年产100万吨氧化铝拜耳法生氧化铝晶种分解车间设计 铝工业自问世以来发展十分迅速，铝已成为需求量仅次于铁的第二大金属材料。现代氧化铝厂面临着科学技术快速发展、优质铝矿资源日益减少、世界能源危机日益加深、市场竞争明显加剧、清洁生产和环境保护的法律法规日趋完善而要求越来越高的挑战，因此要求所设计的氧化铝厂能够适应这种新的形势。全世界生产的氧化铝和氢氧化铝，有90%以上是采用拜耳法生产的。本设计是年产100万吨拜耳法氧化铝晶种分解车间设计。在拜耳法生产氧化铝的过程中，铝酸钠溶液的晶种分解是关键工序之一。分解的效果将直接影响产物氧化铝的质量和产量。 本设计结合具体实际生产指标所需，计算出年产100万吨拜耳法氧化铝的物料平衡以及种分槽的热平衡。之后利用CAD制图工具，建立起晶种分解车间的平面配置图、立面配置图及种分槽的设备图等模型图。 关键词：拜耳法；物料平衡；晶种分解；车间设计 Abstract Aluminum industry has been developing rapidly since it came into being. Aluminum has become the second largest metal material in demand after iron. Modern alumina plants are faced with the challenges of rapid development of science and technology, decreasing high-quality aluminum ore resources, deepening world energy crisis, intensifying market competition, and improving laws and regulations on cleaner production and environmental protection. Therefore, the designed alumina plants are required to adapt to this new situation. More than 90% of alumina and aluminum hydroxide produced in the world are produced by Bayer process. This design is an annual output of 1 million tons of Bayer process alumina crystal seed decomposition workshop design. In the process of alumina production by Bayer process, the seed decomposition of sodium aluminate solution is one of the key processes. The effect of decomposition will directly affect the quality and yield of alumina. In this design, the material balance of alumina production and the heat balance of seed separation tank are calculated according to the actual production index.Then, by using CAD drawing tools, the plane configuration diagram, vertical configuration diagram and equipment diagram of seed separation tank were established. Key Words：Bayer process; Material balance; Seed decomposition; Workshop design 设计任务书 氧化铝生产是我国重要的基础性、支柱性产业之一，氧化铝在各领域对其他原材料的替代效应，消费增长潜力仍然巨大，且短期难以出现结构性改变。铝土矿是制备氧化铝的重要原料，但我国铝土矿资源存在着不断贫化、品味不断下降、对外依存度高的尴尬局面；此外，氧化铝产业是资源、资金、技术密集型原材料产业，因生产过程中要产生大量的尾矿和赤泥，是高污染产业，对环境影响非常大。因此，伴随着供给侧改革以及环保政策的加快落实，氧化铝生产企业的如何高效环保地发展氧化铝产业成为了一项重要课题，其中积极拓展铝土矿来源、尽量减少铝土矿进口依赖、用本国铝土矿来发展氧化铝是走出行业困境的关键要素。而这依赖于氧化铝技术的进一步突破、整体技术装备水平的提高。对于氧化铝企业，不应盲目进行生产开发，要根据实际的经济状况对生产活动及时做好调整，同时改进生产技术，积极完成产业转型等。在当前的市场经济状况下，各氧化铝生产企业的发展，依然面临着各种机遇和挑战。 