贵州大学本科毕业论文（设计）
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图2-3 串联生产氧化铝工艺流程
循环碱液 蒸发脱盐 碳酸盐 洗液 精液 母液 搅拌分解 分离 Al(OH)3 洗涤 Al(OH)3 焙烧 Al2O3 精液 搅拌分解 分离 （母液） 蒸发脱盐 （硫酸盐） 铝矿石 拜耳法处理 洗净赤泥 石灰石 烧结法处理 弃 赤泥 纯碱 2、并联法
并联法包括拜耳法和烧结法两个平行的生产系统，以拜耳法处理硅铝土矿，烧结法处理高硅铝土矿，烧结法系统所得铝酸钠溶液并入拜耳法系统以补偿拜耳法系统的苛性碱损失。并联法不同于串联法之处是拜耳法系统的赤泥不进入烧结法系统，而是直接送堆场。烧结法系统完全以铝矿石为原料，其作用是以纯碱补充全流程的碱耗。并联法只有种分没有碳分过程。并联法生产氧化铝的基本流程如图2-4所示。
低硅铝矿石 拜耳法处理 石灰石 弃赤弃赤泥 泥 搅拌分解 分离 Al(OH)3 洗液 洗涤 Al(OH)3 焙烧 Al2O3 高(或低)硅铝矿石 烧结法 处理 纯碱 循环碱液 蒸发脱盐 碳酸盐 精液 母液 精液 搅拌分解 分离 （母液） 蒸发脱盐 （循环碱液） （硫酸盐）
图2-4 并联生产氧化铝工艺流程 贵州大学本科毕业论文（设计）
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2、混联法
在混联法流程中，烧结法系统既处理拜耳法系统的赤泥，又加入新铝矿石，加入量根据熟料配方中的铝硅比值而定。随着熟料铝硅比值的变化，可以变动拜耳法和烧结法两大系统的产量比例。因而组织生产比较灵活。此外，在烧结法系统配入较多铝矿石，适当提高熟料铝硅比后，熟料中氧化铝和氧化钠溶出率优于串联法的低铝硅比熟料，熟料烧成作业也较好控制。
混联法兼有拜耳法和烧结法各自的特点和全部工艺过程，它是将拜耳法和同时处理拜耳法赤泥与低品位矿石的烧结法结合而成的。这种方法目前只有我国采用，其原理是用拜耳法处理高铝硅比的低铁铝土矿，所得赤泥再配入部分低品位铝土矿用烧结法处理，以提高熟料的铝硅比，扩大烧结温度范围。混联法生产氧化铝的基本流程如图2-5所示。
循环碱液 蒸发脱盐 碳酸盐 洗液 精液 母液 铝矿石 拜耳法处理 洗涤赤泥 弃赤泥 搅拌分解 分离 Al(OH)3 洗涤 Al(OH)3 焙烧 Al2O3 精液 搅拌分解 分离 （母液） 蒸发脱盐 （循环碱液） 碳酸分解 分离 Al(OH)3 母液 蒸发 纯碱 烧结法处理 石灰石 煅烧 石灰 CO2 净化 （循环碱液） （硫酸盐） 图2-5 混联生产氧化铝工艺流程 混联生产氧化铝具有如下优点：
（1）拜耳系统的赤泥，用烧结法回收其中的Al2O3和Na2O，提高了Na2O的总回收率，降低了碱耗。
（2）在烧结法系统中配制生料浆时添加相当数量的低品位铝矿，既提高了熟料A/S，改善了烧结过程，同时也有效地利用了一部分低品位矿石。
（3）以廉价苏打加入烧结法补偿生产过程中苛性碱损失。
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混联法也有一明显的缺点，即由于把拜耳法和烧结法合在一起，流程特别长，设备繁多，许多作业过程相互牵制，使生产控制条件增加了一定的复杂性。 2.2.3酸法生产氧化铝
基本原理:用硫酸、盐酸、硝酸等无机酸处理铝土矿石而得到相应的铝盐的酸性水溶液，如 Al2（SO4）3、AlCl3等的酸性水溶液，然后用碱中和这些铝盐的酸性水溶液使铝成氧化铝沉淀析出，或者使这些铝盐成水合晶体从溶液中析出，再煅烧所得的氢氧化铝或各该铝盐的水合晶体，使得无水氧化铝。
酸法生产氧化铝的优缺点如下： 优点：
（1）各种酸几乎不与SiO2作用，故在生产前阶段就可将大量的SiO2除
去。
（2）流程简单（与碱法相比较）。
（3）适用于处理分布很广的高硅低铁铝矿，可处理非铝土矿床的原料。
缺点：
