氧化铝工人技术理论与实践培训教材.doc
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1、氧化铝工人技术理论培训教材(试用)目录第一篇拜耳法生产氧化铝第一章绪论第二章原料制备第一节概述第二节矿石及原料质量标准第三节原料制备工艺流程第四节固体输送第五节球磨机第六节矿浆 磨的作用原理第七节原矿浆经济技术指标第八节铝酸钠溶液的特性第九节苛性化系数第十节影响磨机产能的因素第十一节溶出液k影响因素第三章高压(低温)溶出第一节铝土矿高压溶出概述第二节铝土矿的各种成分在溶出过程中的行为第三节铝土矿溶出过程及影响溶出过程的因素第四节高压溶出过程的技术控制第五节低温溶出概述第六节溶出过程的工艺规定第七节影响溶出过程的重要因素第八节管道化溶出质量指标控制技术第九节管道化溶出操作原理第四章赤泥的分离和洗
2、涤第一节概述第二节高压溶出矿浆的稀释第三节赤泥浆液的性质第四节赤泥分离第五节赤泥洗涤第六节粗液的精制第七节流体输送机械第五章铝酸钠溶液的晶种分解第一节概述第二节晶种分解过程的机理第三节影响种分分解过程的重要因素第四节晶种分解的工艺第六章氢氧化铝的分离与洗涤第一节过滤的基本概念第二节过滤机产能的计算第三节晶种的分离与输送第四节成品AH的分离与洗涤第五节过滤设备第七章分解母液的蒸发第一节概述第二节蒸发生产作业流程及设备第三节影响蒸发产能的因素及措施第四节蒸发结垢的生成及清除第五节减少蒸发汽耗的途径第八章氢氧化铝焙烧第一节概述第二节氧化铝及其水合物第三节氧化铝的质量规定第四节焙烧原理第五节燃料的燃烧
3、第六节焙烧工艺及设备第九章氧化铝生产中的空气输送第一节空压机的基础知识第二节空压机运营及控制第三节故障解决及检修第十章软水制备第一节水的基本知识第二节冷却水的解决第三节清洗与预膜第四节运营管理第五节水的软化解决第二篇烧结法生产氧化铝(简述)第三篇联合法生产氧化铝(简述)氧化铝生产培训教材(一本)前言本套教材以相应的规范为依据,内容系统地叙述了现代铝工业生产广泛地采用拜耳法生产氧化铝的基本原理、工场过程、重要设备、技术条件、技术经济指标、操作运营、维护保养及故障解决等。在编写时注意到理论联系实际,由浅入深地阐述了基本原理、基本概念和设备构造,并讲述一些工艺过程中简易计算,同时还介绍了现代铝工业的
4、新工艺,新设备和流程等。是氧化铝生产工人的技术理论培训教材,并可供现场工程技术人员和干部参考及机电维修工人自学。教材编写是一项探索性工作。由于时间仓促,调查研究不够,加之编写经验局限性,书中缺陷错误在所难免。恳切地希望各单位在试用过程中注意总结经验,提出宝贵意见和建议。第一篇拜耳法生产氧化铝第一章续论从19世纪初开始,从金属概念中分离出轻金属,所谓轻金属,通常指比重小于3.5的金属,一般指铝、镁、铍和碱金属和碱土金属。轻金属因氧、卤族元素、硫和碳的化合物都非常稳定,都是负电性很强的元素。轻金属性能优越,用途广泛,可以同其他金属构成合金,在工业上得到广泛运用。轻金属资源极其丰富,在地壳中其含量为
5、:AL2O3:15%,Fe2O32.5%,FeO:6.0%,CaO8.4%,MgO3.15%,NaO 2.5%,K2O1.7%。目前已探索的铝土矿资源已达250亿吨,随着科技的发展,还会探明一些铝土矿资源,目前轻金属发展的前景是很大的。氧化铝生产概况随着铝工业快速发展,氧化铝生产已经发展成为一个大型的工业部门,氧化铝产量迅速增长,到本世纪末世界氧化铝产量已达成6000万吨,重要产氧化铝大国有澳大利亚、俄罗斯、印度尼西亚。世界上最大的氧化铝厂是澳大利亚的格拉德斯通厂,其年产能是270万吨。我国近年来氧化铝工业发展迅速,有六大氧化铝厂:郑州铝厂、中州铝厂、贵州铝厂、山西铝厂、苹果铝业公司、山东铝业
