)備選型計(jì)算：以全年處理量為依據(jù)，計(jì)算設(shè)備的日處理量和小時(shí)處理量，算出各個(gè)工序所需設(shè)備的負(fù)荷、容量，確定設(shè)備的尺寸、規(guī)格以滿足生產(chǎn)的需要。每噸氧化鋁產(chǎn)品的成本計(jì)算;高壓溶出車(chē)間的工藝流程、工藝條件的選擇與論證：高壓溶出車(chē)間的選擇必須有兩種以上的方案進(jìn)行對(duì)比、論證，然后選擇技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的結(jié)論，并繪制詳細(xì)的工藝流程圖，對(duì)其工藝過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)單的說(shuō)明。高壓溶出車(chē)間的熱平衡計(jì)算;高壓溶出車(chē)間的設(shè)備選擇計(jì)算；圖紙要求：高壓溶出的主題設(shè)備圖一張（最好是三視圖）、車(chē)間的工藝流程圖一張、車(chē)間的設(shè)備連接圖一張、車(chē)間的平面布置圖一張。盡可能用CAD軟件繪圖。翻譯一篇與本課題密切相關(guān)的外文資料。日程安排：第3-5周：進(jìn)工廠實(shí)習(xí);第6-7周：收集原始資料，查閱文獻(xiàn)資料，翻譯外文資料，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告：第8-9周：冶金計(jì)算及設(shè)備選擇計(jì)算；第10-14周：圖紙繪制及論文撰寫(xiě)；第15周：畢業(yè)答辯主要參考文獻(xiàn)：[1]畢詩(shī)文.氧化鋁生產(chǎn)工藝[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2006，112～130.[2]付高峰等.氧化鋁生產(chǎn)知識(shí)問(wèn)答[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2007，12～25.[3]A.A.阿格拉諾夫斯基等[蘇]沈陽(yáng)鋁鎂設(shè)計(jì)院氧化鋁專(zhuān)業(yè)組譯.氧化鋁生產(chǎn)生產(chǎn)手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1974，103～120.[4]H.A.特洛依茨基[蘇]，白楊譯.氧化鋁工藝計(jì)算[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1977，114～128.[5]吳金水.拜耳法與混聯(lián)法氧化鋁生產(chǎn)工藝物料平衡計(jì)算[M].北京：冶金工業(yè)出版社,2002，5～45.[6]楊重愚.輕金屬冶金學(xué)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1991，21～48.[7]郭年祥.化工過(guò)程及設(shè)備.北京：冶金工業(yè)出版社，2007，32～78.指導(dǎo)教師（簽字）：年月日注：本表可自主延伸，各專(zhuān)業(yè)根據(jù)需要調(diào)整。江西理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告冶金與化學(xué)工程學(xué)院冶金工程專(zhuān)業(yè)2009級(jí)（2013屆）班號(hào)題目：年產(chǎn)110萬(wàn)噸氧化鋁石灰拜耳法溶出車(chē)間設(shè)計(jì)（原料二）本課題來(lái)源及研究現(xiàn)狀：我國(guó)鋁工業(yè)是上世紀(jì)中葉發(fā)展起來(lái)的，目前我國(guó)氧化鋁產(chǎn)量和品種不段增加，質(zhì)量日益提高，在生產(chǎn)技術(shù)上取得了一系列重要成就，但是我國(guó)氧化鋁工業(yè)從整體上與世界先進(jìn)水平相比，還有一定的差距，主要表現(xiàn)在技術(shù)裝備水平和某些主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)上。如生產(chǎn)過(guò)程的能耗高和生產(chǎn)率低，氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量不是很高，因此本設(shè)計(jì)根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況，采用國(guó)外較先進(jìn)的技術(shù)。如用管道化壓煮代替高壓溶出罐，采用多級(jí)自蒸發(fā)，多級(jí)預(yù)熱的管道化溶出，提高了溶出溫度，縮短了溶出時(shí)間，提高了回收率，減輕了蒸發(fā)負(fù)擔(dān)，降低了能耗；再如采用先進(jìn)的閃速焙燒氫氧化鋁技術(shù)，其節(jié)能，且自動(dòng)化程度高，維護(hù)檢修容易，占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。