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1、2009年3月29日,开曼铝业,高压溶出,一、概述,铝土矿的溶出过程一般是在高压、高温、高碱条件下进行的。溶出车间主要任务： 溶出车间的主要任务是：将原料车间送来的原矿浆进行预脱硅，再将预脱硅矿浆和补充循环母液混合后的调整矿浆压入高压溶出，使矿石中的氧化铝有用成分充分反应生成铝酸钠溶液，并用一次洗液稀释成合格浆液送往沉降车间。将合格的新蒸汽冷凝水及时返送回热电，不合格的新蒸汽冷凝水及闪蒸二次含碱冷凝水送往沉降热水站。 。,高压溶出,二、铝土矿及循环母液的主要成分,有用成分：氧化铝（Al2O3）（主要有用成分）、镓杂质：氧化硅（SiO2）、氧化铁（Fe2O3）、 氧化钛（TiO2）、碳酸盐,高压
2、溶出,1.拜耳法生产中所用铝土矿的主要成分,苛性钠（NaOH），铝酸钠NaAl(OH)4，碳酸钠（Na2CO3）,高压溶出,2. 溶出所用循环母液的主要成分,三、铝土矿各种成分在溶出过程中的行为,铝土矿在溶出过程中发生的主要反应是氧化铝水合物的溶出。溶出过程中绝大部分的杂质多进入赤泥中，但也有少量的杂质溶解于碱液中，杂质在溶出过程中的反应也影响到氧化铝生产的技术经济指标。,高压溶出,铝土矿中所含的氧化铝水合物在溶出时与循环母液中的NaOH作用生成铝酸钠进入溶液，形成铝酸钠溶液。 反应方程式： Al2O3（1或3）H2O+2NaOH+aq=2NaAl(OH)4+aq aq为液相中反应 这是溶出过
3、程的主反应。,高压溶出,1.氧化铝水合物溶出时的行为,SiO2在溶出过程中的行为取决于它的矿物组成、溶出温度和溶出过程的时间。 游离状态的SiO2 和石英只有在较高的温度下（150）才开始和铝酸钠溶液起反应。如果在低温下溶出三水铝石，这部分SiO2将转移到赤泥中被分离出去。 而以硅酸盐状态存在的氧化硅在溶出过程中于碱液作用生成Na2SiO3进入溶液中，Na2SiO3随即与溶液中的铝酸钠发生脱硅反应生成含水铝硅酸钠（钠硅渣） （Na2OAl2O31.7SiO2nH2O）进入固相赤泥中。 高压溶出过程铝酸钠溶液的硅量指数一般达150-200。,高压溶出,2. 氧化硅在溶出过程中的行为,SiO2在A
4、l2O3生产中的危害： 生成含水铝硅酸钠，造成Na2OK和Al2O3的损失。按Na2OAl2O31.7SiO2nH2O分子式计算，每公斤SiO2造成0.608公斤的Na2OK和1公斤Al2O3的损失，因而拜耳法只适应于处理低硅优质铝土矿。 由于溶出液在流程中发生脱硅反应，造成管道和设备器壁上产生结疤。 残留在铝酸钠溶液中的SiO2在分解时会随Al(OH)3一起析出，影响产品质量。 因此，在生产过程中要控制和减少SiO2的有害作用。,高压溶出,铝土矿中的含钛矿物以金红石和锐钛矿存在。 氧化钛与苛性钠溶液作用生成钛酸钠Na2O3TiO22H2O。 造成Na2O的损失。 生成的钛酸钠会在一水硬铝石的
5、表面形成一层致密的保护膜，使溶解过程恶化，Al2O3溶出率降低。（但氧化钛对三水铝石的溶解起不到阻碍作用，对一水软铝石的阻碍作用也小得多。 ）,高压溶出,3. 氧化钛在溶出过程中的行为,消除TiO2危害的有效措施：在铝土矿溶出时添加石灰 此时TiO2与CaO生成结晶状的钛酸钙Ca2OTiO2（松脆多孔、极易脱落），使Al2O3的溶出过程不再受到阻碍，也降低了Na2O的消耗。,高压溶出,1）氧化钙的来源： 工艺流程中添加石灰 铝土矿本身含有石灰（在原矿浆中氧化钙以Ca(OH)2形态参与反应）,高压溶出,4. 氧化钙在溶出过程中的行为,2）氧化钙的行为 在原矿浆的制备、储存过程以及压煮后矿浆的自蒸
6、发冷却稀释过程中，生成3 CaOAl2O36 H2O，造成Al2O3的损失。3 Ca(OH)2+2 NaAl(OH)4+aq=3 CaOAl2O36 H2O+2 H2O+aq 当物料中含有硅矿物时，往铝酸钠溶液中添加石灰将引起水花石榴石3CaOAl2O3xSiO2(6-2x)H2O的生成。（活化一水硬铝石的溶出，使溶出过程强化）（水花石榴石比钠硅渣更易脱离矿粒表面）,高压溶出,3） 铝土矿高压溶出过程中添加石灰的作用 消除含钛矿物的有害作用，显著提高Al2O3的溶出速度和溶出率。 促进针铁矿转变为赤铁矿，使其中的Al2O3充分溶出，并使赤泥的沉降性能得到改善。（针铁矿FeOOH，赤铁矿Fe2O