6、公司。中国氧化铝生产能力近600万吨/年,预计十五期间可达万吨/年。氧化铝重要用于电解铝工业,随着科技的发展,非金属用铝得到迅速发展,特别是在电子、石油、化工、耐火材料、陶瓷等部门,目前非金属用氧化铝量已占其总量的10%以上,现仅多品种氧化铝就达200多种。氧化铝生产绝大部分采用铝土矿为原料,铝土矿储量最丰富的国家有几内亚、澳大利亚、巴西等国,近来亚州印度、越南也发现了大量的铝土矿床,而霞石和明矾石也是生产氧化铝的优质原料。当今世界上95%以上氧化铝是由拜耳法生产的,5%的氧化铝是拜耳烧结联合法生产,这些生产方法都属于碱法生产氧化铝范围。随着科技的发展,世界上各大氧化铝厂都广泛采用高新技术工艺
7、,设备朝大型化、自动化方向发展,使氧化铝生产成本大幅度减少,国外某些厂家其氧化铝生产成本仅80120美元/tAL2O3。氧化铝及水合物性质一、氧化铝性质(氧化铝又称无水氧化铝)1、白色晶体:分子式为AL2O3,分子量为102,为两性化合物,能溶于无机酸和碱溶液中,由于其结晶形式不同,在无机酸和碱状溶液中的溶解度也不同。2、氧化铝有四种同素异构体即:AL2O3,AL2O3,AL2O3 ,AL2O3 四种,而常见的仅有AL2O3,AL2O3是AL(OH)3较高温度下焙烧的产物,其反映式为:AL(OH)31000-1200AL2O33H2OAL2O3性质稳定,在常温下不同酸和碱发生反映。AL2O3:
8、熔点:2050,沸点:2900比重:3.94.0g/cm3,硬度大,仅次于金刚石。AL2O3 是AL(OH)3在较底温度下焙烧产物。AL(OH)3500-960AL2O33H2O其化学性活泼,易同无机酸和碱发生反映,AL2O3 吸水性强,AL2O3,比表面积大,其比重为3.42g/cm3。AL2O3一般极为少见,仅在Na2OAL2O3 SiO2系熔盐中析出的产物,一般在电解铝电解槽底碳块缝中发现有AL2O3。AL2O3 是酸法生产AL2O3如ALO3 6H2O以下加温时有AL2O3 析出,若温度超过200又转变为AL2O3 。二、氧化铝水合物及性质在自然界中AL2O3 H2O的结晶化合物有三种
9、:三水铝石、一水软铝石和一水硬铝石,其分子式为:三水铝石:AL(OH)3或AL2O3 3H2O一水软铝石:ALOOH或AL2O3 H2O一水硬铝石:ALOOH或AL2O3 H2O物理性质:比重和硬度是按下列顺序递增的:三水铝石一水软铝石一水硬铝石刚玉硬度(莫氏)2.53.03.54.0679比重2.32.43.03.33.53.94.0化学性质:典型的两性化合物,可溶于无机酸和碱性溶液中,但溶解度随温度碱浓度不同而异。由于氧化铝水化物性质决定了制取氧化铝可用碱法或酸法,但酸法制造工艺复杂,设备需要耐酸,因此,一般不采用。氧化铝拜耳法生产简介世界上95%以上的AL2O3均是拜耳法生产的。所谓拜耳
10、法是奥地利人拜耳于18871892年所发现的,因此命为拜耳法。拜耳法在解决低硅铝土矿(一般规定矿石A/S7),特别是解决三水型铝土矿时,流程简朴,产品质量好,能耗低,成本低,因而得到广泛运用。一、拜耳法的基本原理有两条:1、用NaOH溶液溶出铝土矿,所得到的铝酸钠溶液在添加晶种、不断搅拌的条件下,溶液中的氧化铝便呈氢氧化铝析出。2、分解得到的母液,经蒸发浓缩后在高温下可用来溶出新的铝土矿。交替使用这两个过程,就可以每解决一批矿石便得到一批氢氧化铝,构成所谓的拜耳法循环。二、拜耳法生产的实质就是使下一反映在不同条件下朝不同方向交替进行。AL2O3(1或3)H2O2NaOH+q 2NaAL(OH)
11、4+q一方面是高温下在压煮器中用氢氧化钠溶液溶出铝土矿将其中的氧化铝水合物溶浸出来,使反映向右进行,得到铝酸钠溶液,杂技则进入残渣中,待彻底分离赤泥后的铝酸钠溶液中添加晶种,使反映向左进行析出氢氧化铝,分离后的母液再返回溶出下一批矿石,氢氧化铝经熔烧后便得产品氧化铝。拜耳法生产氧化铝的工艺流程是由许多工序组成的,其中重要有:矿采制备,矿采溶出,溶出采液的稀释,赤泥分离、洗涤、粗汇精制,晶种分解,AL(OH)3分离、洗涤、分解母液蒸发等工序,而各工序控制的温度、浓度、苛性比都不相同,其简朴工艺流程如下:第二章第一节概述氧化铝生产过程就是从铝矿石提取氧化铝使之与杂分离的过程。原料制备是拜耳法氧化铝
