氧化铝生产物料平衡计算样本.docx

1、氧化铝生产物料平衡计算样本 物料平衡计算为了便于计算，物料平衡计算按生产1吨氧化铝为基准进行。3.1 主要生产技术指标1） 产品为一级品氧化铝（国标）：Al2O3不低于98.6%，本设计取：Al2O3为99%2） 铝土矿的化学组成（%） Al2O3 Fe2O3 SiO2 TiO2 CO2 灼减 其它 合计 水分 65.86 6.17 6.96 3.19 1.36 14.58 1.88 100 2.883） 石灰的化学组成（%）CaOT CO2 其他 合计 83.60 6.05 10.35 1004） 氧化铝实际溶出率：86.26%，总回收率取：84%5） 石灰添加量占干铝土矿量的8%6） 碱耗

2、：58 补碱组成（g/L）Na2Ok Na2Oc CO2 密度：1440 /m3438.8 7.2 5.1 7） 循环母液的组成（g/L）Na2Ok Al2O3 Na2Oc CO2 Na2OT 密度：1.348 g/3230 118.2 20 14.2 250 = 3.28） 铝酸钠溶液组成（g/L）Na2Ok Al2O3 Na2Oc CO2 密度：1303 kg/m3 150 170.17 17.58 12.48 =1.459） 沉降分离槽底流L/S =3.0，末次洗涤槽底流 L/S =1.210）弃赤泥液相中Na2O的含量（浓度）：3.693g/L11）溶出后的赤泥的A/S=1.3， N/

3、S=0.312）溶出过程浓缩率：8%13）晶种分解中种子比为3.0，种子附水率为20%，分离后氢氧化铝浆液的L/S =1.014）氢氧化铝洗涤水的消耗量为0.51.0吨/吨-AH，氢氧化铝滤饼的含水量为7.0%15）蒸发中，Na2CO3H2O带走的循环母液量为30%16）苛化时的石灰数量为化学反应计算量的125%；苛化率为90%3.2 物料平衡计算3.2.1 损失计算根据原始数据，该铝土矿的铝硅比A/S65.866.969.46，故理论溶出率理 100%100%89.43%实际溶出率实 100%100%86.26%因总回收率比实际溶出率低，故本次设计的实际的总回收率取84%。在氧化铝的产出率为

4、84.0%的条件下，如果制取1吨含有990公斤成品氧化铝，则需要：990（0.840.6586）1789.51kg干铝土矿其中应含有氧化铝：1789.5165.86%1178.57kg因而，氧化铝的总损失量：1178.57990188.57kg其中，破碎及储存时氧化铝的损失量为生产一吨氧化铝所需的总Al2O3量的0.2%。即 为：0.2%1178.572.36kg 相当与损失干铝土矿：2.3665.86%3.58kg则进入湿磨工序的干土矿：1789.513.581785.93kg干石灰量为：1785.938%142.87kg湿磨过程中Al2O3的损失与破碎时相同，即只有：0.21178.57k

5、g相当于铝土矿为2.3665.86%3.58kg则送溶出的原矿浆矿石量为：1785.933.581782.35kg送溶出的铝土矿中含， kg： Al2O3 ： 1782.350.65861173.85Fe2O3 ： 1782.350.0617109.97SiO2 ： 1782.350.0696124.05TiO2 ： 1782.350.031956.86CO2 ： 1782.350.013624.24灼减 ： 1782.350.1458259.87其它： 1782.350.018833.51 合计： 1782.35附着水： 1782.350.028851.33而送溶出的石灰中含， kg：CaO

6、： 142.870.8360119.440CO2： 142.870.06058.64其它： 142.870.103514.79总计： 142.87表3.1 Al2O3和Na2O的损失量损失项目Al2O3Na2O（公斤）占铝土矿中%公 斤破碎及储存0.202.36/湿磨0.202.361.00赤泥不溶解形式13.68161.2737.22赤泥溶解形式0.303.533.38水解0.505.89/分解0.252.956.24蒸发及析出苏打0.172.004.10石灰乳渣0.303.534.03焙烧0.404.712.03合计16.00188.5758需要加入的苛性碱为：58（438.87.2）0.

