.物料平衡计算为了便于计算,物料平衡计算按生产1吨氧化铝为基准进行3.1 主要生产技术指标1〕 产品为一级品氧化铝〔国标〕：Al2O3不低于98.6%,本设计取：Al2O3为99%2〕 铝土矿的化学组成〔%〕Al2O3Fe2O3SiO2TiO2CO2 灼减 其它 合计 水分 65.86 6.17 6.96 3.19 1.36 14.58 1.88 100 2.883〕 石灰的化学组成〔%〕CaOT CO2 其他 合计 83.60 6.05 10.35 1004〕 氧化铝实际溶出率：86.26%,总回收率取：84%5〕 石灰添加量占干铝土矿量的8%6〕 碱耗：58㎏ 补碱组成〔g/L〕Na2Ok Na2Oc CO2密度：1440 ㎏/m3438.8 7.2 5.1 7〕 循环母液的组成〔g/L〕Na2Ok Al2O3 Na2Oc CO2Na2OT密度：1.348 g/㎝3230 118.2 20 14.2 250= 3.28〕 铝酸钠溶液组成〔g/L〕Na2Ok Al2O3 Na2Oc CO2 密度：1303 kg/m3 150 170.17 17.58 12.48=1.459〕 沉降分离槽底流L/S =3.0,末次洗涤槽底流 L/S =1.210〕弃赤泥液相中Na2O的含量〔浓度〕：3.693g/L11〕溶出后的赤泥的A/S=1.3, N/S=0.312〕溶出过程浓缩率：8%13〕晶种分解中种子比为3.0,种子附水率为20%,分离后氢氧化铝浆液的L/S =1.014〕氢氧化铝洗涤水的消耗量为0.5~1.0吨/吨-AH,氢氧化铝滤饼的含水量为7.0%15〕蒸发中,Na2CO3·H2O带走的循环母液量为30%16〕苛化时的石灰数量为化学反应计算量的125%；苛化率为90%3.2 物料平衡计算3.2.1 损失计算根据原始数据,该铝土矿的铝硅比A/S＝65.86÷6.96＝9.46,故理论溶出率η理 ＝×100%＝×100%＝89.43%实际溶出率η实 ＝×100%＝×100%＝86.26%因总回收率比实际溶出率低,故本次设计的实际的总回收率取84%。
在氧化铝的产出率为84.0%的条件下,如果制取1吨含有990公斤成品氧化铝,则需要：990÷〔0.84×0.6586〕＝1789.51kg干铝土矿其中应含有氧化铝：1789.51×65.86%＝1178.57kg因而,氧化铝的总损失量：1178.57－990＝188.57kg其中,破碎及储存时氧化铝的损失量为生产一吨氧化铝所需的总Al2O3量的0.2%即 为：0.2%×1178.57＝2.36kg 相当与损失干铝土矿：2.36÷65.86%＝3.58kg则进入湿磨工序的干土矿：1789.51－3.58＝1785.93kg干石灰量为：1785.93×8%＝142.87kg湿磨过程中Al2O3的损失与破碎时相同,即只有：0.2×1178.57kg相当于铝土矿为2.36÷65.86%＝3.58kg则送溶出的原矿浆矿石量为：1785.93－3.58＝1782.35kg送溶出的铝土矿中含, kg： Al2O3 ： 1782.35×0.6586＝1173.85Fe2O3 ： 1782.35×0.0617＝109.97SiO2 ： 1782.35×0.0696＝124.05TiO2 ：1782.35×0.0319＝56.86CO2 ： 1782.35×0.0136＝24.24灼减 ： 1782.35×0.1458＝259.87其它： 1782.35×0.0188＝33.51 合计： 1782.35附着水： 1782.35×0.0288＝51.33而送溶出的石灰中含, kg：CaO： 142.87×0.8360＝119.440CO2： 142.87×0.0605＝8.64其它： 142.87×0.1035＝14.79总计： 142.87表3.1 Al2O3和Na2O的损失量损失项目Al2O3Na2O〔公斤〕占铝土矿中%公 斤破碎及储存0.202.36/湿磨0.202.361.00赤泥不溶解形式13.68161.2737.22赤泥溶解形式0.303.533.38水解0.505.89/分解0.252.956.24蒸发及析出打0.172.004.10石灰乳渣0.303.534.03焙烧0.404.712.03合计16.00188.5758需要加入的苛性碱为：58÷〔438.8＋7.2〕＝0.130 或0.130×1440＝187.20kg苛性碱带入, kg ： Na2O ： 58kg CO2： 5.1×0.130＝0.66kg H2O〔按差值计〕：187.20－58－0.66＝128.54kg 赤泥的组成, kg：Al2O3：124.05×1.3＝161.27 〔赤泥A/S＝1.3〕Na2O：124.05×0.3＝37.22 〔赤泥N/S＝0.3〕 Fe2O3：109.97 SiO2： 124.05 