12、生产中的第一道工序。它涉及铝土矿的石灰输送磨矿循环母液诉调配等生产岗位。它的重要任务是:一、将蒸发后的循环母液按生产需求补充适当记体碱调配好合格的调配使用液。二、按生产需要,将澳大利亚矿石和外购石灰按比例、按数量、质量规定分别输送到磨前储仓内,满足生产需要。三、根据拜耳法生产对矿采的产量、质量规定,将矿石、石灰及调配好的循环母液按一定比例和数,加入入矿采购,磨制出合格的原矿采。四、从生产工艺角度出发对原料制备的规定是:参与化学化应的物料之间要有一定的配比和均匀的混合,还要有一定的组装,能否制备出满足氧化铝生产规定的原矿采,就直接影响到拜耳法中氧化铝的析出率和矿石单耗。总之,直接影响氧化铝的产量
13、和技术经济指标,因此,原料制备在拜耳法氧化铝生产中具有重要作用。第二节矿石及原料质量标准一、澳大利亚韦帕矿质标准AL2O354%,Fe2O310%12%,A/S9.0,水份12%,粒度20m/m二、石灰CaO:SiO2:MgO:三、液体碱质量标准氢氧化钠:73%,钙0.002%氢化钠:0.007%,二氧化硅0.002%碳酸钠含量0.1%,硫化钠0.0015%,氧化铁含量0.001%第三节待设计方案拟定后第四节固体输送一、带式输送机带式输送机用于水平方向和倾斜度不大的运送。带式输送机输送各种块状、粒、粉状物料和成件物品。它的输送量大(5001000m3/h)。它的分类按支架结构有固定式和移动式两
14、种。按输送材料有胶带和钢带等。二、带式输送机的优缺陷优点:1、运送位连续,动作稳定,噪音小。2、运送量较高。3、各部分磨擦阻力小,合力消耗低。4、一条胶带可以伸长相称大的长度,可以减少中间转换装置。5、在胶带的全长中任何地方都能装料和卸料。6、安装和维护保养检修容易。7、在胶带上粘上挂料,就可适应倾斜度18大于度的位置运送。缺陷:1、价格高,购置费用大。2、安装调度受限制,仅可达17度18度。3、只能作直线运送。三、胶带输送机的结构固定式胶带输送机有一条环形胶带绕在传动滚筒和改向滚筒上,并有固定在机架上的上托辊和下托辊支撑。驱动装置带动传动滚筒回转时,由于胶带通过机身尾部的拉紧装置传紧在两滚筒
15、之间,做一日和尚撞一天钟有传动滚筒与胶带间的磨擦力传动胶带运营。物料由簸箕饲料机将物料加至带上,由传动滚筒处卸出,当然加料和卸料并不限于一个地点。1、胶带。橡胶带是由若千层帆布组成,帆布之间用硫化方法浇上一层薄的橡胶,带的上下左右全用橡胶保护层覆盖。帆布层的作用是拉力。因此,橡胶层对于工作面(和物料相接触的面)和非工作面是不同的,工作面的橡胶带厚度要厚一些。橡胶带连接的方法可分为硫化胶接和机械连接。硫化胶接法是将胶带接头部位的布层和胶层,按一定形式和角度割切成对称差级,涂以胶条使其粘着,然后套上夹具在一定的压力、温度条件下加热一定期间,通过硫化反映,使橡胶变成硫化橡胶,接头部位获得粘着强度。2
16、、鼓轮胶带输送机两端的轮成为鼓轮。因传动电机相连的一端称为积极轮,另一端称为被动轮。鼓轮的直径选择为:D1/2Kii皮带帆布层数;K125150mm(积极轮);K100125mm(被动轮)轮的宽度应比胶带宽100120m/m。3、托辊。托辊用于支撑运送带和带上物料的质量,减少输送带的下垂度,以保证稳定运营。托辊有平托辊和槽形托辊两种。平托辊为单单辊支托胶带截面,槽形托辊一组三个,组成槽形。托辊的支架一般为钢板冲压焊接成型,并用螺栓紧固在输送机架上。在纠正胶带跑偏时,部分托辊支架要松开调整,以纠正皮带跑偏。设立:可以市政胶带跑偏,一般每10组托辊设一组槽型调正托辊,这种槽型调正托辊只能调整胶带跑
17、偏不严重处。胶带跑偏严重时,槽型调正托辊不能解决跑偏的问题。在胶带下料处,为了减少物料对输送带的冲击,设立缓冲托辊,缓冲托辊也是槽型。4、传动装置。胶带输送机的传动装置一般分为两种:内置于式传动装置和外置于式传动装置。(1)外置于式。电动机带动减速器,减速器的主轴和传动滚筒相连,使传动滚筒回转,运用传动滚筒和输送带间的磨擦传动,将牵引力传给输送带使输送带受力无能无力。对于倾斜较大的输送机如倾角度带还要增高制动装置,以防止忽然停电时胶带倒转,物料倒下将胶带埋住反损伤胴,又威胁损伤人员的安全,必须设立防倒装置。(2)内置于式。把电动机和减速装置都装在传动滚筒之内,结构紧凑,占有空间位置小。减轮质量
