主要计算公式6.1 配料计算6.1.1 处理1吨铝土矿应配入的母液量()母石灰铝矿石灰铝矿赤石灰铝矿赤石灰铝矿Rp Rp N Rp CO S S N S S A A V K -⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯+⨯-=++++241.1 式中:V—每吨铝土矿应配入的循环母液体积m3/t矿A铝矿+石灰—表示碎铝土矿和配入石灰中所含AI2O3的量(kg)A/S赤—为溶出赤泥中氧化铝和氧化硅的比值S铝矿+石灰—为铝土矿和石灰带入的氧化硅的量(kg)1. 41—Na2O和CO2的分子量的比值CO2铝矿+石灰—铝土矿和石灰带入的CO2量(kg)Rp —配料Rp 值Rp=1.17亦为溶出液中AI2O3与Na2Ok 的重量比Rp 母—循环母液中AI2O3与Na2Ok 的重量比注:在磨矿过程中机械损失为0.1%6.1.2 处理一吨铝土矿应配入的石灰量G 石灰G 石灰=1吨×1000×15%=150kg根据贵州铝厂轻金属研究所的溶出试验结果确定的。
6.1.3 溶出率的计算1) 实际溶出率η实η实=()()()()%矿赤泥溶出矿100///⨯-S A S A S A2) 理论溶出率η理 假定在理想溶出条件下,赤泥中的()矿S A /=1,此时计算的溶出率为理论溶出率。
η理=()()()()()()%%=矿矿矿赤泥矿100/1/100///⨯-⨯-S A S A S A S A S A 3) 相对溶出率η相对 ()%1001///%100⨯--=⨯=矿赤泥矿理实相对)()(S A S A S A ηηη 4) 净溶出率η净 %100///⨯-=矿末赤矿净)()()(S A S A S A η6.2 产量的估算AL 2O 3产量=下矿量×A%矿×η实×(1-5%)×(1-5%)式中:A%矿——铝土矿中氧化铝含量%η实——铝土矿的实际溶出率%5%—— 分别为铝土矿的含水率和氧化铝生产过程损失。
6.3 赤泥产出率6.3.1 原矿浆中每吨固体产赤泥量:Q=K ×分赤固S S t/t式中:K ——修正系数,考虑到在原矿浆磨制与贮存过程中有一部分SiO 2进入溶液,使计算赤泥中产出率偏低,K=1.04;S 固——原矿浆(固体)中的SiO 2含量%S 分赤——分离赤泥中SiO 2的含量%6.3.2 处理1吨铝土矿所产生的赤泥量: 1000⨯=赤矿赤S S G式中:G 赤——处理1吨铝土矿所产生的赤泥量,kg/t 矿 S 矿、S 赤——铝土矿和赤泥中SiO 2的含量%6.3.3 每m 3原矿浆产赤泥量Q 2=分赤固S S ×K ×固含(kg )式中:固含——每m 3原矿浆中的固体含量(kg/m 3)6.3.4 每小时产赤泥量: Q=分赤固S S ×K ×V ×固含(kg )式中:V ——每小时原矿浆进料量m 3/h说明:1)………是以原矿浆为基准2)从溶出赤泥呈分离赤泥有进一步的脱硅作用。
3)因为矿石和赤泥的灼减量不同,且矿石溶出以后,经历一系列化学变化,所以 矿石量 - 溶出AL 2O 3量 ≠ 赤泥量6.4 碱耗的计算:6.4.1 赤泥带走的最小碱损失:根据生成硅渣Na 2O.AL 2O 3.1.7SiO 2.n H 2O 的分子式。
A/S=1,每1kgSiO 2就会造成1kgAL 2O 3和0.608kgNa 2O 的损失。
所以溶出1000kgAL 2O 3有如下关系:0.608 S/(A-S )=Na 2O 耗/1000Na 2O 耗=16081000608.0-=⨯-SA S A S kg.Na 2O/t.AL 2O 3 式中:Na 2O 耗—赤泥中碱的化学损失,kg.Na 2O/t.AL 2O 3A/S ——矿石中的铝硅比6.4.2 生产中碱耗的计算① N 化=G 矿×G 泥×Na 2O (%)×0.01式中N 化——氧化钠的化学损失 kg.Na 2O/t.AL 2O 3G 矿——每吨氧化铝的矿耗 t.矿/t.AL 2O 3G 泥——每吨铝土矿所生产的赤泥量 kg/t.AL 2O 3Na 2O ——末次赤泥中Na 2O 的百分含量%② 赤泥附损的计算N 赤附= G 矿×G 泥×Na 2O (%)×0.01式中:N 赤附—末泥中氧化钠的附着损失,kg.Na 2O/t.AL 2O 3G 矿——每吨氧化铝的矿耗t.矿/t.AL 2O 3G 泥——每吨铝土矿所产生的赤泥量kg./t.矿Na 2O ——末次赤泥中附碱含量(%)③ 氢氧化铝带走碱损失:(以生成1吨AL 2O 3计)N AH =1529.41×(Na 1+Na 2)×0.01式中:N AH —氢氧化铝中带走的碱损失,kg.Na 2O/t.AL 2O 31529.41—1吨氧化铝析合氢氧化铝的量kg根据 2 AL(OH)3= AL 2O 3 .3H 2O156 : 102 54AH : 1000有如下关系式:156:102=AH :1000所以 AH = 1021000156⨯ = 1529.41(kg ) Na 1、Na 2——氢氧化铝中的化合碱及附着碱含量%6.5 分解指标的计算6.5.1 种子比的计算种子比=精种A V A ⨯式中:V ——精液的体积m 3A 精——精液的氧化铝浓度,kg/m 3A 种——氢氧化铝晶种中氧化铝的重量,kg6.5.2 分解率的计算ηA =(1-精母Rp Rp )×100%式中 :ηA —氧化铝的分解率,%Rp 精、Rp 母—分别为分解原液种分母液的Rp 值。