7、130 或0.1301440187.20kg苛性碱带入， kg ： Na2O ： 58kg CO2： 5.10.1300.66kg H2O（按差值计）：187.20580.66128.54kg 赤泥的组成， kg：Al2O3：124.051.3161.27 （赤泥A/S1.3）Na2O：124.050.337.22 （赤泥N/S0.3） Fe2O3：109.97 SiO2： 124.05 CaO： 119.44 TiO2： 56.86 其它：33.5114.7948.3 未计入灼减的赤泥量为： 161.2737.22109.9756.86124.05119.4448.3657.11灼减的计算如

8、下：（1）若赤泥中的SiO2以Na2O.Al2O3.1.7SiO2.2H2O的形式存在，那么124.05kgSiO2结合： 124.05102（1.760）124.05kg Al2O3124.0536（1.760）43.78kg H2O（2）若赤泥中的CaO以CaO.TiO2.H2O的形式存在，那么56.86kgTiO2结合：56.86188012.79kg H2O （3）在（1）中剩余的Al2O3，若在赤泥中以3CaO.Al2O3.SiO2.6H2O形式存在，那么161.27124.0537.22kg结合 37.2261810239.41kg H2O（4）若1.8%的Fe2O3在赤泥中以Fe

9、（OH）3形式存在，则：109.971.8%541600.67kg H2O由此可得灼减为： 43.7812.7939.410.6796.65kg总赤泥量为657.1196.65753.76kg 若包括水解损失的5.89kg Al2O3 则结合5.8954102=3.12Kg的H2O.此时总赤泥量为753.765.893.12762.77kgNa2O的化学损失稍低于在组成为Na2O.Al2O3.2SiO2.2H2O时同124.05kg SiO2相结合的Na2O，因为含水硅铝酸钠中有部分Na2O被CaO取代。由于洗涤不完全，故随赤泥损失的Al2O3有3.53kg，当1.45时，相应地含有3.38k

10、g Na2Ok，则有3.11kgNa2OT。故：762.771.2x3.381000，解即得弃赤泥中Na2O含量为3.693g/l。3.2.2循环溶液计算分解过程中氧化铝的分解率： 因此，进入分解的铝酸钠溶液中含Al2O3：（9904.71）0.54691818.82kg如果分解过程中无机械损失，则留于母液中的Al2O3： 1818.829904.71824.11kg如果考虑到Al2O3分解，蒸发和苏打苛化时的损失，则循环溶液中Al2O3为824.112.952.003.53815.63kg当3.2时，其所含的为815.233.21.6451586.64kg量为的8%，即：100%8%则:20

11、g/l因此CO2:204462=14.2g/l 循环母液的体积为：1586.642306.90循环母液中Al2O3为：815.636.90118.2g/l 1.348g/cm (其中NaOH的密度为1.263 g/l)则循环溶液重量为： 6.9013489301.2kg： 6.9020138kgCO2： 138446297.94kg则H2O：9301.297.941586.64138815.636662.99kg原矿浆量铝土矿重量石灰重量苛性碱重量循环母液 1782.35142.87187.209301.21.0011463.95kg式中 0.50磨矿时的损失，kg溶出时矿浆浓缩率为8%，即:

12、11463.958%917.12kg根据上述计算所得的数据引出高压溶出的平衡表如表32所示：表3.2 高压溶出平衡进，kg出，kg铝土矿溶出浆液Al2O31173.85Al2O31989.48Fe2O3109.97Na2OT 1782.64SiO2124.05Fe2O3109.97TiO256.86SiO2124.05CO224.24TiO256.86其他33.51CaO119.44灼减259.87CO2131.48H2O51.33其他48.3合计1833.68灼减259.87石灰H2O5925.74CaO119.44合计10547.83CO28.64浓缩水量917.12其他14.79未计入湿

13、磨损失1.00kg合计142.87苛性碱Na2Ok57.07Na2Oc0.93CO20.66H2O128.54合计187.20循环母液Al2O3815.63Na2Ok1586.64Na2Oc138CO297.94H2O6662.99合计9301.2.00总计11464.95合计11464.953.2.3浆液的稀释和沉降稀释后的赤泥浆液的溶液中，Na2Ok的浓度为150g/l。当1.45时，其Al2O3浓度为：1501.6451.45170.17.52g/l。当1.62时， Na2Oc的浓度为15017.58g/lCO2的浓度为17.58446212.48g/l则 1.303g/cm (其中Na