還引進(jìn)一些大型高效設(shè)備，氧化鋁生產(chǎn)裝備普遍向大型化發(fā)展，以減少設(shè)備散熱面積，降低熱損失，提高設(shè)備效率[1-4]。我國(guó)氧化鋁工業(yè)經(jīng)過(guò)20年，特別是近十年的科技進(jìn)步，技術(shù)水平和裝備水平已大大提高，主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)已得到優(yōu)化，與世界先進(jìn)氧化鋁工業(yè)的差距已明顯縮小，但礦石資源明顯貧化、能源仍相對(duì)高、產(chǎn)品質(zhì)量不能滿足電解鋁要求等可持續(xù)發(fā)展的問(wèn)題已經(jīng)日趨明顯?，F(xiàn)在我國(guó)氧化鋁生產(chǎn)方面的技術(shù)已經(jīng)達(dá)到比較先進(jìn)的水平，但是氧化鋁生產(chǎn)降低能耗、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、減少環(huán)境污染等方面的技術(shù)還需要進(jìn)一步提高的，況且我國(guó)的生產(chǎn)技術(shù)水平與國(guó)外還有一定的差距，所以我還得進(jìn)一步提高自己，要走在世界的先進(jìn)行列。我國(guó)氧化鋁工業(yè)界應(yīng)更系統(tǒng)全面地認(rèn)識(shí)和研究我國(guó)的鋁土礦資源，加快開(kāi)發(fā)應(yīng)用可處理我國(guó)中低品位一水硬鋁石礦資源的新工藝、新技術(shù)，擴(kuò)大國(guó)內(nèi)外可經(jīng)濟(jì)利用的鋁資源量，進(jìn)行高效、節(jié)能、清潔的氧化鋁生產(chǎn)，是我國(guó)的鋁土礦資源的利用和氧化鋁工業(yè)可持續(xù)發(fā)展[8-11]。隨著中國(guó)氧化鋁產(chǎn)能的迅速擴(kuò)張，鋁土礦的需求也大幅增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2006年～2010年間，中國(guó)對(duì)鋁土礦需求的年均增長(zhǎng)率將達(dá)到22%。根據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(USGS)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)目前鋁土礦已探明的儲(chǔ)量為7億噸，按照目前對(duì)鋁土礦的需求狀況，能維持約20年的生產(chǎn)。近年來(lái)，隨著我國(guó)改革開(kāi)放的不斷深入，經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步快速的發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)氧化鋁的需求大幅度增長(zhǎng)。這就要求我國(guó)的氧化鋁工業(yè)重新調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，既適應(yīng)日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求，又要科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、合理地配置使用資源，促進(jìn)我國(guó)鋁工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。我國(guó)有豐富的鋁土礦資源，其儲(chǔ)量為23億噸，排名居世界第6位，80%以上屬于A/S<8的中低品位礦。我國(guó)的鋁土礦99%屬于高鋁、高硅、低鐵、低鋁硅比的一水硬鋁石型鋁土礦，耐磨難溶，一般需要在較高的溫度、堿液濃度和較高的壓力下才能溶出，而且溶出時(shí)間較長(zhǎng)，較難處理。改良石灰拜耳法生產(chǎn)氧化鋁新工藝就是在拜耳法生產(chǎn)工藝中添加較常規(guī)拜耳法適當(dāng)過(guò)量的石灰添加劑，選擇適宜的工藝條件，使得其脫硅產(chǎn)物主要生成為水合鋁硅酸鈣(水化石榴石)，在堿耗允許的前提下采用純拜耳法流程生產(chǎn)氧化鋁，建設(shè)投資少，大幅度降低了生產(chǎn)能耗，生產(chǎn)成本，產(chǎn)品質(zhì)量高，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)。選石灰拜耳法生產(chǎn)氧化鋁工藝設(shè)計(jì)作為畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題，通過(guò)此課題使我們對(duì)氧化鋁生產(chǎn)工藝流程、主要技術(shù)指標(biāo)、冶金計(jì)算、冶金設(shè)備等實(shí)際生產(chǎn)情況得以全面的了解和掌握，同時(shí)可以對(duì)我們的專(zhuān)業(yè)課進(jìn)行系統(tǒng)的考察，為以后從事氧化鋁行業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。