拜耳法氧化鋁制取工藝流程簡介
目前(qian)全球(qiu)的氧化鋁產品中,有90%以(yi)上采用拜(bai)耳法(fa)(fa)生產。該(gai)方法(fa)(fa)由K.J. 拜(bai)耳在(zai)1889~1892年提出而得名。拜(bai)耳法(fa)(fa)適用于處理低硅鋁礦石,特別是用在(zai)處理三水鋁石型粘土礦時,工藝流程簡單,建設投資少,操(cao)作方便,產品質量(liang)高,其經濟效益遠非(fei)其他方法(fa)(fa)所能(neng)媲美。
1、原料工序(xu)
原料礦石堆場在建廠初期,為方便裝卸礦石及避免大量雜質在倒運過程進入生產流程,堆場使用原礦石將地基提升50cm壓實后用于儲存鋁土礦。原(yuan)礦石由汽(qi)車運進(jin)廠的鋁土礦經地磅站稱(cheng)重后和原(yuan)礦堆(dui)場的鋁土礦經破(po)碎后一(yi)起倒入卸礦站,經膠帶輸送機送往均化堆場堆存,為避免斗輪取料機將雜質當做礦石取走,取料機斗輪離地面30cm,其間用礦石進行填充,再由膠帶輸送機將鋁土礦送往原料磨的磨頭倉。
外購石灰(hui)(hui)由汽(qi)車(che)運進(jin)廠,卸入石灰(hui)(hui)卸礦站,經膠(jiao)帶輸送(song)機送(song)往(wang)石灰(hui)(hui)倉(cang)(cang),一部分石灰(hui)(hui)通過膠(jiao)帶輸送(song)機送(song)往(wang)原料磨磨頭倉(cang)(cang),另一部分石灰(hui)(hui)送(song)往(wang)石灰(hui)(hui)消化工段。
在(zai)石(shi)灰消化(hua)工段(duan),石(shi)灰與熱水一同加入化(hua)灰機中,制備(bei)的(de)石(shi)灰乳流(liu)進石(shi)灰乳槽,石(shi)灰乳用泵送(song)往(wang)蒸(zheng)發車間苛(ke)化(hua)工序和沉降車間控(kong)制過(guo)濾工序。
在原料(liao)磨(mo)工段,鋁土礦(kuang)、石灰及(ji)循環母液(ye)按比例加入(ru)(ru)原料(liao)磨(mo)中磨(mo)制原礦(kuang)漿(jiang)(jiang),原礦(kuang)漿(jiang)(jiang)用水力漩流器進行分級,分級機(ji)溢流為(wei)合格的(de)原礦(kuang)漿(jiang)(jiang),送入(ru)(ru)原礦(kuang)漿(jiang)(jiang)槽,分級機(ji)底流返回(hui)原料(liao)磨(mo)。為(wei)應對(dui)磨(mo)機(ji)突(tu)發故障及(ji)流程穩定(ding),礦(kuang)漿(jiang)(jiang)槽必(bi)須(xu)保持一定(ding)液(ye)位。
2、溶出工序
來自原料磨已研磨好的原礦漿首先進入溶出預脫硅槽,礦漿通過預脫硅槽的壓差進行自溢流到末槽,同時為消除礦漿中的SiO2對溶出過程的影響,根據車間操作規程,礦漿在預脫硅槽首槽加熱到100℃,且原礦漿在脫硅槽中停留8h以上,以達到預脫硅的目的。在預脫硅末槽通過出料泵進入高壓隔膜泵,再由高壓隔膜泵注入溶出機組。礦漿首先經過六級單管預熱器被來自相應閃蒸槽的二次蒸汽間接加熱到160℃左右,后進入六級帶機械攪拌間接加熱的預熱壓煮器,由來自相應級別的閃蒸槽的二次蒸汽預熱到200℃左右,再進入帶機械攪拌間接加熱反應壓煮器內,用來自熱電的6.0Mpa新蒸汽加熱到溶出溫度256℃左右,*** 后經過反應停留壓煮器停留反應45~60分鐘,溶出后料漿經過十一級閃蒸槽降壓降溫后,進入稀釋槽。在稀釋槽內,根據料漿的密度和濃度,確定一次洗液的加入量,在稀釋槽內混成合格的稀釋漿液,送往溶出后槽儲存,并停留4小時以上,保持高液位運行,以進一步脫除溶液中的硅、鐵、鋅等雜質,再送往沉降作業區。
各級(ji)礦(kuang)漿自蒸(zheng)發器產生的二(er)次蒸(zheng)汽用于相對應的套管預熱(re)器中預熱(re)原(yuan)礦(kuang)漿,二(er)次汽冷凝后(hou)從預熱(re)器排(pai)出進(jin)冷凝水罐(guan),冷凝水經(jing)逐(zhu)級(ji)閃(shan)蒸(zheng)降壓后(hou),匯(hui)總到(dao)末級(ji)冷凝水罐(guan),送往熱(re)水站制(zhi)備熱(re)水。
3、沉降工序
