贵州大学本科毕业论文（设计）
第 33 页
本设计采用了我国特有的，并付诸于生产实践中的生料加煤除硫措施，这一措施有如下优点：
（1)生料加煤后烧成的熟料疏松多孔，可使溶出磨的生产能力提高8-9%，减少过磨现象，从而降低二次损失和改善赤泥的沉降性能。
（2)生料加煤，可使相当部分硫转化成二价硫，从赤泥排出。生料加煤后，Fe2O3在 烧结过程600℃-700℃时被还原成呈碱性的FeO，甚至金属Fe，使呈Na2SO4形态的S减少，从而减少，而减少配料过程Na2O的配置。
（3)能使熟料Al2O3的溶出率提高0.5-1.0%。
（4)生料加煤还能强化烧结过程，因为加入到生料中的煤是在进入燃烧带以前燃烧的，等于增加窑的燃烧空间，提高了窑的发热能力，脱硫反应为：
Na2SO4+4CO= Na2S+4CO2 Fe2O3+CO=2FeO+CO2
Na2S+FeO+Al2O3=Na2O·Al2O3+FeS
在窑的烧成带和冷却带，由于氧化气氛的增强，已还原的Na2S和FeS有较大部分又会重新氧化成Na2SO4，致使脱硫率只有33%，为了抑制这种现象，掺入生料的煤量不应太多，以免窑头的过剩空气系数太大。
总之，采用生料加煤措施，熟料中的Na2SO4含量限制在5-6%以下，窑的操作条件得到改善，碱耗降低，熟料质量得到提高，熟料中的FeS在溶出时随同赤泥排出。
六、用沉降槽进行赤泥的分离洗涤
过滤分离和沉降分离效果比较如表2.3所示。
表3.2 过滤分离和沉降分离效果比较
技术条件、指标 溶出凝固比（L/S） 溶出温度 过滤能力
Al2O3的净溶出率（%） Na2O的净溶出率（%） Al2O3的过程溶出率（%）
过滤分离 2.5-3.0 78-86℃ 0.07 760.1 91.4 80.9
沉降分离 2.5 88-94℃ 0.23 75.4 88.9 75.9
贵州大学本科毕业论文（设计）
第 34 页
Na2O的过程溶出率（%） 89.5 87.5
由上表的数据可知，直接过滤可提高流出率，但产能下降，滤布耗损大，成本高。因此，本设计采用沉降分离后，再用真空过滤机过滤，这种系统沉降分离效果比较好。
从赤泥分离沉降槽卸出的底流，液固比约为5，所含大量铝酸钠溶液，需要通过洗涤加以回收。本设计从经济、劳动条件、投资等方面考虑，考虑在沉降槽系统内进行多次连续反向洗涤，洗涤用水从系统中最后一个沉降槽加入，洗涤液从第一个沉降槽流出。
七、二段脱硅
在熟料溶出过程中，由于原硅酸钙引起的二次反应，在溶出液中含有相当数量的SiO2，熟料在80℃±，湿磨溶出的Al2O3约120g/L，Na2OC约30g/L，分子比为1.25的溶液，SiO2含量达4.5-6g/L，硅量指数为20-30，比SiO2平衡浓度高出很多倍。这种溶出粗液无论用碳酸化分解还是晶种分解，大部分SiO2都进入氢氧化铝，使氧化铝成品的质量远低于规范要求。因此溶出粗液必须经过专门的脱硅过程，尽可能彻底地将其中SiO2清除，制成精液，才可送去分解。精液硅量指数越高，则碳分分解率可以提高，整个生产流程中的物料流量因大大减小，而且减轻碳分母淳朴蒸发结垢现象。近年来，国内外研究和采用了两段脱硅方法，即在一次脱后的溶液中加石灰再一次脱硅，加深粗液的脱硅程度，精液的硅量指数提高到1000以上，整个烧结系统的技术经济效果因而大大提高。本设计采用二段脱硅的工艺过程如图2-8所示。
由于添加石灰石可以得到硅量指数很高的精液，对于第一阶段的脱硅要求可以略为降低，因而可在常压下进行。采用二段脱硅方法得到高硅量指数精液，提高了碳分分解率，成品氧化铝的质量和总回收率都有提高，具有良好的经济效果。常压脱硅需要时间长，且仅能适用浓度不太高的铝酸钠溶液，故本设计采用一段脱硅为中压条件，得到的硅渣主要成分是含水铝硅酸钠；二段脱硅在常压条件下进行，得到的主要成分是水化石榴石。为了增进一段脱硅的效果，将二段脱硅时析出的水化石榴石渣送到一段去，然后从所得泥渣回收Al2O3，水化石榴石用Na2CO3溶液处理，提取其中的Al2O3，得到石灰石渣送到配制去生料浆，这样，可
贵州大学本科毕业论文（设计）
第 35 页
以使返回烧结过程的Al2O3量减至最少。
图2-8 二段脱硅的工艺过程