課題研究目標(biāo)、內(nèi)容、方法和手段：目標(biāo)：通過(guò)用石灰拜耳法處理中鋁山西分公司鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的設(shè)計(jì)，使我們更深了解氧化鋁的生產(chǎn)方法、工藝流程、主要技術(shù)條件、冶金設(shè)備、國(guó)內(nèi)外氧化鋁生產(chǎn)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)等實(shí)際情況[1]，使我們成為符合氧化鋁生產(chǎn)的合格的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才。針對(duì)目前國(guó)內(nèi)外氧化鋁現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，本畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容、方法和手段如下：(1)地址及生產(chǎn)能力的選擇與說(shuō)明：由于學(xué)生是在中鋁山西分公司80萬(wàn)噸氧化鋁廠進(jìn)行的實(shí)習(xí)，所以其畢業(yè)設(shè)計(jì)也是根據(jù)中鋁山西分公司的實(shí)際情況進(jìn)行的，因此，廠址的選擇、生產(chǎn)能力的設(shè)計(jì)都是以此基礎(chǔ)來(lái)進(jìn)行的。(2)生產(chǎn)方法和工藝流程的選擇與論證：生產(chǎn)方法、工藝流程的選擇必須有兩種以上的材料進(jìn)行對(duì)比、論證，然后選擇技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的結(jié)論，并繪制詳細(xì)的工藝流程圖，對(duì)其工藝過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)單的說(shuō)明。(3)主要技術(shù)條件的選擇根據(jù)原材料來(lái)源、質(zhì)量、成分，確定合理經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)方法和工藝流程后，應(yīng)該選擇先進(jìn)的工藝技術(shù)條件和合理的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及產(chǎn)品的質(zhì)量要求等方案。（4）全廠的物料平衡計(jì)算：要求列出物料收支平衡表（5）全廠的設(shè)備選型計(jì)算：以年處理為依據(jù)，計(jì)算設(shè)備的日處理量和小時(shí)處理量，算出個(gè)工序所需設(shè)備的負(fù)荷、容量，確定設(shè)備的尺寸、規(guī)格以滿足生產(chǎn)的需要。（6）每噸氧化鋁產(chǎn)品的成本計(jì)算：（7）高壓溶出車(chē)間的工藝流程、工藝條件的選擇與論證：高壓溶出車(chē)間的選擇必須有兩種以上的方案進(jìn)行對(duì)比、論證，然后選擇技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的結(jié)論，并繪制詳細(xì)的工藝流程圖，對(duì)其工藝過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)單的說(shuō)明。（8）高壓溶出車(chē)間的熱平衡計(jì)算；（9）高壓溶出車(chē)間的設(shè)備選擇計(jì)算；（10）圖紙要求：高壓溶出的主體設(shè)備圖一張（最好是三視圖）、車(chē)間的工藝流程圖一張、車(chē)間的設(shè)備連接圖一張、車(chē)間的平面布置圖一張,盡可能用CAD軟件繪圖。（11）翻譯一篇與本課題密切相關(guān)的外文資料。設(shè)計(jì)（論文）提綱及進(jìn)度安排：第3-5周：進(jìn)工廠實(shí)習(xí);第6-7周：收集原始資料，查閱文獻(xiàn)資料，翻譯外文資料，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告：第8-9周：冶金計(jì)算及設(shè)備選擇計(jì)算；第10-14周：圖紙繪制及論文撰寫(xiě)；第15周：畢業(yè)答辯主要參考文獻(xiàn)：[1]XuJin,SupplyandDemandofChinaAluminum(R).China&AsiaAiuminiumMarkets'99,20-21May,Beijing,[2]顧松青等.