拜耳法从铝土矿中生产氧化铝的物料平衡计算.doc

3.1拜耳法从铝土矿中生产氧化铝的物料平衡计算 物料平衡计算原始条件 一、 原料成分 1. 铝土矿（％） Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO CO2 H2O（结晶）其他 总计 水分 65.03 4.64 13.3 2.85 1.03 0.71 11.20 1.24 100 7.0 2. 石灰（％） Al2O3 SiO2 Fe2O3 CaO 灼减 其他 总计 0.57 2.04 0.15 84.36 10.18 2.70 100 二、 工艺技术条件 1. 石灰添加量8％（干矿） 2. 石灰乳浓度180g/l 3. 循环母液 N k240g/l N c18g/l Rp0.6 4. 溶出液 Rp1.17 （ak1.41） 溶出赤泥 A/S1.90 N/S0.40 灼减8％ 溶出矿浆浓缩率（以原矿浆中溶液量计）20.5％ 5. 稀释后溶液N k170g/l 6. 溶出过程中矿石和石灰中CO2反应系数0.85 7. 分离沉降底流固含350g/l 8. 洗涤沉降底流固含400g/l 洗涤过程Al2O3水解2％（以矿石中Al2O3计） 9．洗涤苛化加入石灰量按［CaO］/［Na2Oc］1，苛化量5.2kg/t-矿（Na2Oc） 10.精液产出率90kg Al2O3/m3,分解母液Rp≈0.61 种子添加量按分解后浆液固含450～600g/l Al2O3（AH为800g/l）约为1360kg/ m3精液。 11.种子分离滤饼含水率20％ 12.产品过滤洗涤滤饼含水率分离16％ 洗涤13％ 蒸汽烘干后10％ 洗水量0.5t/l-ALOH 3. 13.各过程机械损失 磨矿0.2％ 溶出0.2％ 沉降0.1％ 14.污水进入量（每吨干铝土矿） 磨矿100kg 稀释50kg 沉降75kg 计算过程 一、1000kg碎铝土矿的磨矿及高压溶出 1、 配灰量为1000*8％＝80kg 其中Al2O3＝0.46 SiO2 ＝1.63 Fe2O3＝0.12 CaO＝64.49 灼减＝8.14 其他＝2.16 2、 溶出需循环母液 ［A矿＝灰－S矿＝灰（A/S）赤］/Rp溶＋S矿＋灰（N/S）赤＋CO2矿＋灰R62/44 ＝V循V循（1－Rp循/ Rp溶） 式中A矿＝灰＝650.3＋0.46＝650.76kg S矿＝灰＝46.4＋1.63＝48.03kg CO2矿＋灰＝7.1＋8.14＝15.24kg A/S1.90 N/S0.40 Rp1.17 240g/l Rp0.6 R＝0.85 代入式中得 V循＝4.419m3 循环母液密度为 d＝0.5＋（√0.25＋0.00144240＋0.0009144＋0.00186518）＝1.3717 则循环母液中Ao＝4.419144＝636.34kg Na2Ok＝4.419240＝1060.56kg Na2Oc＝4.41918＝79.54kg CO2＝79.5444/62＝56.45kg H2O＝6061.54－636.34－1060.56－79.54－56.45＝4228.65kg 3、磨矿过程污水进入量为100kg/t-矿 原矿浆量为 1070＋80＋6061.54＋100＝7311.54kg 溶出过程反苛化得Na2O量为 15.240.8562/44＝18.25kg 磨矿和溶出过程机械损失均为0.2％，合并为0.4％，则损失量为 7311.540.4％＝29.25kg 4、自蒸发水量 浓缩率为20.5％，则自蒸发水量为 6061.5420.5％＝1242.62kg 5、赤泥产出量 原矿浆中SiO2 、 Fe2O3、CaO和其他成分不溶出，全部进入赤泥，矿石和石灰中CO2有15％进入赤泥，则赤泥 SiO2＝（46.4＋1.63）（1－0.4％）＝47.84kg Fe2O3＝（133＋0.12）（1－0.4％）＝132.59kg CaO＝（10.3＋64.49）（1－0.4％）＝74.49kg TiO2＝28.5（1－0.4％）＝28.39kg 其他＝（12.4＋1.94）（1－0.4％）＝14.28kg Al2O3＝47.841.90＝90.9kg Na2Ok＝47.840.4＝19.14kg CO2＝（7.1＋8.14）15％（1－0.4％）＝2.28kg 赤泥灼减为8％，则结晶水为 （47.84＋132.59＋74.49＋28.39＋14.28＋90.9＋19.14＋2.28）8/92＝35.64kg 