氧化铝三分厂指标实用手册一、生产概况介绍氧化铝生产实质上是利用氧化铝自身性质将铝土矿中的氧化铝与杂质进行分离的过程，其自身性质是由奥地利人K·J·Bayer（拜耳）于1889～1892年发现的并申报了专利，专利的主要内容就是我们所用拜耳法的生产原理：铝土矿中的氧化铝和苛性碱溶液在高温高压条件下反应生成铝酸钠溶液，铝酸钠溶液在降温、加晶种、搅拌条件下分解析出氢氧化铝。
化学方程式如下：Al2O3·H2O+2NaOH+aq 2NaAl(OH)4+aq 完成铝土矿中氧化铝和苛性碱溶液反应的生产工序就是八车间高压溶出，它实现了铝土矿中的氧化铝与杂质分离进入铝酸钠溶液的目的；精制车间的主要任务就是将溶出后铝酸钠浆液中的溶液与赤泥实现彻底分离：溶出后矿浆含有100g/l左右杂质通过分离沉降洗涤、沉降槽溢流通过叶滤机变成浮游物≤15mg/l的铝酸钠精液送种分系统，沉降槽底流通过过滤机变成含水率≤40%的滤饼送烧结法系统；分解析出氢氧化铝后的母液经袋滤机回收浮游物后送蒸发车间经过蒸发器组以提高母液Nk浓度，从而与铝土矿中的氧化铝进行下一批溶出反应。
七车间的主要任务是将烧结法系统碳分母液和种分母液经过蒸发器组以达到生产Nc AO 001865.00009.000144Nk.025.0+++需要的浓度。
二、指标概念介绍1、铝酸钠溶液浓度指标：1) 苛（性）碱浓度(Nk)：单位体积铝酸钠溶液中与氧化铝反应生成铝酸钠的Na 2O 和以游离的NaOH 形态存在的Na 2O 的质量。
单位：g/l2) 碳碱浓度(Nc)：单位体积铝酸钠溶液中以游离的Na 2CO 3形态存在的Na 2O 的质量。
单位：g/l3) 全碱浓度（Nt ）：单位体积铝酸钠溶液中以苛碱和碳碱形式存在的Na 2O 的总质量。
单位：g/l4) 氧化铝浓度（AO ）：单位体积铝酸钠溶液中与苛性碱反应生成铝酸钠的Al 2O 3质量。
单位：g/l2、铝酸钠溶液性质指标：1) 苛性比值（αk ）：铝酸钠溶液中所含苛性碱和氧化铝的摩尔比，它相等于苛性碱和氧化铝的浓度比乘以系数1.645。
2) 碳全碱比（Nc/Nt ）：一般是指拜耳法蒸发原母液中碳碱和全碱浓度的比值。
单位：%3) 硅量指数（A/S ）：单位体积铝酸钠溶液中氧化铝与二氧化硅的质量比值。
4) 密度：d 20＝0.5＋ 式中：Nk 、AO 、Nc 为溶液中各成分的g/l 浓度，溶液温度20℃。
3、铝酸钠浆液性质指标：1) 固含：单位体积浆液中所含固相物质的质量。
单位：g/l2) 液固比（L/S）：单位体积浆液中所含液相物质和固相物质的质量比值。
3) 含水率：单位体积滤饼中水份质量和固相液相物质总质量的比值。
单位：%4) 浮游物：单位体积浆液中所含微量固相物质的质量。
单位：mg/l4、固相物质性质指标：1) 铝硅比（A/S）：矿石或赤泥等固相物质中氧化铝与二氧化硅的质量比值，矿石固相中Al2O3与SiO2的比值叫做矿石A/S，赤泥固相中Al2O3与SiO2的比值叫做赤泥A/S。
2) 钠硅比（N/S）：溶出和过滤赤泥中氧化铝与二氧化硅的质量比值，溶出赤泥中Na2O与SiO2的比值叫做溶出赤泥N/S，过滤赤泥中Na2O与SiO2的比值叫做过滤赤泥N/S。
三、技术指标计算1、拜耳法循环效率1) 概念：循环母液每经过一次作业循环，便可从铝土矿中提取一批氧化铝。
通常将1升(或1立方米)循环母液在一次作业周期中所生产的氧化铝克数(或公斤数)称为拜耳法循环效率。
以符号E表示。
2) 计算公式：E=1.645×Nk×(αk循－αk溶)/(αk溶×αk循)它的计算公式推导过程如下：如果假定在生产过程中不发生氧化铝和氧化钠的损失，1升循环母液中苛性碱含量为Nk g，在溶出过程中由于溶出了氧化铝，循环母液的苛性比值由αk循变为溶出液的苛性比值由αk溶但是Nk的绝对值仍是保持不变的。
根据苛性比值的定义，可以算出1升循环母液中的氧化铝含量为：A循=Nk×1.645/αk循而溶出液中氧化铝含量为：A溶= Nk×1.645/αk溶因此1升循环母液在一次作业周期中产生的氧化铝克数，即循环效率：E=A溶-A循= Nk×1.645/αk溶- Nk×1.645/αk循=1.645×Nk×(αk循-αk溶)/(αk循×αk溶)循环效率是拜耳法生产中的一项基本技术经济指标，循环效率高意味着利用单位容积的循环母液可以产出更多的氧化铝。
这样，设备产能都按比例提高，而处理溶液的费用也都按比例降低。
要提高循环效率由循环效率公式看出，提高循环母液的Nk和苛性比值αk循以及降低溶出的苛性比值αk溶可以使循环效率值增大，而影响循环效率值最大因素是溶出液苛性比值αk溶。
所以在溶出过程中应该尽可能提高溶出温度以降低溶出液苛性比值αk溶。