我國(guó)鋁工業(yè)現(xiàn)狀及邁人21世紀(jì)對(duì)策[A].中國(guó)有色金屬學(xué)會(huì)第三屆學(xué)術(shù)會(huì)議論文集,1997.[3]沈賢春，馬志成.論自焙鋁電解槽技術(shù)改造[J].輕金屬，1998（1l），24-28.[4]畢詩(shī)文主編，氧化鋁生產(chǎn)工藝，北京；化學(xué)工業(yè)出版社，2006.1[5]沈陽(yáng)鋁鎂設(shè)計(jì)研究院石灰拜耳法生產(chǎn)氧化鋁新工藝研究[Z]，1992.[6]中州分公司.2004年生產(chǎn)技術(shù)年報(bào)[Z].[7]河南分公司.2006年7月生產(chǎn)技術(shù)月報(bào)[Z].[8]畢詩(shī)文.氧化鋁生產(chǎn)工藝[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2006，112～130.[9]付高峰等.氧化鋁生產(chǎn)知識(shí)問(wèn)答[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2007，12～25.[10]A.A.阿格拉諾夫斯基等[蘇]沈陽(yáng)鋁鎂設(shè)計(jì)院氧化鋁專(zhuān)業(yè)組譯.氧化鋁生產(chǎn)生產(chǎn)手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1974，103～120.[11]H.A.特洛依茨基[蘇]，白楊譯.氧化鋁工藝計(jì)算[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1977，114～128.[12]吳金水.拜耳法與混聯(lián)法氧化鋁生產(chǎn)工藝物料平衡計(jì)算[M].北京：冶金工業(yè)出版社,2002，5～45.[13]楊重愚.輕金屬冶金學(xué)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1991，21～48.[14]郭年祥.化工過(guò)程及設(shè)備.北京：冶金工業(yè)出版社，2007，32～78.[15]尹中林，李新華，范衛(wèi)東.石灰拜耳法新工藝及其應(yīng)用前景[C].第四屆全國(guó)輕金屬冶金學(xué)術(shù)會(huì)議論文集,150.[16]陳學(xué)森.論提高我國(guó)氧化鋁的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力[J].綜述與專(zhuān)論，2000年8月第4期.[17]王平升，賈海龍.我國(guó)氧化鋁工業(yè)可持續(xù)發(fā)展探討[J].輕金屬，2004（11）：3.[18]尹中林，顧松青，秦正.發(fā)展我國(guó)氧化鋁工業(yè)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題[J].輕金屬，2001，（8）：9.[19]姜躍華.氧化鋁生產(chǎn)新工藝、新技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[J].輕金屬，2007，（2）：11.[20]趙福輝,蘆東./kns50/detail.aspx?dbname=%e4%b8%ad%e5%9b%bd%e6%9c%9f%e5%88%8a%e5%85%a8%e6%96%87%e6%95%b0%e6%8d%ae%e5%ba%93&filename=QJSS200005003&filetitle=%e6%8b%9c%e8%80%b3%e6%b3%95%e4%b8%80%e6%ac%a1%e6%b4%97%e6%b6%a4%e6%b2%89%e9%99%8d%e6拜耳法一次洗滌沉降槽運(yùn)轉(zhuǎn)周期縮短的原因分析及應(yīng)對(duì)措施[J].輕金屬,2000,(05)：52～65.[22]張東波,王鈞,鄭敏.試論入世對(duì)中國(guó)氧化鋁工業(yè)的影響[J].輕金屬,2003,(07)：27～34.[16]吳鋼,閆晉鋼.加快分析技術(shù)進(jìn)步支持鋁工業(yè)發(fā)展創(chuàng)新[J].輕金屬,2003,(07)：18～23.[23]李春潮,呂子劍./kns50/detail.aspx?dbname=%e4%b8%ad%e5%9b%bd%e6%9c%9f%e5%88%8a%e5%85%a8%e6%96%87%e6%95%b0%e6%8d%ae%e5%ba%93&filename=YSXK200402011&filetitle=%e9%ab%98%e5%b2%ad%e7%9f%b3%e4%b8%8e%e4%b8%80%e6%b0%b4%e7%a1%ac%e9%93%9d%e7%9f%b3%e5高嶺石與一水硬鋁石反浮選分離藥劑研究[J].有色金屬(選礦部分),2004,(02)：25～31.