從(cong)溶出后槽(cao)(cao)(cao)(cao)(cao)送(song)(song)來的(de)稀釋料(liao)漿(jiang)與從(cong)絮凝劑制備工段(duan)來的(de)絮凝劑一同進(jin)入(ru)(ru)分(fen)離沉(chen)(chen)(chen)降(jiang)槽(cao)(cao)(cao)(cao)(cao)中(zhong)(zhong),進(jin)行(xing)(xing)液固分(fen)離,底流(liu)(liu)用(yong)泵(beng)送(song)(song)往(wang)洗(xi)滌沉(chen)(chen)(chen)降(jiang)槽(cao)(cao)(cao)(cao)(cao),采(cai)用(yong)三到(dao)四次反向洗(xi)滌,洗(xi)水從(cong)末(mo)槽(cao)(cao)(cao)(cao)(cao)加入(ru)(ru),末(mo)次洗(xi)滌后底流(liu)(liu)送(song)(song)到(dao)赤泥過濾(lv)(lv),經過濾(lv)(lv)機(ji)過濾(lv)(lv)后用(yong)隔(ge)膜泵(beng)送(song)(song)往(wang)赤泥堆場堆存。為(wei)(wei)降(jiang)低(di)分(fen)離槽(cao)(cao)(cao)(cao)(cao)和(he)(he)洗(xi)滌槽(cao)(cao)(cao)(cao)(cao)溢流(liu)(liu)中(zhong)(zhong)固體的(de)含量,根據車間操作規程,分(fen)離槽(cao)(cao)(cao)(cao)(cao)和(he)(he)洗(xi)滌槽(cao)(cao)(cao)(cao)(cao)的(de)清液層(ceng)高度,必須保持(chi)在(zai)5m以上,以確保分(fen)離和(he)(he)洗(xi)滌槽(cao)(cao)(cao)(cao)(cao)中(zhong)(zhong)外送(song)(song)的(de)溢流(liu)(liu)中(zhong)(zhong)固體含量降(jiang)低(di)*** 低(di)。分(fen)離沉(chen)(chen)(chen)降(jiang)槽(cao)(cao)(cao)(cao)(cao)溢流(liu)(liu)送(song)(song)控制過濾(lv)(lv)工段(duan)的(de)粗(cu)液槽(cao)(cao)(cao)(cao)(cao)中(zhong)(zhong)進(jin)行(xing)(xing)液位緩沖,輸送(song)(song)到(dao)控制過濾(lv)(lv),控制過濾(lv)(lv)采(cai)用(yong)立(li)式葉(xie)濾(lv)(lv)機(ji),同時將少量石(shi)灰乳也加進(jin)粗(cu)液槽(cao)(cao)(cao)(cao)(cao)中(zhong)(zhong)作為(wei)(wei)助濾(lv)(lv)劑,葉(xie)濾(lv)(lv)得(de)到(dao)的(de)精(jing)(jing) 液在(zai)精(jing)(jing) 液槽(cao)(cao)(cao)(cao)(cao)中(zhong)(zhong)進(jin)行(xing)(xing)緩沖后送(song)(song)分(fen)解車間的(de)精(jing)(jing) 液板式熱交換工段(duan),葉(xie)濾(lv)(lv)渣(zha)(zha)進(jin)濾(lv)(lv)渣(zha)(zha)槽(cao)(cao)(cao)(cao)(cao)中(zhong)(zhong),用(yong)泵(beng)返回沉(chen)(chen)(chen)降(jiang)槽(cao)(cao)(cao)(cao)(cao)。
4、分解工序
控(kong)制過濾(lv)工(gong)段送來的精 液(ye)(ye)進分解車間的精 液(ye)(ye)熱交換(huan)工(gong)序,精 液(ye)(ye)在此(ci)工(gong)段經(jing)三 級(ji)換(huan)熱,精 液(ye)(ye)溫(wen)度從100~105℃降(jiang)為61~62℃,然后送種(zhong)子(zi)過濾(lv)沖晶(jing)種(zhong)。第(di) 一、二級(ji)為精 液(ye)(ye)與分解母(mu)液(ye)(ye)換(huan)熱,第(di)三 級(ji)為精 液(ye)(ye)與水換(huan)熱。