7、3，针铁矿具有不良的沉降和过滤性能。） 活化一水硬铝石的溶出反应。 生成水化石榴石，减少Na2O损失，降低碱耗。,高压溶出,四、铝土矿的溶出过程,铝土矿的溶出过程包括以下几个步骤： 循环母液湿润矿粒表面； 氧化铝水合物与OH-相互作用生成铝酸钠； 形成NaAl(OH)4的扩散层； Al(OH)4-从扩散层扩散出来，而OH-则从溶液中扩散到固相接触面上，使反应继续下去。,高压溶出,五、溶出过程的指标,溶出Rp是指铝酸钠溶液中Al2O3与Na2Ok的质量比。 Rp= Al2O3/ Na2Ok,高压溶出,1. 溶出Rp：,理论溶出率：理论上矿石中可以溶出的Al2O3量与矿石中Al2O3量之比。,高压
8、溶出,2. 氧化铝溶出率,实际溶出率：实际溶出的Al2O3量与矿石中Al2O3量之比。,高压溶出,氧化铝相对溶出率： 相对溶出率为实际溶出率与理论溶出率的比值 即：相= 实/理,六、影响溶出过程的因素,溶出温度是影响溶出速度最主要的因素。提高温度，溶出速度增大，氧化铝溶出率（A）增大，溶液中Al2O3的平衡浓度亦增大，溶出液A/S增高。,高压溶出,1. 溶出温度,溶出反应进行完全需要一定的时间。 （拜耳法：物料在保温罐中保温40分钟以上以保证 溶出率。）,高压溶出,2. 保温时间,在铝酸钠溶液中，Al2O3浓度增高，SiO2的平衡浓度增高，而且增高速率大于Al2O3浓度增高速率，所以过高的Al
9、2O3浓度使溶液的A/S降低。 脱硅反应： SiO2+ 2NaOH= Na2SiO3+H2O Na2SiO3+NaAl(OH)4+aq=Na2OAl2O31.7SiO2nH2O+aq,高压溶出,3. 溶出液中氧化铝浓度,溶出液Na2OK浓度较高，溶出Rp较低时，能保证矿石中氧化铝完全溶出。 溶出Rp很高时，不能保证矿石中氧化铝完全溶出。 但溶液Na2O浓度过高时，Al2O3溶出率（A）的增幅较小，且蒸汽消耗较多。,高压溶出,4. 溶出液Rp的影响,铝土矿溶出时，增大搅拌强度，可强化溶出过程。,高压溶出,5. 搅拌强度,铝土矿的溶出过程是液固两相反应。矿浆细度愈细，固相比表面积愈大，溶出速度愈快
10、。但是矿石过细又不利于沉降液固分离。,高压溶出,6. 矿浆细度,高压溶出,溶出工艺流程,1、脱硅工艺流程,2、溶出料浆流程,3、溶出加热段汽水流程,4、溶出预热段汽水流程,高压溶出,溶出主要设备,1、隔膜泵：俗称溶出的心脏，荷兰进口，双缸双作用活塞式往复运动，流量范围为0到520立方米每小时，设备功率为1160千瓦。.隔膜泵的内部联锁a.轴保护不装好隔膜泵不能启动b.仪表风压0.45Mpa，隔膜泵停车c.动力端润滑油压0.15Mpa，隔膜泵停车d.出料压力7.1Mpa，隔膜泵停车e.卸荷阀压力6.5Mpa，隔膜泵不能启动f.齿轮箱油压0.1Mpa，隔膜泵停车g.齿轮箱温度80，隔膜泵不能启动,
11、高压溶出,溶出主要设备,隔膜泵的外部联锁 a.脉冲缓冲器Tp101/102超高料位，隔膜泵停车b. 缓冲器Tp101/102超高压力，隔膜泵停车c. 缓冲器Tp101/102特超高压力，隔膜泵停车,高压溶出,溶出主要设备,单管：共分六级，一、四溶出前三级为四套管，每级四根，每根80米，后三级为单套管，二、三溶出六级单套管，每级六根，每根80米，总容积在140立方米左右，分为内管和外管，主要是预热矿浆作用脉冲缓冲器：缓冲器Tp101，25009000 V=35.8m3 6.9MPa缓冲器Tp102，25009000 V=35.8m3 5.2MPa，主要起到消除隔膜泵脉冲，平稳送料作用。,高压溶出,溶出主要设备,压煮器：高压设备，主要起加热矿浆、停留反应作用，如下表,高压溶出,溶出主要设备,闪蒸槽：压力容器，主要起降温降压反应作用，如下表,高压溶出,谢 谢！,