[25]郭鍵,任愛(ài)軍,方啟學(xué),胡永平./kns50/detail.aspx?dbname=%e4%b8%ad%e5%9b%bd%e6%9c%9f%e5%88%8a%e5%85%a8%e6%96%87%e6%95%b0%e6%8d%ae%e5%ba%93&filename=ZYXZ200101027&filetitle=%e4%b8%80%e6%b0%b4%e7%a1%ac%e9%93%9d%e7%9f%b3%e5%9e%8b%e9%93%9d%e5%9c%9f%e7%9f%bf%e9一水硬鋁石型鋁土礦鋁硅浮選分離的溶液化學(xué)[J].中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào),2001,(01)：27～36.指導(dǎo)教師審核意見(jiàn)：指導(dǎo)教師（簽字）：年月日注：本表可自主延伸摘要本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)年產(chǎn)110萬(wàn)噸氧化鋁的工廠，以山西鋁廠的鋁土礦（一水硬鋁石）為原料進(jìn)行生產(chǎn)。其生產(chǎn)方法是采用目前工藝流程最簡(jiǎn)單、綜合能耗較低的拜耳法，其生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)采用目前國(guó)內(nèi)較為先進(jìn)的高壓溶出工藝。根據(jù)所學(xué)的理論知識(shí)并相關(guān)的工廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)資料，進(jìn)行了各項(xiàng)冶金計(jì)算，如全廠物料平衡、全廠設(shè)備選擇、高壓溶出車(chē)間的設(shè)備選擇計(jì)算、高壓溶出工藝流程與技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件的選擇論證及高壓溶出車(chē)間熱平衡，并進(jìn)行了廠址和生產(chǎn)的選擇與論證，生產(chǎn)110萬(wàn)噸氧化鋁產(chǎn)品的輔助材料單耗和成本計(jì)算，最后繪制了有關(guān)的圖紙。關(guān)鍵詞：拜耳法；石灰；氧化鋁；鋁酸鈉溶液； ABSTRACTThisgraduationprojectdutyistodesignfactoryof1100，000tonspre-yearalumina.ItisadoptedatpresentBayertechnicalprocessmethod,whichhaspropertiesofsimpleprocess,lowcomprehensiveenergyconsumption.Thedesignusesmoreadvancedtechnologyofindirectheatinghighpressuretodissolvethecraft,carriesontheproductiontotaketheShanxiCounty’sbauxiteastherawmaterial.Accordingtotheorykonwledgeandunionrelatedplantproductiondatamaterial,eachmetallurgycalculationwascarriedon,liketheentirefactorymassblance,theentirefactoryequipmentchoice,theequipmentchoicecalculationofthehighpressuredissolutionplant,thehighpressuredisslovesthetechnicalprocessandthetechnologycurrenteconomicconditionchoiceproofandthehighpressuredissolutionplantheatcalculation,choiceandproofofthefactorysiteandtheproductionmethod.Thetonaluminaproductoriginalauxiliarymaterialconsumptionandcostwascalculated.Finally,therelatedblueprintwasdrawnup.Keyword:Bayer-procss;Lime;Alumina;Sodiumaluminate;目錄第一章概述 小論文年產(chǎn)110萬(wàn)噸氧化鋁石灰拜耳法溶出車(chē)間設(shè)計(jì)(江西理工大學(xué)冶金與化工學(xué)院，江西贛州341000)摘要:此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)年產(chǎn)110萬(wàn)噸氧化鋁的工廠，以山西鋁廠的鋁土礦（一水硬鋁石）為原料進(jìn)行生產(chǎn)。其生產(chǎn)方法是采用目前工藝流程最簡(jiǎn)單、綜合能耗較低的拜耳法，其生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)采用目前國(guó)內(nèi)較為先進(jìn)的高壓溶出工藝。