6.5.3 产出率的计算产出率=N K (Rp 精-Rp 母)式中:N K —分解原液中苛性氧化钠的浓度,kg/m 3产出率——分解原液(精液)的产出率,kg/m 3精液Rp 母———为分解母液的Rp 值6.6 循环效益E每m 3循环母液在溶出过程中所溶出的AL 2O 3量叫循环效率。
E=N K (Rp 溶-Rp 0)式中:E —循环效率,kg AL 2O 3/m 3 母液N K ——循环母液苛性碱浓度。
g/lRp 溶、Rp 0——分别为溶出液和循环母液的Rp 值。
6.7 沉降过程氧化铝损失的计算A 损失=G 矿×S 矿×(A/S )末-G 矿×S 矿×(A/S )稀释= G 矿×S 矿×【(A/S )末-(A/S )稀释】式中:A 损失—沉降过程中氧化铝的损失,kg/t.AL 2O 3G 矿——生产1吨氧化铝的矿耗kg/t.AL 2O 3S 矿——矿石中SiO 2的百分含量%(A/S )末、(A/S )稀释分别为末次赤泥和稀释赤泥中的铝硅比。
(A/S )6.8 蒸发水量的计算GB 1 =(G-W )B 2W = G (B 2-B 1)/ B 2 = G (1-B 1/B 2)式中:W —蒸发水量,kg/小时G —原液量,kg/小时B 1——原液浓度的重量百分数,B 2——母液浓度的重量百分数,6.9 计算生产每吨氧化铝需蒸发的水量m 3/t. AL 2O 3V ×N K 母=(V+W )N K 原=V 。
N K 原+W. N K 原 W =原原母K K N N V )N (K ( V 水=W/r 水=W/1=W)式中:W——每生产1吨氧化铝需蒸发的水量,m3/t. AL2O3V——每生产1吨氧化铝需循环母液量,m3/t. AL2O3N K原、N K母—分别为蒸发原液和循环母液的苛性碱浓度g/l 6.10 综合能耗——每吨氧化铝的综合能耗kcal/t. AL2O3综合能耗=高压新蒸汽带入热量+蒸发低压蒸汽带入热量+全厂电能消耗+瓦斯气热耗其中:高压新蒸汽带入热量为高压溶出新蒸汽消耗的热量K cal/t. AL2O3;蒸发低压蒸汽带入热量为在蒸发作业中新蒸汽消耗的热量K cal/t. AL2O3.电耗:为全厂各个设备运转的电能消耗总量(kwh×860) K cal/t. AL2O3.热量单位换算:1kwh相当于860 kcal瓦斯气耗能:240Nm3/t. AL2O3.瓦斯气发热值:3100~3500 kcal /Nm3 4187J=1 kcal铝土矿在高压反应中的行为1、原始条件铝矿组成:Al2O3 SiO2Fe2O3TiO2CaO CO2灼减其它计附水A/S % 67.0 8.3 5.0 2.95 0.45 0.35 13 2.95 100 7.0 8.0 一吨矿含量670 83 50 29.5 4.5 3.5 130 29.5 1000 70 石灰化学组成:CaO Al2O3 SiO2 CO2 其它计石灰分解率% 89.0 1.2 1.80 3.5 4.5 100 95一吨矿石×0.12 106.8 1.44 2.16 4.2 5.4 1202、高压溶出条件溶出温度:260℃溶出液R p;1.17 溶出赤泥碱比:N/S:0.25赤泥灼减:8%3、铝土矿、石灰、苛性碱在高压溶出中的行为氧化铝与苛性钠的反应Al2O3.H2O(一水硬铝石)+2NaOH+aq=2NaAlO(OH)2+aq 氧化硅与苛性钠的反应SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O硅酸钠与铝酸钠反应生成溶解度极小的铝硅酸钠(脱硅反应)1.7 Na2SiO3+2 NaAlO(OH)2+ aq=Na2OAl2O31.7SiO2NH2O+3.4NaOH+ aq石灰乳与二氧化钛、铝酸钠发生反应Ca(OH)2+TiO2=CaOTiO2+H2O3Ca(OH)2+2NaAlO(OH)2+H2O= 3CaOAl2O36H2O+2NaOH+ aq含水铝酸钙再与硅酸钠反应生成含水铝硅酸三钙3CaOAl2O36H2O+xNa2SiO3=3CaOAl2O3xSiO2yH2O+xNaOH+aq当溶出温度达到260℃时,[C/S]=0.9-1.1 取其平均值[C/S]=1 因此水化石榴石3CaOAl2O3xSiO2yH2O变为3CaOAl2O3SiO2yH2O CaO f分子量为56,TiO2分子量为80,SiO2分子量为60,Al2O3分子量为102,Na2O分子量为62。