毕业设计论文

辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第I页

年产75万吨氧化铝厂车间设计

摘 要

本设计为年产75万吨氧化铝车间工艺设计，介绍了贵州清镇含氧化铝量为70.90%的铝土矿经过现在最新生产技术拜耳法一系列流程如破碎湿磨、高压溶出、赤泥沉降分离洗涤、种子分解、氢氧化铝焙烧等生成成品氧化铝。对全厂物料进入与出去做了平衡计算，得出生产1吨成品氧化铝需要铝矿石1.652吨和石灰0.132吨。同时也估算了生产1吨成品氧化铝的成本。根据设计要求，对生产原理和工艺流程进行了选择和论证，对主要设备进行了选型和计算，有利于学生绘制氧化铝厂平面布置图。着重分析计算了高压溶出车间工艺所需溶出器以及脱硅槽的数量，因为除杂的多少关系到以后流程的顺利进行，也关系到最终成品氧化铝的质量。由于生产氧化铝的同时产生了附属品赤泥，所以也需要建废品处理站，减少对环境的污染。最后对氧化铝行业现在面临的现状和未来发展做了简单分析。

关键词：铝土矿；拜耳法；物料平衡；高压溶出；氧化铝

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ABSRTACT

This design of 75 million tons of alumina workshop process design, introduces containing alumina quantity of Guizhou 70.90% qingzhen for the latest production technology by now bauxite BaiErFa a series of procedures like broken wet grinding, high-pressure dissolving, red mud settlement separation washing, seed decomposition, aluminum hydroxide formation of finished product alumina roasting. With out of all materials into made balance calculated, alumina need to produce a ton of finished products 1.652 tons of aluminum ore and lime 0.132 tons. Also produce a ton of finished product is estimated the cost of alumina. According to the design requirements for production principle and process flow and reasoning, the choice of the main equipment selection and calculation, help alumina plant layout drawing. Emphatically analyzed and calculated in high-pressure dissloution workshop process required dissloution device and the number of silicon trough off, because in addition to the many related to noise after smoothly, and process related to the quality of the final alumina. Because the production of al2o3 and also produced appendage of red mud, so also need to build scrap ChuLiZhan, reduce environment pollution. Finally I face actuality of alumina industry now and future development to a simple analysis.

Key word: Bauxite; Bayer process; Mass balance; Pressure digetion; Alumina

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1 绪 论 ....................................................... 1

1.1 氧化铝工业及铝土矿资源 ........................................... 1

1.1.1 氧化铝工业发展 .............................................. 1 1.1.2 铝土矿资源概况 .............................................. 2 1.2 我国氧化铝生产所取得的主要技术成就 ............................... 2 1.3 氧化铝的性质 ..................................................... 3 1.4 氧化铝的质量标准和氧化铝的用途 ................................... 3

1.4.1 氧化铝的质量标准 ............................................ 3 1.4.2 氧化铝的用途 ................................................ 4 1.5 氧化铝生产方法和工艺流程 ......................................... 4

1.5.1拜耳法 ....................................................... 4 1.5.2拜耳法主要生产车间工艺流程 ................................... 6 1.6 氧化铝产品品种质量现状和氧化铝生产特点 ........................... 9

1.6.1 氧化铝产品品种质量现状 ....................................... 9 1.6.2 氧化铝生产的特点 ............................................. 9 1.7 电解炼铝对氧化铝质量的要求和氧化铝生产原料 ....................... 9

1.7.1 电解炼铝对氧化铝质量的要求 ................................... 9 1.7.2 氧化铝生产原料 .............................................. 10 1.8 氧化铝生产技术经济指标 .......................................... 10 1.9 氧化铝厂设计的意义和主要内容 .................................... 10

1.9.1 氧化铝厂设计的意义 ......................................... 10 1.9.2 氧化铝厂设计的主要内容 ..................................... 11

2 全厂物料平衡计算和吨氧化铝成本计算 ......................... 12

2.1 原料成分 ........................................................ 12 2.2 生产过程中的主要技术条件 ........................................ 12 2.3 氧化铝总回收率（以生产1t成品氧化铝为计算基础） ................. 13 2.4 原矿浆配制 ...................................................... 13

2.4.1 1t成品氧化铝所需铝土矿和配入的石灰量 ...................... 13

3

2.4.2 生产1t成品氧化铝所需循环母液量V循（m） .................. 13 2.4.3 补充碱液和苛化碱液 ......................................... 14 2.4.4 原矿浆中的溶液量 ........................................... 14 2.5 高压溶出 ........................................................ 14 2.6 矿浆稀释、赤泥分离及洗涤 ........................................ 15