根據(jù)所學(xué)的理論知識(shí)并相關(guān)的工廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)資料，進(jìn)行了各項(xiàng)冶金計(jì)算，如全廠物料平衡、全廠設(shè)備選擇、高壓溶出車(chē)間的設(shè)備選擇計(jì)算、高壓溶出工藝流程與技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件的選擇論證及高壓溶出車(chē)間熱平衡，并進(jìn)行了廠址和生產(chǎn)的選擇與論證，生產(chǎn)110萬(wàn)噸氧化鋁產(chǎn)品的輔助材料單耗和成本計(jì)算，最后繪制了有關(guān)的圖紙。關(guān)鍵字:拜耳法，高壓溶出，石灰，氧化鋁，鋁酸鈉溶液；ABSTRACT:Thisgraduationprojectdutyistodesignfactoryof1100，000tonspre-yearalumina.ItisadoptedatpresentBayertechnicalprocessmethod,whichhaspropertiesofsimpleprocess,lowcomprehensiveenergyconsumption.Thedesignusesmoreadvancedtechnologyofindirectheatinghighpressuretodissolvethecraft,carriesontheproductiontotaketheShanxiCounty’sbauxiteastherawmaterial.Accordingtotheorykonwledgeandunionrelatedplantproductiondatamaterial,eachmetallurgycalculationwascarriedon,liketheentirefactorymassblance,theentirefactoryequipmentchoice,theequipmentchoicecalculationofthehighpressuredissolutionplant,thehighpressuredisslovesthetechnicalprocessandthetechnologycurrenteconomicconditionchoiceproofandthehighpressuredissolutionplantheatcalculation,choiceandproofofthefactorysiteandtheproductionmethod.Thetonaluminaproductoriginalauxiliarymaterialconsumptionandcostwascalculated.Finally,therelatedblueprintwasdrawnup.Keywords:Bayer-procss;Lime;Alumina;Sodiumaluminate;引言當(dāng)前氧化鋁生產(chǎn)大部分以鋁土礦為原料，生產(chǎn)方法只要是拜耳法，因?yàn)榇朔椒梢越档拖摹⑻岣邉趧?dòng)生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本且產(chǎn)品質(zhì)量佳。氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的提高，主要是由于工藝過(guò)程不斷完善的結(jié)果。例如在拜耳法生產(chǎn)中采用管道化溶出代替高壓溶出進(jìn)行鋁土礦的溶出，用流態(tài)化煅燒代替回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行氫氧化鋁的煅燒，在母液蒸發(fā)中采用在氧化鋁生產(chǎn)成本中占有相當(dāng)大的比重，降低能耗仍是當(dāng)前氧化鋁生產(chǎn)中的重大任務(wù)?，F(xiàn)在我國(guó)氧化鋁生產(chǎn)方面的技術(shù)已經(jīng)達(dá)到比較先進(jìn)的水平，但是氧化鋁生產(chǎn)降低能耗、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、減少環(huán)境污染等方面的技術(shù)還需要進(jìn)一步提高的，況且我國(guó)的生產(chǎn)技術(shù)水平與國(guó)外還有一定的差距，所以我們還得進(jìn)一步提高自己。加快開(kāi)發(fā)應(yīng)用可處理我國(guó)中低品位一水硬鋁石礦資源的新工藝、新技術(shù)，擴(kuò)大國(guó)內(nèi)外可經(jīng)濟(jì)利用的鋁資源量，進(jìn)行高效、節(jié)能、清潔的氧化鋁生產(chǎn)，使我國(guó)的鋁土礦資源的利用和氧化鋁工業(yè)可持續(xù)發(fā)展。