毕业设计论文(4)

辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第12页

2 全厂物料平衡计算和吨氧化铝成本计算

2.1 原料成分

原料成分为贵州清镇铝土矿见表2-1

表2-1 铝土矿及石灰（％） 成分 Al2O3 70.90 2.5

SiO2 7.59 2.0

Fe2O3 2.25 1.0

TiO2 3.76 -

其他 1.00 0.5

灼碱 14.00 4.0

CaO - 89.0

总计 100 100

项目 铝土矿(％) 石灰（％）

2.2 生产过程中的主要技术条件

1) 循环母液成分：Na2OK(nK

循

)240g/L,Na2OC(nC

循

)32g/L,(MR)循3.45，ρ

循

1.32g/cm3(95℃时的密度)； 2) 补充碱液：Na2OK(nK补碱)440g/L，ρ

补碱

1.43g/cm3；

3) 铝土矿溶出过程的石灰添加量：为铝矿石质量的8％；

4) 溶出赤泥：Al2O3与SiO2的质量比（A/S）1.15，Na2O与SiO2的质量比(N/S)0.50,

灼碱（结晶水）10％；

5) 溶出液水解损失的Al2O3：为矿石中Al2O3质量的1％； 6) 稀释液：Al2O3140g/L，（MR）稀1.60，ρ

稀

1.26g/cm3；

7) 赤泥分离沉降槽底流液固比（L/S）:5.5； 8) 赤泥末次洗涤沉降槽底流L/S：2.5； 9) 每吨干赤泥的赤泥附液损失：Na2OT 8kg；

10) 种分分解率53.62％，种分浓缩率5％，每吨Al2O3种分吸收CO21.5kg； 11) Al(OH)3滤饼含水率12％，按每吨Al2O3计算Al(OH)3洗水量为1.35t； 12) 苛化碱液：Na2OK(nK岢)100g/L，ρ

苛

1.13g/cm3；

13) 成品Al2O3等级：一级品（Al2O3 98.6％）；

14) 机械损失：Al2O3湿法系统损失1.5％，焙烧损失1.0％；按每吨Al2O3计算的Na2OT

损失20.0kg。

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2.3 氧化铝总回收率（以生产1t成品氧化铝为计算基础）

η

A总

= 100％-A总损（％） （2-1）

A总损 =A化 +A水 +A机 +A焙 (2-2)

式中 A水——铝酸钠溶液水解的Al2O3损失；

A机——湿法系统的Al2O3机械损失； A焙——氢氧化铝焙烧过程的Al2O3损失； A化——Al2O3化学损失。

A化 = （S矿 +S石）*（A/S）赤/（A矿+ A石） （2-3）

A化（％）= （1*7.59％ +1*8％*2％）*1.15/（1*70.9％+1*8％*2.5％）=12.54％ 则： A总损 = 12.54％+1.0％ +1.5％ +1.0％ = 16.04％ 所以 η

A总

=100％ -16.04％ =83.96％

2.4 原矿浆配制

2.4.1 1t成品氧化铝所需铝土矿和配入的石灰量

Q矿 = A成/[（A矿 +A石）η

A总

] (2-4)

即 Q矿 =1000×98.6％/[(1×70.9％+1×8％×2.5％) ×83.96％]=1651.714(kg)

Q石 = Q矿×8％=1651.714×8％=132.137(kg)

2.4.2 生产1t成品氧化铝所需循环母液量V循（m3）

根据溶出过程进出物料中的Na2OK量平衡关系，得：

nK循V循- nK循V循（MR）溶/(MR)循+N耗+N苛=0.608（MR）溶（A矿+A石-A化）+N化+N转 (2-5) 其中 N耗=N化+N机+N成=（S矿+S石）×（N/S）赤+20kg+5kg

=（125.365+2.643）×0.50+20+5=89.004kg

N转=（C矿+C石）×62/44=（8.259+5.285）×62/44=19.085kg N苛=N转+N吸-NC损=19.085+1.5×62/44-3=18.199kg 由上述溶出过程的Na2OK数量平衡等式得：

0.608?1.58?（1171.065?3.3.3?147.266）?64.004?19.085?89.004?18.199V循=

1.58240?（1?）3.453

=7.399（m）

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2.4.3 补充碱液和苛化碱液

补充碱液：按NK补碱=N耗=89.004kg，补充碱液浓度为440g/L，则补充碱液的体积：

V补碱=89.004/440=0.20228（kg）

H2O:0.20228×1430-89.004=200.259（kg） 苛化碱液：苛化碱液的体积

V苛= N苛/ nK岢=18.199/100=0.18199（m3）

考虑到苛化率为90％，则进入苛化工序的Na2CO3·H2O中应有的Na2OC量为：

NC苛=N苛/η苛=18.199/90％=20.221（kg）

而NC未苛= N苛/η苛×（1-90％）=2.0221（kg）

所以苛化碱液的Na2OC浓度nC苛：2.0221/0.18199=11.111（g/L） 苛化碱液中的CO2量：2.0221×44/62=1.435（kg） CO2浓度nO2苛：1.435/0.18199=7.885（g/L）