精 液沖晶種后,在晶種槽中停留攪拌均勻后,制備成固含為800g/L的氫氧化鋁料漿,用晶種(zhong)泵送往分(fen)(fen)解首槽(cao)中,從(cong)分(fen)(fen)解首槽(cao)槽(cao)頂(ding)溢(yi)流口依次(ci)溢(yi)流到(dao)分(fen)(fen)解末槽(cao),經(jing)過(guo)(guo)50h左右的(de)梯度降溫制備(bei)砂狀氫(qing)氧化(hua)鋁(lv)(lv),在分(fen)(fen)解槽(cao)尾部經(jing)過(guo)(guo)水力漩流器分(fen)(fen)級機組,分(fen)(fen)級后的(de)粗顆粒氫(qing)氧化(hua)鋁(lv)(lv)料(liao)漿,送往焙燒車間成品過(guo)(guo)濾工(gong)序(xu),分級溢流返回分解槽中,分解倒數第二槽為種子出料槽,在槽上部適當位置出料自流進種子過濾工段,經過濾后晶種流進晶種槽中,過濾母液進錐形母液槽進行液固沉淀分離,溶液進入母液槽進行緩沖,固含較大的料漿送到分解溢流槽后轉到分解末槽繼續分解循環。
母液槽母液用泵輸送(song),一部分送(song)氫氧化鋁分級,調配料漿固含(han),另一部分送(song)精 液熱交換工序與精 液換熱,換熱后母液溫度從50~55℃升(sheng)***85~90℃,送(song)蒸發車間(jian)的(de)蒸發原(yuan)液槽。
為使分(fen)解產出(chu)率較高,在分(fen)解槽頂部適當位置設(she)有(you)寬流道板(ban)式(shi)換(huan)熱器作為中間降(jiang)溫設(she)備。
5、蒸發工序
從分(fen)(fen)解(jie)車間送來(lai)的母(mu)(mu)(mu)液(ye)(ye)(ye)(ye)進入蒸(zheng)發(fa)車間的蒸(zheng)發(fa)原(yuan)液(ye)(ye)(ye)(ye)槽,為(wei)確保(bao)生(sheng)產(chan)穩定(ding)及生(sheng)產(chan)液(ye)(ye)(ye)(ye)量平衡,蒸(zheng)發(fa)原(yuan)液(ye)(ye)(ye)(ye)槽需保(bao)持一(yi)定(ding)的液(ye)(ye)(ye)(ye)位。蒸(zheng)發(fa)工(gong)段采用分(fen)(fen)解(jie)母(mu)(mu)(mu)液(ye)(ye)(ye)(ye)部(bu)(bu)分(fen)(fen)蒸(zheng)發(fa)工(gong)藝,一(yi)部(bu)(bu)分(fen)(fen)母(mu)(mu)(mu)液(ye)(ye)(ye)(ye)進蒸(zheng)發(fa)器中濃縮(suo),另(ling)一(yi)部(bu)(bu)分(fen)(fen)母(mu)(mu)(mu)液(ye)(ye)(ye)(ye)直接送往(wang)循環母(mu)(mu)(mu)液(ye)(ye)(ye)(ye)槽調配成合格的循環母(mu)(mu)(mu)液(ye)(ye)(ye)(ye)。
蒸(zheng)(zheng)發站由一(yi)組(zu)(zu)六效(xiao)降膜蒸(zheng)(zheng)發器和(he)一(yi)臺(tai)強制循環結晶蒸(zheng)(zheng)發器及三(san) 級閃(shan)蒸(zheng)(zheng)組(zu)(zu)成,蒸(zheng)(zheng)發采用(yong)逆(ni)流流程。原液(ye)由末(mo)效(xiao)逐級送到前效(xiao)蒸(zheng)(zheng)發,*** 后到I效(xiao)。
I效的(de)出料(liao)溫度(du)為140℃,此(ci)溶(rong)液進(jin)入三(san) 級(ji)閃蒸系統,逐級(ji)閃蒸降溫,三(san)閃出料(liao)溫度(du)92℃左(zuo)右,三(san)閃出料(liao)即為蒸發母(mu)液,送往(wang)循(xun)環母(mu)液調配槽制備循(xun)環母(mu)液。
由蒸發三閃出料引一定數量的母液進強制效,使其蒸濃到Na2Ok 320g/L以上,并從鹽沉降槽底流中引入部分Na2CO3固體顆料做為晶種,溫度控制在103℃,加熱蒸汽用I效產生的部分二次汽(或新蒸汽)做熱源,控制好結晶條件,使從強制效母液中析出的碳酸鈉主要為顆粒粗大、沉降及過濾性能較好的無水碳酸鈉,結晶器出料去鹽沉降槽,底流進鹽過濾機,經過濾后的Na2CO3濾餅稀釋后進苛化槽。苛化料漿送苛化過濾機過濾,濾餅送赤泥沉降車間的沉降槽。溢流稱為強堿液,其返回三閃,經閃蒸后送循環母液調配槽制備循環母液。