我國(guó)氧化鋁發(fā)展還應(yīng)積極開(kāi)拓海外市場(chǎng)，開(kāi)發(fā)占領(lǐng)海外鋁土礦資源，保障我國(guó)氧化鋁持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。并應(yīng)適度減少國(guó)內(nèi)氧化鋁廠數(shù)量，擴(kuò)大企業(yè)規(guī)模，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，提高資源綜合利用水平，這樣國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中處于有利地位，才能成為氧化鋁生產(chǎn)強(qiáng)國(guó)[8-11]。由于鋁及鋁合金具有許多優(yōu)良的性能，而且鋁的資源又很豐富，因此，鋁工業(yè)自問(wèn)世以來(lái)發(fā)展十分迅速。1890~1990年，全世界金屬鋁的總產(chǎn)量約為2.8萬(wàn)噸，到20世紀(jì)50年代中葉，鋁的產(chǎn)量已超過(guò)銅而居有色金屬之首，僅次于鋼鐵。1990年世界原鋁產(chǎn)量超過(guò)1600萬(wàn)噸（此外，還有占鋁消耗量20%左右的再生鋁），約占世界有色金屬總產(chǎn)量的40%。而2005年世界原鋁產(chǎn)量達(dá)到3189萬(wàn)噸。冰晶石-氧化鋁熔體電解仍然是目前工業(yè)生產(chǎn)金屬鋁的唯一方法，所以鋁生產(chǎn)包括從鋁礦石生產(chǎn)氧化鋁以及電解鋁兩個(gè)主要過(guò)程。每生產(chǎn)1噸金屬鋁消耗近2噸氧化鋁。因此，隨著電解鋁的迅速增長(zhǎng)，氧化鋁生產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展起來(lái)。生產(chǎn)方法及工藝流程的選擇氧化鋁的生產(chǎn)方法，可以分堿法、酸法、酸堿聯(lián)合法和熱法，現(xiàn)在幾乎全的氧化鋁廠都采用堿法生產(chǎn)。堿法又分為拜耳法、燒結(jié)法、聯(lián)合法等多種工藝流程。拜耳法是直接利用含有大量游離氫氧化鋁的循環(huán)母液處理鋁土礦，以溶出其中的氧化鋁而獲得鋁酸鈉溶液，鋁酸鈉溶液加晶種分解后，氧化鋁以氫氧化鋁的形式析出，種分母液經(jīng)過(guò)種分濃縮后返回重新用于溶出鋁土礦。氧化鋁生產(chǎn)方法的選擇，主要是根據(jù)鋁土礦的品位，技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理以及礦物類(lèi)型等。國(guó)外氧化鋁廠所用礦石品位普遍較高，礦石鋁硅比大部分都在10以上，多為易溶的三水鋁石，山西礦石類(lèi)型大都為難容的一水硬鋁石，用拜耳法生產(chǎn)時(shí)，對(duì)礦石的品位要求比較高，現(xiàn)在我國(guó)拜耳法生產(chǎn)氧化鋁必須添加石灰。拜耳法工藝流程實(shí)質(zhì)包括溶出、稀釋、分解、蒸發(fā)四個(gè)主要工序在內(nèi)的循環(huán)過(guò)程，除以上工序外，還有礦石的破碎細(xì)磨過(guò)程、赤泥渣和氫氧化鋁的分解洗滌過(guò)程，氫氧化鋁的焙燒過(guò)程和碳酸鈉苛化過(guò)程等[18-20]。拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的工藝流程見(jiàn)下圖1所示： 補(bǔ)充苛性堿 鋁土礦破碎破碎石灰濕磨濕磨溶出溶出沉降分離稀釋礦漿稀釋溶出礦漿沉降分離稀釋礦漿稀釋赤泥洗滌葉濾 粗液稠濃赤泥漿 熱水赤泥洗滌葉濾晶種分解 精液晶種分解石灰乳赤泥洗液石灰乳 堆場(chǎng)苛化苛化沉降分離氫氧化鋁漿液沉降分離溶解蒸發(fā)母液溶解蒸發(fā)晶種氫氧化鋁洗滌分離Na2CO3·H2ONa2CO3·H2O洗滌分離 洗滌 結(jié)晶氫氧化鋁煅燒 循環(huán)母液煅燒 氧化鋁 圖3-1拜耳法生產(chǎn)氧化鋁工藝流程圖全場(chǎng)物料平衡計(jì)算表1鋁土礦及石灰（%）成分項(xiàng)目Al2O3SiO2Fe2O3CaO灼減其他CO2總計(jì)附水鋁土礦(%)58.256.1216.780.0912.584.750.63100.002.00石灰(%)2.323.781.5786.252.953.13100.008.00全場(chǎng)物料流量平衡計(jì)算結(jié)果如下：表2年產(chǎn)110萬(wàn)噸氧化鋁廠全廠物料流量編號(hào)物料名稱日流量（T）小時(shí)流量(T)每噸產(chǎn)品消耗物料量(T)1鋁土礦6879.43286.642.282722石灰665.6127.730.220863補(bǔ)充堿液928.1038.670.307964循環(huán)母液37392.471558.0212.40755原礦漿46586.301941.1015.438186溶出液34076.951419.8711.307357苛化堿液708.2829.510.235028棄赤泥4014