18、约6070%。5、改向装置。胶带输送机在垂直平面内改向一般采用改向滚筒。因一台胶带输送机的改向滚筒的直径要比传动滚筒的直径稍小一点。6、拉紧装置。拉紧装置的作用是将整台胶带输送机的胶带拉紧,限制胶带在各支撑托辊的垂度和保证胶带有必要的传力,使胶带和传动滚筒两端的松紧限度,以解决胶带跑偏。拉紧装置分螺旋式、车式、垂直式三种。(1)螺旋式拉紧装置。改向滚筒轴的二端都装在轴承座上的轴承内。每一个轴承座都装有调节螺旋和导向架。回转调节螺旋即可移动轴承痤沿导向架滑动,以调节胶带的动力。螺旋应能自锁,以防槽动。这种装置紧凑,轻巧,但不能自动调节,它运用于长度较短(小于80米),功率较小的输送机。(2)车式
19、拉紧装置。一般装在输送机尾部,用车锤按引拖动滚筒来达成拉紧目的。滚筒在水平方向滑动,调整灵活、自动。这种拉紧装置合用输送机长度较大(50100米),功率较大的状况。(3)垂直式拉紧装置。垂锤拉紧,拉紧装置垂直于胶带输送机的运营方向,有大小三个改向滚筒,一般安装在输送机的中部。垂直拉紧装置对于走廊型的胶带输送机较为合适,由于可以运用走廊的空间位置。缺陷是物料易降入滚筒和胶带之间,磨坏胶带。7、加料设备(1)往复加料器(簸箕喂料机)(2)螺旋加料器(3)转轮加料器(4)漏斗8、胶带输送机原理胶带输送机是由表面光滑,并只有一定强度的橡胶带,经胶结或封闭状,装在积极轮机若干个上下托辊和挡轮组成的机架上
20、,电机启动后经减速滚筒带动积极轮回转,由于积极轮和橡胶带之间产生摩擦而使橡胶带在机架上转动(或电动滚筒直接带动称胶带传动),从而使物料从进料羰运送到出料端。胶带长度计算L=2a+1/2(D1+D2)NAL胶带总长度(m)a主、被动轮中心距(m)D1积极轮直径(m)D2被动轮直径(m)A接头长度(m)N接头个数圆周率四、簸箕喂料机工作原理驱动电机带动偏心轮,偏心轮与曲臂相连,由于偏心轮连续转动使曲臂带动簸箕盘在轨道上作往复运转,料仓内的物料因重力作用下落,簸箕往复将物料卸下料口。出料口的宽度一般为胶带的2/3。五、胶带输送机的输送能力胶带输送机的输送能力由两个因素决定:(1)单位长度的载有量q(
21、kg/m)(2)工作速度(线速度)v(米/秒)其输送能力:Q=3600/1000qv T/A当运送物料是连续的,物料在胶带上横截面为Fm2则q=1000Fr(kg/m)式中,r物料的平均容量(T/m3)则:Q3600FRV(T/A)六、胶带输送的速度(皮带等线速度)(1)角速度:在单位时间内物体作圆周运动所走过的角度。(2)线速度:在单位时间内物体作圆周运动时沿圆切线方向所走过的长度。(3)转速:单位时间内胶带积极轮转动一周的次数。胶带速度不易太慢:运送能力小,不经济。也不易太快:胶带在托架上运营不稳,震动大,易扣环胶带,同时也易使物料在带上飞出,故一般选用以下带速。胶带工作速度代表性物料带宽
22、(m/m)500650800100012001600原煤、沙子、盐1.52.01.752.502.03.02.253.0石子、金属矿石、废渣1.251.51.52.01.752.52.02.5石头、砂岩、金属矿石1.251.751.52.01.52.0七、脐带的宽度运送成件货品时,输送量的多少与带宽无关,因此带宽不是由运送量平决定的,而是根据安全技术的规定而决定,要考虑货品的大小,重心,高度,输送速度等因素,一般取带的宽度是货品在带上两边余有10050m/m的余地。Bb(0.10.2)式中:B带宽(米),b成件货品的宽度(米)输送散物料时带宽要根据带面的形状(平皮带或槽皮带)带速及物料颗粒大小
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