则赤泥量为409.91＋35.64＝445.55kg 6、溶出液量为7311.54－29.25－1242.62－445.55＝5594.12kg Al2O3 NaOk Na2Oc SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO CO2 H2O（结晶）其他 H2O 总计 铝矿石 650.3 46.4 133 28.5 10.3 7.1 112 12.4 70 1070 石 灰 0.46 1.63 0.12 64.49 8.14 1.94 80 循 母 636.34 1060.56 79.54 56.45 4228.65 6061.54 附加水 100 100 原矿浆 1287.1 1060.56 79.54 48.03 133.12 28.5 74.79 71.69 112 14.34 4398.65 7311.54 反苛化 －18.25 18.25 0 损 失 5.15 4.17 0.39 0.19 0.53 0.11 0.3 0.29 0.45 0.06 17.59 29.25 自蒸发 1242.62 1242.62 溶出液 1191.05 1019 97.4 69.12 3217.55 5594.12 赤 泥 90.9 19.14 47.84 132.59 28.39 74.49 2.28 35.64 14.28 35.64 445.55 二、溶出液稀释、赤泥分离洗涤及过滤、精液过滤 1、洗涤过程中Al2O3的水解损失按矿石中的2％考虑，则 Al2O3＝650.32％＝13.01kg H2O＝6.89kg 计19.9kg 2、沉降溢流中各成分为 Al2O3＝1191.05－13.01＝1178.04kg Na2Ok＝1019kg Na2Oc＝97.4kg CO2＝97.444/62＝69.12kg 3、分离沉降底流附液 溶出赤泥为445.55kg，分离沉降底流固含为350g/l，附液密度为1.316，则附液总量为 （445.55/350 － 445.55/3200）1316＝1492.08kg 其中其各成分大概为 Al2O3＝197.85kg Na2Ok＝172.93kg Na2Oc＝16.86kg CO2＝11.97kg H2O＝1095.47kg 4、稀释液中 Al2O3＝1178.04＋197.85＝1375.89kg Na2Ok＝1019＋172.93＝1191.93kg Na2Oc＝97.4＋20.31＝114.26kg CO2＝69.12＋14.41＝81.09kg 稀释后Nk＝170g/l，则稀释液为 V＝1191.93/170＝7.011m3 Ao＝1372.89/7.011＝195.82g/l Nc＝114.26/7.011＝16.3g/l d＝0.5＋（√0.25＋0.00144170＋0.0009195.82＋0.00186516.3） ＝1.4563 则稀释液总量为7.0111456.3＝10210.12kg 其中H2O＝10210.12－1375.89－1191.93－114.26－81.09＝7446.14kg 7、沉降过程污水进入流程量为75kg,则分离前浆液总量为 10210.12＋75＝10285.12kg 各成分的含量为 Al2O3＝1379.99/10403.41＝13.26％ Na2Ok＝1205.58/10403.41＝11.59％ Na2Oc＝117.71/10403.41＝1.13％ d＝1＋0.014413.26＋0.00911.59＋0.018651.13＝1.316 分离底流附液成分与分离前液体成分相同，其比重同前面估计值相同，故附液总量为1492.08kg，按比例求得附液中各成分为 Al2O3＝197.85kg Na2Ok＝172.93kg Na2Oc＝16.86kg CO2＝11.97kg H2O＝1092.47kg Al2O3 NaOk Na2Oc CO2 H2O 总计 溶 出 液 1191.05 1019.0 97.4 69.12 3217.55 5594.12 赤泥洗液 184.84 172.93 16.86 11.97 4181.59 4566.0 附 加 水 50.0 50.0 稀 释 液 1375.89 1191.93 114.26 81.09 7449.14 10210.12 附 加 