.79167.281.332189氫氧化鋁附液526.2821.930.1746310分離底流附液44647.101860.3014.8147211赤泥洗水26946.751122.788.9414212赤泥一次洗液31133.071297.2110.3305213分離赤泥洗液1690.5970.440.5609714種分母液44647.101860.3014.8147215加入晶種33716.211404.8433716.2116精液47618.101984.0915.8005517氫氧化鋁洗水5627.30234.471.8672318氫氧化鋁洗液5582.21232.591.8522819焙燒氫氧化鋁4469.25186.221.4829820蒸發(fā)水量12773.95532.254.2386321碳酸鈉4882全場(chǎng)設(shè)備選擇計(jì)算根據(jù)全場(chǎng)物料平衡計(jì)算結(jié)果，對(duì)全場(chǎng)主要設(shè)備進(jìn)行了選型計(jì)算，主要包括破碎和磨礦工序，溶出稀釋工序，赤泥沉降分離和洗滌工序，晶種分解工序，母液蒸發(fā)工序，產(chǎn)品焙燒工序，礦石和產(chǎn)品的貯存等生產(chǎn)環(huán)節(jié)的選型與計(jì)算。全場(chǎng)設(shè)備計(jì)算的結(jié)果見(jiàn)下表3所示：表3全廠主要設(shè)備一覽表編號(hào)設(shè)備名稱設(shè)備規(guī)格設(shè)備產(chǎn)能設(shè)備利用率設(shè)備臺(tái)數(shù)1破碎機(jī)1200×1000M200tt/n.臺(tái)52格子磨Φ2.7×3.6M20tt/n.臺(tái)0.9123預(yù)脫硅槽Φ8×15M0.95444溶出器Φ3×13.5M0.95445沉降槽Φ35×7.7M0.26m3/h.m20.9586洗滌槽Φ35×7.7M0.26m3/h.m20.95177葉濾機(jī)Φ1.3.1×3.58M0.66m3/h.m20.9298板式熱交換器換熱面積66M20.8379分解槽Φ12.2×30.5M0.955310轉(zhuǎn)筒過(guò)濾機(jī)過(guò)濾面積40M24911五交降膜蒸發(fā)器換熱面積1500m243.08t/h.臺(tái)0.87612閃速熔燒爐KHT型80kg/h.m20.9413鋁土礦儲(chǔ)槽40×20×10M1300t/d214氫氧化鋁儲(chǔ)倉(cāng)100×50×5M215氧化鋁儲(chǔ)倉(cāng)1000T75．噸產(chǎn)品氧化鋁成本的估算噸產(chǎn)品成本計(jì)算見(jiàn)下表4所示：表4噸產(chǎn)品成本估算一覽表消耗物名稱噸氧化鋁耗量單價(jià)共計(jì)（元）鋁土礦2.28272噸140.36元/噸320.40石灰石0.22086噸70.03元/噸15.46苛性堿0.308噸900元/噸277.2新水8.403噸0.90元/噸7.56主要能料（重油、焦?fàn)t氣、煤等）967.05蒸汽2.59噸16.5元/噸42.74電330度0.5元/度165壓縮空氣1600立方米0.015元/立方米24輔助材料41工資8過(guò)濾綢17葉濾綢7其它費(fèi)用（包括折舊費(fèi)、運(yùn)輸費(fèi)、培訓(xùn)費(fèi)、稅收、活動(dòng)經(jīng)費(fèi)）9企業(yè)管理費(fèi)3商品氧化鋁成本1999.816.結(jié)論經(jīng)過(guò)論證分析，選擇了石灰拜耳法工藝流程，改工藝技術(shù)成熟，適合處理一水硬鋁石型鋁土礦，且環(huán)境污染小，經(jīng)濟(jì)高效。高溫高壓可以強(qiáng)化溶出，提高循環(huán)效率，降低總能耗，提高循環(huán)母液堿濃度可以提高循環(huán)效率，但同時(shí)蒸發(fā)水量的增加，導(dǎo)致總熱耗的增加，降低溶出苛性比值也可以提高循環(huán)效率并降低總能耗，但平均溶出速度卻顯著減小。這些利弊在高溫高壓溶出條件下可以得到較好的解決。按混礦計(jì)算氧化鋁回收率72.26%，說(shuō)明本設(shè)計(jì)方案可行。7.參考文獻(xiàn)[1]畢詩(shī)文.氧化鋁生產(chǎn)工藝[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2006，112～130.[2]付高峰等.氧化鋁生產(chǎn)知識(shí)問(wèn)答[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2007，12～25.[3]A.A.阿格拉諾夫斯基等[蘇]沈陽(yáng)鋁鎂設(shè)計(jì)院氧化鋁專(zhuān)業(yè)組譯.氧化鋁生產(chǎn)生產(chǎn)手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1974，103～120.[4]H.A.特洛依茨基[蘇]，白楊譯.氧化鋁工藝計(jì)算[M]