生產補(bu)(bu)堿(jian)用液(ye)體(ti)或固體(ti)燒(shao)堿(jian),循(xun)環(huan)母(mu)液(ye)配制區(qu)域設(she)有補(bu)(bu)堿(jian)設(she)備。
6、焙燒工序
由分解(jie)分級來的(de)(de)(de)氫氧(yang)(yang)化(hua)鋁漿(jiang)液經氫氧(yang)(yang)化(hua)鋁漿(jiang)液貯(zhu)槽進行(xing)液位緩(huan)沖(chong),用泵送(song)水(shui)平盤式過(guo)(guo)濾(lv)機(ji),對氫氧(yang)(yang)化(hua)鋁進行(xing)分離及洗滌,洗滌后(hou)濾(lv)餅含(han)水(shui)率(lv)6~8%,用膠帶輸(shu)送(song)機(ji)送(song)往(wang)焙燒爐喂料箱或氫氧(yang)(yang)化(hua)鋁倉,過(guo)(guo)濾(lv)后(hou)母(mu)液和濾(lv)液在各自的(de)(de)(de)儲槽緩(huan)沖(chong)后(hou)送(song)種子(zi)過(guo)(guo)濾(lv)的(de)(de)(de)錐形母(mu)液槽。
從(cong)成(cheng)品過濾或氫(qing)(qing)(qing)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鋁(lv)(lv)(lv)倉(cang)來的(de)氫(qing)(qing)(qing)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鋁(lv)(lv)(lv)卸入(ru)(ru)焙(bei)(bei)燒(shao)(shao)(shao)(shao)工序的(de)喂料(liao)(liao)箱內,喂料(liao)(liao)箱下設有皮帶計量給料(liao)(liao)機,控制焙(bei)(bei)燒(shao)(shao)(shao)(shao)爐進(jin)料(liao)(liao)量。含水6-8%的(de)氫(qing)(qing)(qing)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鋁(lv)(lv)(lv)經膠帶輸(shu)送(song)機,螺(luo)旋(xuan)(xuan)喂料(liao)(liao)機送(song)入(ru)(ru)文丘里(li)干(gan)燥(zao)器(qi)內,干(gan)燥(zao)后(hou)的(de)氫(qing)(qing)(qing)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鋁(lv)(lv)(lv)被氣流帶入(ru)(ru)第 一級(ji)(ji)(ji)旋(xuan)(xuan)風(feng)(feng)預熱(re)(re)器(qi)中,煙氣和干(gan)燥(zao)的(de)氫(qing)(qing)(qing)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鋁(lv)(lv)(lv)在(zai)(zai)此(ci)進(jin)行(xing)分離(li),一級(ji)(ji)(ji)旋(xuan)(xuan)風(feng)(feng)出來的(de)氫(qing)(qing)(qing)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鋁(lv)(lv)(lv)進(jin)入(ru)(ru)第二(er)級(ji)(ji)(ji)旋(xuan)(xuan)風(feng)(feng)預熱(re)(re)器(qi),并(bing)與從(cong)熱(re)(re)分離(li)器(qi)來的(de)溫度約(yue)為1000℃的(de)煙氣混(hun)合進(jin)行(xing)熱(re)(re)交換(huan),氫(qing)(qing)(qing)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鋁(lv)(lv)(lv)的(de)溫度達(da)320-360℃,附著水基(ji)本(ben)脫除,預焙(bei)(bei)燒(shao)(shao)(shao)(shao)過的(de)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鋁(lv)(lv)(lv)在(zai)(zai)第二(er)級(ji)(ji)(ji)旋(xuan)(xuan)風(feng)(feng)預熱(re)(re)器(qi)內與煙氣分離(li)卸入(ru)(ru)焙(bei)(bei)燒(shao)(shao)(shao)(shao)爐的(de)錐體(ti)內,焙(bei)(bei)燒(shao)(shao)(shao)(shao)爐所用的(de)燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)(shao)空氣預熱(re)(re)到600-800℃從(cong)焙(bei)(bei)燒(shao)(shao)(shao)(shao)爐底進(jin)入(ru)(ru),燃(ran)料(liao)(liao)、預焙(bei)(bei)燒(shao)(shao)(shao)(shao)的(de)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鋁(lv)(lv)(lv)及熱(re)(re)空氣在(zai)(zai)爐底充分混(hun)合并(bing)燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)(shao),氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鋁(lv)(lv)(lv)的(de)焙(bei)(bei)燒(shao)(shao)(shao)(shao)在(zai)(zai)爐內約(yue)1.4秒鐘的(de)時間內完(wan)成(cheng)。
焙燒好(hao)的(de)氧(yang)化鋁(lv)和熱(re)煙(yan)氣(qi)在熱(re)分離(li)(li)器中分離(li)(li)。熱(re)煙(yan)氣(qi)經上述的(de)兩級旋(xuan)風(feng)預熱(re)器,文丘里干燥器與氫氧(yang)化鋁(lv)進行熱(re)交換后(hou),溫度降為145℃,進入(ru)(ru)電除塵器,凈化后(hou)的(de)煙(yan)氣(qi)用排風(feng)機(ji)送入(ru)(ru)煙(yan)囪排入(ru)(ru)大(da)氣(qi)。
熱(re)分(fen)離器出來(lai)的(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)鋁(lv)經兩段(duan)(duan)冷(leng)(leng)(leng)卻后溫(wen)度(du)降到80℃,第 一段(duan)(duan)冷(leng)(leng)(leng)卻采(cai)用(yong)(yong)(yong)四(si)級旋風(feng)冷(leng)(leng)(leng)卻器,在四(si)級旋風(feng)冷(leng)(leng)(leng)卻過程中,氧(yang)(yang)化(hua)鋁(lv)溫(wen)度(du)從1050℃降為(wei)260℃,燃(ran)料燃(ran)燒(shao)所需的(de)(de)空氣(qi)溫(wen)度(du)預熱(re)到800℃,第二段(duan)(duan)冷(leng)(leng)(leng)卻采(cai)用(yong)(yong)(yong)沸騰床冷(leng)(leng)(leng)卻機(ji),用(yong)(yong)(yong)水間接冷(leng)(leng)(leng)卻,使氧(yang)(yang)化(hua)鋁(lv)溫(wen)度(du)從260℃降為(wei)80℃。從沸騰床冷(leng)(leng)(leng)卻機(ji)出來(lai)的(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)鋁(lv)用(yong)(yong)(yong)風(feng)動(dong)流槽送(song)入氧(yang)(yang)化(hua)鋁(lv)倉儲存,倉底設有噸包(bao)(bao)機(ji)和散裝機(ji),氧(yang)(yang)化(hua)鋁(lv)包(bao)(bao)裝采(cai)用(yong)(yong)(yong)1.0或(huo)1.5噸的(de)(de)大(da)袋包(bao)(bao)裝,包(bao)(bao)裝好的(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)鋁(lv)用(yong)(yong)(yong)汽車運(yun)出廠。
電收塵(chen)器收下的(de)粉塵(chen),用螺旋輸(shu)送泵(beng)送入第二級旋風(feng)冷卻器中。