CaO： 119.44 TiO2： 56.86 其它：33.51＋14.79＝48.3 未计入灼减的赤泥量为： 161.27＋37.22＋109.97＋56.86＋124.05＋119.44＋48.3＝657.11灼减的计算如下：〔1〕若赤泥中的SiO2以Na2O.Al2O3.1.7SiO2.2H2O的形式存在,那么124.05kgSiO2结合： 124.05×102÷〔1.7×60〕＝124.05kg Al2O3124.05×36÷〔1.7×60〕＝43.78kg H2O〔2〕若赤泥中的CaO以CaO.TiO2.H2O的形式存在,那么56.86kgTiO2结合：56.86×18÷80＝12.79kg H2O 〔3〕在〔1〕中剩余的Al2O3,若在赤泥中以3CaO.Al2O3.SiO2.6H2O形式存在,那么161.27－124.05＝37.22kg结合 37.22×6×18÷102＝39.41kg H2O〔4〕若1.8%的Fe2O3在赤泥中以Fe〔OH〕3形式存在,则：109.97×1.8%×54÷160＝0.67kg H2O由此可得灼减为： 43.78＋12.79＋39.41＋0.67＝96.65kg总赤泥量为657.11＋96.65＝753.76kg 若包括水解损失的5.89kg Al2O3 则结合5.89×54÷102=3.12Kg的H2O.此时总赤泥量为753.76＋5.89＋3.12＝762.77kgNa2O的化学损失稍低于在组成为Na2O.Al2O3.2SiO2.2H2O时同124.05kg SiO2相结合的Na2O,因为含水硅铝酸钠中有部分Na2O被CaO取代。
由于洗涤不完全,故随赤泥损失的Al2O3有3.53kg,当＝1.45时,相应地含有3.38kg Na2Ok,则有3.11kgNa2OT故：762.77×1.2×x＝3.38×1000,解即得弃赤泥中Na2O含量为3.693g/l3.2.2循环溶液计算分解过程中氧化铝的分解率： 因此,进入分解的铝酸钠溶液中含Al2O3：〔990＋4.71〕÷0.5469＝1818.82kg如果分解过程中无机械损失,则留于母液中的Al2O3： 1818.82－990－4.71＝824.11kg如果考虑到Al2O3分解,蒸发和打苛化时的损失,则循环溶液中Al2O3为824.11－2.95－2.00－3.53＝815.63kg当＝3.2时,其所含的为815.23×3.2÷1.645＝1586.64kg量为的8%,即：×100%＝8%则:＝ ＝20g/l因此CO2:20×44÷62=14.2g/l 循环母液的体积为：1586.64÷230＝6.90循环母液中Al2O3为：815.63÷6.90＝118.2g/l ＝ 1.348g/cm <其中NaOH的密度为1.263 g/l>则循环溶液重量为： 6.90×1348＝9301.2kg： 6.90×20＝138kgCO2： 138×44÷62＝97.94kg则H2O：9301.2－97.94－1586.64－138－815.63＝6662.99kg原矿浆量＝铝土矿重量＋石灰重量＋苛性碱重量＋循环母液 ＝1782.35＋142.87＋187.20＋9301.2－1.00＝11463.95kg式中 0.50——磨矿时的损失,kg溶出时矿浆浓缩率为8%,即:11463.95×8%＝917.12kg根据上述计算所得的数据引出高压溶出的平衡表如表3．2所示：表3.2 高压溶出平衡进,kg出,kg铝土矿溶出浆液Al2O31173.85Al2O31989.48Fe2O3109.97Na2OT 1782.64SiO2124.05Fe2O3109.97TiO256.86SiO2124.05CO224.24TiO256.86其他33.51CaO119.44灼减259.87CO2131.48H2O51.33其他48.3合计1833.68灼减259.87石灰H2O5925.74CaO119.44合计10547.83CO28.64浓缩水量917.12其他14.79①未计入湿磨损失1.00kg合计142.87苛性碱Na2Ok57.07Na2Oc0.93CO20.66H2O128.54合计187.20循环母液Al2O3815.63Na2Ok1586.64Na2Oc138CO297.94H2O6662.99合计9301.2.00总计11464.95合计11464.953.2.3浆液的稀释和沉降稀释后的赤泥浆液的溶液中,Na2Ok的浓度为150g/l。
当＝1.45时,其Al2O3浓度为：150×1.645÷1.45＝170.17.52g/l当＝1.62时,Na2Oc的浓度为＝－150＝17.58g/lCO2的浓度为＝17.58×44÷62＝12.48g/l则 ＝1.303g/cm <其中NaOH的密度为1.18 g/l>则H2O的浓度为： 1303。