14、OH的密度为1.18 g/l)则H2O的浓度为： 1303170.1717.5815012.48952.77g/l根据带走的铝酸钠溶液： 753.763.02261.28kg铝酸钠溶液的组成见表33。表33 铝酸钠溶液的组成组成浓度Al2O3170.17g/l13.06%Na2Ok150g/l11.51%Na2Oc17.58 g/l1.35%CO212.48 g/l0.96%H2O952.77 g/l73.12%合计1303 g/l100%此溶液中含有 Al2O3 ： 2261.280.1306295.32 Na2Oc： 2261.280.013530.53 Na2Ok： 2261.280.1

15、151260.27 CO2： 2261.280.009621.71 H2O： 2261.280.73121653.45随同弃赤泥的附液，损失3.53kg Al2O3和3.38kg Na2OT，其中有3.11kg Na2Ok和0.27kg Na2OC，水解损失5.89kg Al2O3和3.12kgH2 O。则进入稀释时，一次洗液中含有， kg：Al2O3： 295.323.535.89285.9Na2Ok： 260.273.11257.16Na2OC： 30.530.2730.26CO2： 21.710.27446221.52H2O（按差值计）： 5824.30总计： 6407.32溶出溶液稀释

16、的洗液中的水量，以铝酸钠溶液赤泥和溶出浆液中水量之差值来计算。在铝酸钠溶液中，每13.06kg Al2O3占有73.12kgH2O（见表33）则：1989.48161.27285.92114.11kg 时Al2O3占有的含水量为2114.1173.1213.0611836.43kg式中：1989.48为溶出浆液中Al2O3含量，kg 161.27为赤泥中Al2O3含量，kg 285.9为一次洗液中Al2O3含量，kg洗水中的水量为：11836.4396.65259.875925.745747.47kg式中：11836.43为铝酸钠溶液中的H2O量 96.65为赤泥的灼减 259.87溶出浆液的

17、灼减（表32） 5925.74溶出浆液中的H2O量（表32）根据计算得出的赤泥浆液稀释分离和赤泥洗涤的物料平衡表见表346。表34 赤泥溶液稀释平衡进kg出kg溶出浆液（表2）赤泥Al2O31989.48Al2O3161.27Na2OT1782.64Na2OT37.22Fe2O3109.97Fe2O3109.97SiO2124.05Ti2O56.86Ti2O56.86SiO2124.05CaO119.44CaO119.44CO2131.48其他48.3其他48.3灼减96.65灼减259.87合计753.76H2O5925.74铝酸钠溶液（按差值计）合计10547.83Al2O32114.11

18、洗水Na2Ok1817.25Al2O3285.9Na2OC215.59Na2Ok257.16CO2153Na2OC30.26H2O11836.43CO221.52合计16136.38H2O5747.47合计6342.31总计16890.14总计16890.14表3.5 赤泥浆液分离平衡进kg出kg稀释后的赤泥浆液：赤泥753.76赤泥（表4）753.76赤泥附液铝酸钠溶液Al2O3295.32Al2O32114.11Na2Ok260.27Na2Ok1817.25Na2OC30.53Na2OC215.59CO221.71CO2153H2O1653.45H2O11836.43合计2261.28合计

19、16136.38去分解的精液（按差值算）Al2O31818.79Na2Ok1556.98Na2OC185.06CO2131.29H2O10182.98合计13875.1总计16890.14总计16890.14表3.6 赤泥洗涤平衡进kg出kg赤泥（未计水解）（表5）753.76赤泥（计入水解量）762.77粗液（赤泥附液）（表5）弃赤泥中的液相Al2O3295.32Al2O33.53Na2Ok260.27Na2Ok3.11Na2OC30.53Na2OC0.27CO221.71CO20.19H2O1653.45H2O908.22合计2261.28合计915.32新洗涤用水5005.36稀释用洗水

20、（按差值）Al2O3285.9Na2Ok257.16Na2OC30.26CO221.52H2O5747.47合计6342.31总计8020.4总计8020.43.2.4 铝酸钠溶液的分解加入精液晶种分解工序的1818.79kg中，仍有815.63kg留在母液中（表32）分解，蒸发和苏打苛化共损失了2.952.003.53 8.48kg Al2O3（表31），因此以Al（OH）3形态析出：1818.79（815.638.48）994.68kg Al2O3其分解率为：994.681818.79100%54.69%在母液中有：1818.79994.682.95821.16kg Al2O3而碱的数量则