一、设计题目 年产100万吨氧化铝拜耳法生产氧化铝晶种分解车间设计 二、设计基础条件 1、产品原料来源 铝土矿（其中含Al2O3 72.10%，SiO2 6.92%）， 石灰石（其中含CaO 85.00%，Al2O3 2.15%，SiO2 1.59%）， 烧碱（氢氧化钠），赤泥，溶出母液等。 2、产品质量目标 成品Al2O3应达到：Al2O3 98.6%，SiO2 0.02%，Fe2O3 0.03%，Na2OT 0.5%，其他0.05%，灼减0.8%。 3、能源利用 通过对各种方案的反复论证与比选，改造与试验，最终采用拜耳为氧化铝生产方案。该方案以能效比高的拜耳法工艺满负荷运行为主，通过部分工艺流程的及车间布置的优化，形成较为独特的创新生产工艺，实现节能降耗效果显著、氧化铝能耗明显下降的总体目标。 4、安全要求 生产车间易发生碱液腐蚀和泄露、高温、高压、粉尘、设备运行噪声等危害，因此在生产中一定要注意安全，严格按照操作规章制度去操作。 5、环保要求 在生产正常进行的前提下，尽量减少进入流程的水量和碱量充分合理地利用生产过程中产生的废水，减少外排水量，减轻对环境的污染程度。 三、工作内容及要求 1、主要研究内容 对现有的氧化铝生产方式进行优化，尽可能的降低能耗和成本；进行拜耳法年产量100万吨氧化铝生产的物料平衡计算、晶种分解车间设计。 2、工艺流程设计 1）工艺方案选择及论证 充分、合理利用含高SiO2的铝土矿，在经济可行的前提下，最大限度地提高矿中的A12O3和拜耳法赤泥中Na2O的回收率，充分发挥拜耳法的优势，提高生产效率、降低单位能耗。 2） 安全、环保生产的保障措施 以保护和改善环境、消除和防治污染以及废物综合利用为目的布置设施、设备和装置，例如工艺收尘设施、扬尘控制设施、废水回收利用设施噪声防治设施、环境监测设施以及一切防治污染的设施。 在生产原料发生变化，可能造成污染物排放超标或引起污染事故时，应会同安全环保科事先采取控制措施；在环境保护设施因事故停运时，应立即停运相应的生产设备，防治污染并抓紧组织及早恢复。 3）绘制种分车间的平面配置图、立面配置图及种分槽的设备图（只画一台）。 4）撰写毕业设计说明书。 目 录 第1章 绪 论 1 1.1 氧化铝生产的现状及研究背景 1 1.2 国内外氧化铝生产概况 1 1.3 氧化铝生产方法 2 1.3.1 拜耳法 2 1.3.2 烧结法 3 1.3.3 联合法 3 1.4 拜耳法生产氧化铝的概况 4 1.4.1 拜耳法生产氧化铝工艺流程 4 1.4.2 拜耳法的特点 6 1.4.3 拜耳法的分类 6 1.5 本设计的目的与意义 7 第2章 晶种分解车间工艺概述 8 2.1 晶种分解的原理和工艺流程 8 2.2 晶种分解的技术经济指标 8 2.3 影响铝酸钠溶液晶种分解的主要因素 9 2.4 晶种分解车间主要设备 11 第3章 物料平衡计算 13 3.1 物料平衡计算的原始条件 13 3.1.1 原料成分 13 3.1.2 生产过程中的技术条件 13 3.2 以1吨碎铝土矿为计算基准 14 3.2.1 石灰添加量 14 3.2.2 配碱计算 14 3.2.3 进入湿磨的成分量 16 3.2.4 进入溶出矿浆液的成分量 17 3.2.5 进入溶出液的成分量 17 3.2.6 进入溶出赤泥的成分量 18 3.2.7 溶出过程水的平衡 18 3.2.8 进入分离赤泥的成分量 19 3.2.9 沉降赤泥分离 19 3.3 晶种搅拌分解 21 3.3.1 种分原液成分 21 3.3.2 分解Al2O3析出量 22 3.4 产品氢氧化铝分离、洗涤与焙烧 23 3.4.1 产品Al(OH)3分离 23 3.4.2 剩余种分母液量及其成分 23 3.4.3 产品Al(OH)3洗涤 24 3.5 种分母液蒸发 25 3.5.1 蒸发原液量及其成分量 25 3.5.2 蒸发母液成分量及其母液量 25 3.5.3 蒸发水量平衡计算 26 3.6 苏打滤饼及其附液量 26 3.7 氢氧化铝洗涤与焙烧 27 3.8 生产1t产品氧化铝的物料平衡计算 32 3.8.1 碎矿平衡 32 3.8.2 湿磨平衡 32 3.8.3 溶出平衡 33 3.8.4 溶出矿浆稀释及赤泥沉降分离平衡 35 3.8.5 粗液叶滤平衡 38 3.8.6 晶种搅拌分解平衡 38 3.8.7 晶种与产品Al(OH)3分解平衡 41 3.8.8 产品Al(OH)3洗涤平衡 42 3.8.9 Al(OH)3焙烧平衡 44 3.8.10 种分母液蒸发平衡 45 3.9 苏打结晶滤饼苛化计算 47 3.9.1 计算中的原始条件 47 3.9.2 苛化反应 47 3.9.3 进入苛化液成分 48 3.9.4 石灰乳苛化液水的来源 48 3.9.5 石灰乳附液量及其附液成分量 48 3.9.6 进入苛化渣（或称石灰渣）结晶碱滤饼苛化物料平衡 49 第4章 种分槽的热平衡计算 50 第5章 种分槽的槽数确定 54 参考文献 55
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