二段水化石榴石 二段脱硅液 叶滤 精 液 送去分解 二段脱硅 沉降分离 石灰石渣 送配料 返回溶液 送熟料溶出 铝酸钠溶液 泥渣 回收Al2O3 粗 液 一段脱硅 碳分母液 八、种分和碳分
本设计所需处理的铝土矿含铁较低，熟料溶出液的分子比过低，不能保证溶液赫泥分离，特别是精液叶滤过程中必要的稳定性。因此，脱硅后精液一部分进行种分分解，一部分进行碳分分解，脱硅后得到的另一部分精液用于提高烧结块溶出的苛性比值，供拜耳系统原矿浆补石成（即用廉价的碳酸碱代替苛性碱），碳分母液用于烧结部分的硅渣以回收Al2O3。
九、分解母液的蒸发
拜耳法的种分母液，烧结法的碳分母液，因其所含水分较多，不宜用来调整烧结所需的生料浆和拜耳溶出浓度的需求，故需要进行蒸发，排除多余的水分。
进入生产流程中的水主要是赤泥洗水，氢氧化铝洗水，原料带入水以及蒸汽直接加热的冷凝水、离心泵的轴封水等。除随赤泥带走以及在氢氧化铝煅烧和熟料烧结过程，排除的水外，多余的水全部由蒸发工序排出。
本设计采用多效蒸发器。（一部分厂已采用板式降膜蒸发器） 十、用重油作原料燃进行氢氧化铝焙烧
为了保证Al2O3的质量，对煅烧AH所用燃料要求较高，煤粉燃烧后残留下来
贵州大学本科毕业论文（设计）
第 36 页
的灰分含大量杂质，影响Al2O3的质量。为了保证氧化铝的纯度，燃料的灰分应该控制严格，因此本设计选用重油做为燃料。
通过对工艺流程的以上合理论证，可总结出本设计混联法工艺流程的工艺特点如下：
（1）充分利用了现有的技术成果和现场的经验使本设计流程可靠，技术先进，成本合理。
（2）本设计流程复杂，工艺技术指标较多，许多工艺操作要求严格，要节能降耗存在一定困难。
（3）烧结系统的一部分脱硅精液并入拜耳法系统，以补偿拜耳系统的苛性碱损失，即可廉价的碳酸碱补充等性碱，从而降低产品成本。 2.4.3全厂各车间及工序的划分，烧结车间主要设备和工艺特点 一、全厂各车间及工序的划分
本设计采用混联法、流程复杂、涉及拜耳系统和烧结两平衡系统。下面分别就两个系统进行车间及工序划分。
1、拜耳系统车间划分
（1）原料制备车间：主要分为破碎工段、石灰炉工段、原料磨工段、煤粉工段等四个工段。
（2）分解车间：包括种分工段、碳分工段、过滤工段。
（3）烧结车间：分为氢氧化铝输送工段、烧结工段、Al2O3输送工段和燃料供应工段。
（4）蒸发车间：即蒸发工段。
（5）高压溶出车间：包括稀释工段、沉降洗涤工段、溶出工段、过滤工
段。
2、烧结系统车间划分
（1）原料车间：主要包括破碎工段、石灰炉工段、原料磨工段、煤粉工
段等四个工序。
（2）烧结车间：可分为烧成工段、中碎工段、收尘工段。
（3）熟料溶出车间：包括溶出工段、赤泥处理工段、脱硅及稀释工段。
二、烧结车间主要设备、工艺特点：
贵州大学本科毕业论文（设计）
第 37 页
烧结车间是烧结系统的核心，现根据工段的划分，分别将其主要设备、工艺特点阐述如下：
1、煤粉工段
将烧成用煤和生料加煤工到烧结所需的条件，进厂烧成用煤用洗精煤，要求灰分≯15%，含S≯1%，水份≯10%，挥发份为2.5±5%，生料加煤为无烟煤，要求灰水份≯15%，S≯1.2%，挥发份≯8%，块度≯40mm。
主要设备：钢球煤磨机，规格φ2.5×3.9m球磨机。 磨制煤粉细度±170#筛≯12%，磨出口温度270℃。 2、烧成工段
把原料车间来的合格料浆烧结成熟料。 主要设备：油压泥浆泵，规格为25kg/cm2； 回转窑，规格为Φ4×90m。 3、中碎工段
冷却后的熟料经B=1200mm裙带式输送机到固定筛预筛分后，大块入600×900mm的鄂式破碎机进行破碎，筛下小块的与破碎后的产物一并加入宽为900mm的倾斜斗式提升机，宽为1000mm的倾斜斗式提升机，B=1200mm的裙带式输送机到仓上B=1200mm的裙式提升机，然后入熟料仓中贮存。由熟料仓出来的熟料经电磁振动给料机。裙式运输机去溶出。
主要设备：600×900mm的鄂成破碎机、回转筛、输送机。 4、收尘工段
为减轻厂区的环境污染和回转窑中Al2O3和Na2O的损失，采用旋风收尘和收尘组成的收尘系统，使废气含尘＜0.2g/m3。
主要设备：φ3.3m洪堡收尘器； 45m的棒帏式电收尘器。
2
第三章 冶金计算
3.1冶金计算基础及步骤
3.1.1冶金计算基础