（1）必须用铝质或其它耐酸材料制成的设备，比碱法生产所需设备昂贵得多。
（2）由于铁盐在酸性液中的行为与铝盐极为相似，在工业条件下不要
除去溶解于铝盐酸液中的铁杂质量十分困难的。
（3）只能处理铁合量极低的矿石，否则很难得到Al2O3。 （4）回收酸以供循环使用，困难很大，且回收率不高。
由于酸法有上述重大缺点，除了在个别地方曾经用其进行半工业性试生产外，实际上都不用来生产氧化铝。不过，对硅高铁低的铝土矿，则利用其优点采用酸碱联合法，即先用酸法制得不纯的氢氧化铝，然后再用碱法精制氢氧化铝也是可行的。
2.3 本设计采用的生产方法的确定及论证
2.3.1选择生产方法时应考虑的因素及主要依据 一、选择生产方法时应考虑的因素
1、保证原材料的充分利用，尽可能选用廉价材料。
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2、工艺流程尽可能简单。
3、尽可能采用闭路循环的作业流程。
4、尽可能采用连续作业，为生产创造最好的劳动条件。 5、应考虑污水和废气以及紧急排料时的排除物料的处理。 6、尽量避免采用贵重和国内无法制造的设备。 7、矿石的组成及性质。 二、选择氧化铝生产方法的主要依据
1、矿石原料的化学成份和矿相组成； 2、矿石综合利用的程度； 3、经济效益的好坏。 2.3.2生产方法的确定及论证
就目前而言，碱法的优点是其它方法所不及的，因此目前工业上几乎全部采用碱法生产Al2O3。本设计选定的提供铝土矿的基地是清镇和修文。它们既有A/S很高的铝土矿，也有A/S很低的普铝矿。根据资料，修文和清镇普铝矿的组成如表2.1所示：
表2.1 修文和清镇普铝矿的组成（%）
组成（%） Al2O3 SiO2 Fe2O3 附水 A/S 修文矿山 57.0 15.83 4.0 2.0 3.6 清镇矿山 56.0 14.79 3.0 2.0 3.8
而本设计所采用的矿石组成如表2.2所示：
表2.2 本设计所采用的矿石组成（%）
元素 Al2O3 SiO2 Fe2O3 CaO S 附水 灼碱 其他 A/S 成分 54.0 15.70 3.6 2.8 0.1 2.0 13 8.80 3.5
由上表可以看出，本设计所采用的矿石品位很低，如用拜耳法进行生产，虽可以处理高品位矿石，但对低品位矿来说，则会出现Al2O3回收率低，碱耗高，经济效率低等问题。
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而采用串联处理，则存在一定困难，如在用回转窑烧结拜耳赤泥配制的A/S很低的生料时，由于烧成温度范围窄，在烧结技术上还存在一定问题，同时两个系统的水份平衡也有一定困难。如采用混联法进行生产，在处理高品位铝土矿的同时，也可用拜耳赤泥配制的A/S很低的烧结生料中添加一部分低品位铝土矿，将熟料A/S提高便于烧结窄操作的数值。这样不仅改善了大窑的技术操作，而且还平衡了生料浆的水分，并且还带来如下好处：
（1）充分利用矿石资源；
（2）综合平衡，兼收拜耳法和烧结法的优点； （3）用廉价的Na2CO3来补充Na2O损失；
（4）混联法增加了碳酸化分解过程，有利于回收金属镓和整个生产流程的协调配合；
（5）混联法所排赤泥与烧结法相同，可以综合利用生产水泥等，并易于堆放，堆放设施的投资和费用较低。
鉴于本设计所采用的矿石品位低，而清镇和修文供矿兼有高低品位铝土矿的特点，结合选择生产方法的依据，因素及采用混联法生产所带来的诸多优点，因此本设计决定采用联合混联法生产氧化铝。
2.4 全厂详细的生产流程图及其合理性论证
2.4.1编制全厂详细的生产流程图
生产工艺流程是工厂设计的骨架和依据，整个生产设计过程的冶金计算，技术条件，厂房建筑结构的确定，企业及车间的组成与布置、保安防水、卫生设施、生产组织和最后经济效果等，都是在生产工艺流程既定的基础上完成的。
本设计在吸取贵州铝厂、苹果铝厂等厂家的生产经验的基础上对现有流程作了某些适当调整，采用了如图2-6所示的工艺流程图。