水 75.0 75 .0 分离底流附液 197.85 172.93 16.86 11.97 1092.47 1492.08 溢 流 1178.04 1019.0 97.4 69.12 6431.67 8793.04 机械损失 1.18 1.02 0.97 0.07 6.43 8.79 精 液 1176.86 1017.98 96.43 69.05 6425.24 8784.25 分离沉降溢流量为10210.12＋75－1492.08＝8793.4kg 其中H2O＝7449.14－1092.47＋75＝6431.67kg 三、精液分解及ALOH3分离洗涤 1、析出的ALOH3 分解母液Rp经回归法试算约为0.61，则母液中 Al2O3＝1017.980.61＝620.97kg 析出得ALOH3中 Al2O3＝1176.86－620.97＝556.01kg H2O＝556.0154/102＝294.36kg 计850.37kg 2、分解母液中 Al2O3＝620.97kg Na2Ok＝1017.98kg Na2Oc＝96.43kg CO2＝69.05kg H2O＝6425.24－294.36＝6130.88kg 计7935.31kg 3、ALOH3分离过滤 滤饼含水率为20％，则 H2O/（ALOH3＋附液）＝（6130.88/7935.31）附液/（ALOH3＋附液）＝20％ 附液＝297.02kg 其中Al2O3＝297.02620.97/7935.31＝23.24kg Na2Ok＝297.021017.98/7935.31＝38.1kg Na2Oc＝297.0296.43/7935.31＝3.61kg CO2＝3.6144/62＝2.56kg H2O＝297.02－23.24－38.1－3.61－2.56＝229.51kg 分离后种分母液 Al2O3＝620.97－23.24＝597.73kg Na2Ok＝1017.98－38.1＝979.88kg Na2Oc＝96.43－3.61＝92.82kg CO2＝69.05－2.56＝66.49kg H2O＝6130.88－229.51＝5901.37kg 计7638.29kg 4、ALOH3洗涤 洗水加入量为850.370.5＝425.18kg 由附液成分求得 Al2O3 NaOk Na2Oc CO2 H2O 总计 分解精液 1176.86 1017.98 96.43 69.05 6425.24 8784.25 出分解槽浆液 1176.86 1017.98 96.43 69.05 6425.24 8784.25 其中ALOH3 556.01 294.36 850.37 分解母液 620.97 1017.98 96.43 69.05 6130.88 7935.31 分离ALOH3附液 23.24 38.1 3.61 2.56 229.51 297.02 AH洗水 425.18 425.18 AH洗液 23.24 38.1 3.61 2.56 382.68 450.19 蒸汽烘干 42.45 42.5 五、母液蒸发 1、 蒸发原液量中 Al2O3＝597.73＋23.24＝620.97kg Na2Ok＝979.88＋38.1＝1017.98kg Na2Oc＝92.82＋3.61＝96.43kg CO2＝66.49＋2.56＝66.49kg H2O＝5901.37＋229.51＋382.68＝6513.56kg 合计8318.61kg 2、 苛化 Na2Oc量等于Na2Ok的损失量，而苛化效率等于80％，则可求得蒸发析出的结晶碱为Na2Oc＝16.89kg，CO2＝11.99kg，H2O＝4.9kg。 苛化液中Al2O3＝15.37kg Na2Oc＝42.58kg，CO2＝30.21kg，H2O＝4.9kg Al2O3 NaOk Na2Oc CO2 H2O 总计 蒸发原液 620.97 1017.98 96.43 66.49 6513.56 8318.61 结 晶 碱 16.89 11.99 4.9 33.78 蒸 发 水 2885.22 2885.22 苛 化 液 15.37 42.58 605.21 663.16 循环母液 636.34 1060.56 79.54 56.45 4228.65 6061.54 六、焙烧 ALOH3量为850.37kg,其中Al2O3＝556.01kg H2O＝294.36kg 灼减就等于294.36kg.