苛化碱液中的H2O量：0.18199×1130-（2.0221+18.199+1.435）=183.993（kg） 2.4.4 原矿浆中的溶液量

原矿浆中的溶液总体积：

V原=V循+V补碱+V苛=7.399+0.20228+0.18199=7.783（m3）

溶液中Na2OK量：NK溶=NK循+NK补碱+N苛-N转

=1775.760+89.004+18.199-19.085=1863.878（kg） 溶液中Na2OC量：NC溶=NC循+NC未苛+N转=236.768+2.022+19.085=257.875（kg）

2.5 高压溶出

1. 赤泥量：溶出赤泥量应为原矿浆的不溶性成分总量，即

Q赤泥=（S矿+F矿+Ca矿+T矿+A化+N化+其他）/（1-η

赤泥

） （2-6）

=（128.008+38.484+125.861+62.104+147.266+64.004+18.501）/（1-10％） =649.142（kg）

其中含结晶水：H赤晶=Q赤泥×η

赤泥

=649.142×10％=64.914（kg）

2. 铝酸钠溶液水解损失的Al2O3量：

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A水解=（A矿+A石）×1％=（1171.065+3.303）×1％=11.744（kg） 水解产物Al(OH)3中的结晶水：11.744×54/102=6.217（kg）

Q水解损=11.744+6.217=17.961（kg）

3. 溶出液和弃赤泥的各成分量：

溶出液的成分量=原矿浆成分量-赤泥的成分量 弃赤泥的成分量=赤泥的成分量+水解生成的Al(OH)3成分量

4. 高压溶出的物料平衡见表2-2

表2-2 高压溶出的物料平衡（kg）

项目 进原入 矿

浆 赤出泥 去 溶

出液

Al2O3

SiO2

CaO

Na2OK

Na2OC

CO2

H2O

合计

2021.071 128.008 125.861 1863.878 257.875 182.008 7346.653 12045.443 147.266

128.008 125.861 64.004

64.914

649.142

1873.805

1799.874 257.875 182.008 5393.579 9508.141

2.6 矿浆稀释、赤泥分离及洗涤

2.6.1 赤泥沉降分离底流的溶液量

生产1t氧化铝所产出的弃赤泥量：

Q弃泥=Q赤泥+Q水解损=649.142+17.961=667.103（kg）

取赤泥沉降分离底流（L/S）=5.5,则赤泥分离底流的附液量：

Q赤分底附=Q弃泥×(L/S)=667.103×5.5=3669.067（kg）

其中各成分量：

Al2O3：A赤分底附=（Q赤分底附/ρ稀）×nA稀=（3669.067/1260）×140=407.674（kg） Na2OK:NK赤分底附=0.608×407.674×1.60=396.585（kg）

Na2OC：NC赤分底附=NC溶/NK溶×NK赤分底附=257.875/1799.874×369.585=56.82（kg） CO2：CO2赤分底附=NC赤分底附44/62=44/62×56.82=40.324（kg）

H2O:H赤分底附= Q赤分底附-（A赤分底附+ NK赤分底附+ NC赤分底附+ CO2赤分底附）=2767.664（kg）

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2.6.2 弃赤泥附液量

进入苛化工序的NC苛量：20.221kg

折合成Na2CO3·H2O为：20.221×124/62=40.442（kg） 加入的Ca（OH）2为：34.571×74/106×105％=25.341（kg）

实际参加苛化反应的Ca（OH）2量为：25.341/1.05×0.9=21.721（kg） 多余的Ca（OH）2量：25.341-21.721=3.62（kg）

加入Ca（OH）2的折算成石灰量为：（5.341×56/74）/89％=21.547（kg） 随石灰带入的杂质量：21.547×（1-89％）=2.37（kg） 苛化反应生成的石灰渣量：21.721×100/74=29.353（kg） 所以苛化渣总量：Q苛渣=9.353+3.62+2.37=35.343（kg） 弃赤泥量：Q弃赤泥=Q弃泥+Q苛渣=667.103+35.343=702.446（kg）

弃赤泥附液量：Q弃赤附=Q弃赤泥×（L/S）弃泥=702.446×2.5=1756.115（kg）

表2-3 弃赤泥附液的各成分质量

成分 质量/kg

Al2O3 5.054

Na2OK 4.916

Na2OC 0.704

CO2 0.500

H2O 1744.941

合计 1756.115

2.6.3 赤泥洗液量

赤泥洗液成分量=赤泥分离底流附液成分量-弃赤泥附液成分量

A赤洗=407.674-5.054=402.620kg NK赤洗=396.585-4.916=391.669kg NC赤洗=56.820-0.704=56.116kg CO2赤洗=40.324-0.500=39.824kg

H赤洗=H赤分底附+赤泥洗水-H弃赤附=1029.336+赤泥洗水

2.6.4 氢氧化铝洗液量

过滤分离的Al(OH)3滤饼附液量QAH分饼附：

QAH分饼附=

其中各成分量：

1530?0.12=272.24（kg）

0.7944?0.12

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