2.6.1 赤泥沉降分离底流的溶液量 ................................... 15 2.6.2 弃赤泥附液量 ............................................... 16 2.6.3 赤泥洗液量 ................................................. 16 2.6.4 氢氧化铝洗液量 ............................................. 16 2.6.5 矿浆稀释 ................................................... 17 2.6.6 赤泥洗水量 ................................................. 18 2.6.7 赤泥分离的物料平衡 ......................................... 18 2.6.8 赤泥洗涤的物料平衡 ......................................... 19

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2.7 精液分解和种分母液蒸发 .......................................... 19

2.7.1 Al2O3和Na2O的机械损失 ...................................... 19 2.7.2 分解析出的Al(OH)3量 ....................................... 20 2.7.3 精液分解的物料平衡 ......................................... 20 2.7.4 种分母液蒸发的物料平衡 ..................................... 21 2.8 氢氧化铝焙烧 .................................................... 21 2.9 主要技术经济指标 ................................................ 21 2.10 全厂物料流量表 .................................................. 22 2.11 吨产品氧化铝成本估算 ............................................ 23

3 工艺设备的选择与计算 ....................................... 24

3.1 工艺设备选型与计算的原则 ........................................ 24 3.2 主要工艺设备的选择与计算 ........................................ 24

3.2.1 矿石粉碎设备 ............................................... 24 3.2.2 铝土矿溶出和稀释设备 ....................................... 25 3.2.3 赤泥的分离与洗涤设备 ....................................... 25 3.2.4 粗液控制过滤设备 ........................................... 25 3.2.5 铝酸钠溶液分解设备 ......................................... 26 3.2.6 氢氧化铝焙烧设备 ........................................... 28 3.2.7 种分母液蒸发设备 ........................................... 28

4 高压溶出车间工艺设计 ........................................ 30

4.1 高压溶出技术条件的选择 .......................................... 30 4.2 高压溶出车间主要工艺设备的选择与计算 ............................ 30

4.2.1 溶出器的选择与计算 ......................................... 30 4.2.2 中间脱硅罐的选择与计算 ..................................... 31 4.2.3 预脱硅槽的选择与计算 ....................................... 31 4.2.4 自蒸发器的选择与计算 ....................................... 32 4.2.5 油压泵的计算与选择 ......................................... 32

5 氧化铝未来发展之路 ......................................... 33

5.1 氧化铝生产企业面临的现状 ........................................ 33 5.2 氧化铝生产企业未来发展的思考 .................................... 33

结 论 ........................................................ 36 致谢语 ........................................................ 37 参考文献 ...................................................... 38

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1 绪 论

1.1 氧化铝工业及铝土矿资源

1.1.1 氧化铝工业发展

氧化铝是炼铝的基本原料，冰晶石-氧化铝熔体电解仍然是目前工业生产金属铝的唯一方法，每生产1吨金属消耗近2吨氧化铝。世界上90％以上的氧化铝用于生产电解铝，氧化铝工业的盛衰主要取决于电解铝工业的发展状况。世界氧化铝工业有着一百多年得历史，一百多年来，随着世界铝需求量得增加，氧化铝工业发展很快，2003年世界氧化铝总年产已达到6331万吨。国外生产氧化铝绝大多数采用拜耳法其次是烧结法和联合法。多年来国外氧化铝生产在改革工艺流程，降低能耗，研制高效能、低消耗的大型专用设备，探索资源的综合利用，提高产品质量，增加产品品种，检测分析、操作控制自动化等方面取得了很大进展。氧化铝工业发展出现了从发达国家转向铝土矿生产国家的明显趋势，新建氧化铝厂靠近矿山和能源基地。主要的氧化铝生产国有中国、澳大利亚、美国、俄罗斯、日本、德国、法国和加拿大。我国铝工业发展非常迅速，对铝的需求越来越大。自1954年山东铝厂投产以来，又有郑州铝厂、贵州铝厂、山西铝厂相继投产，现在又相继建成中州铝厂、平果铝厂、重庆铝厂。形成了一个以我国中部地区为氧化铝基地，西北、西南地区为电解铝基地的比较合理的布局。氧化铝产量和品种将不断增加。

根据我国铝土矿资源的特点和生产现状，我国氧化铝工业必须发展自己的技术。我国氧化铝市场一直是供不应求，尤其是80年代以来，供需矛盾日趋尖锐，进口量大增。我国多品种氧化铝和氢氧化铝的需求更是长期得不到满足，主要是国内氧化铝原料紧张，氧化铝厂生产的氧化铝优先供应炼铝行业，限制了对非炼铝行业的供应。由于在市场购买不到特殊要求的氧化铝和氢氧化铝，许多用户只得根据自己需要。自找门路，小规模生产。

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