21、等于从铝酸钠溶液中的碱量减去Na2O在分解时的损失量， kg：Na2Ok： 1556.986.240.921551.24Na2OC： 185.066.240.08184.56CO2： 131.296.240.084462130.94H2O： 10182.98526.69656.38合计： 12344.28含于Al（OH）3中的994.68kg Al2O3结合有994.68318102526.6kg H2OAl（OH）3的总重为： 994.68526.61521.28kg 在种子比等于3.0时（晶种中Al2O3与精液中Al2O3的重量比）， 晶种带入1818.793.0=5456.37kg Al

22、2O3和5456.3754102=2888.67kgH2O，合计为8345.04kg。当晶种Al（OH）3的附液量为其量的20%时，随同晶种加入了：8345.040.200.802086.26kg 母液在这2086.26kg母液中含有：Al2O3：138.78Na2Ok ： 0.169011551.24262.17Na2OC： 0.16901184.5631.19CO2： 0.16901130.9422.13H2O： 0.169019656.381631.99总计： 2086.26根据计算结果列出晶种分解平衡表见表37：表37 晶种分解平衡表进kg出kg精液（表5）氢氧化铝浆液Al2O3181

23、8.79Al（OH）39863.86Na2Ok1556.98Al2O36449.45Na2OC185.06H2O3414.41CO2131.29种分母液（按差值计）H2O10182.98Al2O3961.54合计13875.1Na2Ok1813.41晶种（Al（OH）3）8345.04Na2OC215.75其中Al2O35456.37CO2153.07H2O2888.67H2O11289.23母液（晶种附液）合计14433Al2O3138.78损失（表31）Na2Ok262.17Al2O32.95Na2OC31.19Na2Ok5.74CO222.13Na2OC0.50H2O1631.99CO2

24、0.35合计2086.26合计9.54总计24306.4总计24306.43.2.5 氢氧化铝浆液的沉降浓缩分离后的Al（OH）3浆液的液固比等于1.0，所的到的母液送去蒸发。将浓缩分离后的浆液进行过滤，其中一部分含有20%水分的Al（OH）3用作晶种，其余部分1521.28kg成品Al（OH）3经洗涤过滤.该母液中含有的各组分含量为：Al2O3：（ 1521.2814433）961.540.10542961.54=101.20Na2Ok： 0.105421813.41191.18Na2OC： 0.10542215.7522.74CO2： 0.10542153.0716.14H2O： 0.10

25、54211288.271190.02 （按差值计）Al（OH）3浆液浓缩分离平衡的计算结果列于表38中表38 Al（OH）3浆液浓缩分离平衡进kg出kg氢氧化铝浆液（表7）Al（OH）39863.86晶种Al（OH）3（表7）8345.04其中Al2O36449.45其中Al2O35456.37H2O3414.41H2O2888.67种分母液（表7）晶种附液（表7）Al2O3961.54Al2O3138.78Na2Ok1813.41Na2Ok262.17Na2OC215.75Na2OC31.19CO2153.07CO222.13H2O11289.23H2O1631.99合计14433合计208

26、6.26成品Al（OH）31521.28其中Al2O3994.68H2O526.6成品Al（OH）3附液Al2O3101.20Na2Ok191.18Na2OC22.74CO216.14H2O1190.02合计1521.28去蒸发的母液（按差值）Al2O3719.96Na2Ok1360.12Na2OC161.76CO2114.8H2O8466.36合计10823总计24296.86总计24296.863.2.6 产品氢氧化铝的洗涤与焙烧洗涤氢氧化铝（表39）所采用的条件是，洗涤并过滤后，Al（OH）3附液的含碱量与煅烧后的被Al2O3带走的Na2O损失量相一致，即损失了2.03kgNa2OT，其中包括1.81kg Na2Ok和0.22kg Na2OC，同这些Na2O结合的有0.99kg Al2O3和0.11kgCO2。表39 Al（OH）3洗涤平衡进kg出kg成品Al（OH）31521.28洗净Al（OH）31519.76其中Al2O3994.68其中Al2O3993.69H2O526.6H2O526.07Al（OH）3附液（表8）Al（OH）3附液Al2O3101.20Al2O30.96Na2Ok191.18Na2Ok1.81Na2OC22.74Na2OC0.22CO216.14CO20.16H2O1190.02H2O103.23合计1521.28合计106.38新水