3) 计算举例：拜耳法循环母液Nk 为240g/l，苛性比值为2.95，溶出液苛性比值为1.40，则循环效率E=1.645×240×(2.95-1.40)/(2.95×1.40)=148.17kg/m34) 循环效率及各因素对氧化铝产量的影响当高压溶出进料量为900m3/h(循环母液加入量为900×0.93=837m3/h)，机组运转率为90%时，循环效率提高1kg/m3，全年可多产氧化铝837×1×365×24×90%/1000=6600吨。
循环母液Nk浓度提高 1.0g/l，可使循环效率提高0.62kg/m3，从而使氧化铝产量提高0.62×6600=4092吨/年。
循环母液ak每提高0.01，可使循环效率提高0.45kg/m3，从而使氧化铝产量提高0.45×6600=2970吨。
溶出ak每降低0.01，可使拜耳法循环效率提高2.03kg/m3，从而使氧化铝产量提高2.03×6600=13398吨/年。
2、拜耳法溶出率1) 实际溶出率：铝土矿（生产中一般取脱硅后矿浆固相）在溶出过程实际反应后进入到铝酸钠溶液中的氧化铝与铝土矿中的氧化铝量之比。
计算公式：η实=(A/S矿石-A/S赤泥)÷A/S矿石×100%2) 理论溶出率：铝土矿（生产中一般取脱硅后矿浆固相）中二氧化硅在铝土矿的溶出过程中与氧化铝、氧化钠全部反应生成含水铝硅酸钠（Na2O·Al2O3·1.7SiO2·nH2O）(Al2O3和1.7SiO2质量正好相等，其A/S=1)时的溶出率。
计算公式：η理=(A/S矿石-1)÷A/S矿石×100%3) 相对溶出率：实际溶出率与理论溶出率的比值。
计算公式：η相=(A/S矿石-A/S赤泥)÷(A/S矿石-1)×100%4) 计算举例：已知：脱硅后矿浆固相A/S为10，溶出赤泥为1.63。
实际溶出率η实=（10-1.63）/10×100%=83.7%理论溶出率η理=（10-1）/10×100%=90%相对溶出率η相=（10-1.63）/（10-1）×100%=93%5) 溶出率对氧化铝产量的影响当高压溶出进料量为900m3/h(脱硅后矿浆固相A/S为10、氧化铝含量60%、调整矿浆固含215g/l)，机组运转率为90%时，相对溶出率降低1%，实际溶出率降低0.9%，全年少产氧化铝900×215×60%×0.9%×365×24×90%/1000=8238吨/年。
3、蒸发器蒸水能力蒸发器蒸水能力=原液流量×（原液中水量-母液中水量×原液Nk/母液Nk）)170196(001865.08.940009.017000144.025.0-⨯+⨯+⨯+)270298(001865.06.1500009.027000144.025.0-⨯+⨯+⨯+蒸发原液(60℃)密度=(0.5＋ ×0.981=1.2683kg/l单位体积蒸发原液中水量=1.2683×1000-170-94.8-（196-170）=977.5g/l蒸发母液(90℃)密度=(0.5＋ ×0.966=1.3612kg/l单位体积蒸发母液中水量=1.3612×1000-270-150.6-（298-270）=912.6 g/l当进料量为200m 3/h 时蒸发器蒸水能力=200×(977.5-912.6×170/270)/1000=80.6吨4、循环母液加入量V 循=[（A 矿-S 矿×A/S 泥）×αk 溶/1.645+ S 矿×N/S 泥+CO 2矿×62/44]/[（1-αk 溶/αk 循）× Nk 循]其中：V 循：1000kg 高铝矿需加入循环母液量。
（m 3）A 矿：1000kg 高铝矿和所配石灰中的氧化铝量。
（kg ） S矿：1000kg 高铝矿和所配石灰中的二氧化硅量。
（kg ）CO 2矿：1000kg 高铝矿和所配石灰中二氧化碳量。
（kg）αk溶：要达到的溶出液苛性比值。
αk循：循环母液苛性比值。
Nk循：循环母液苛性碱浓度。
（g/l）式中分子表示拜耳法溶出过程中苛性碱支出数量，具体分布如下所示：a、Nk液=（A矿-S矿×A/S泥）×αk溶/1.645表示与矿石中氧化铝结合进入铝酸钠溶液中的苛性碱。
b、Nk固=S矿×N/S泥表示与固相中二氧化硅结合进入赤泥固相的苛性碱。
c、Nk反苛=CO2矿×62/44表示与矿石和石灰中的二氧化碳反应生成碳酸碱的苛性碱。
式中分母表示循环母液中的有效苛性碱，循环母液中已经与氧化铝结合不能参与溶出铝土矿中氧化铝反应的苛性碱称为惰性碱；循环母液中能够参与溶出铝土矿中氧化铝反应的苛性碱称为有效苛性碱。
具体计算如下所示：N k有效=（1-αk溶/αk循）×Nk循计算举例（以1000kg高铝矿为基准进行计算）：已知：高铝矿Al2O3:68%、SiO2:7.0%、CaO:1.5%，石灰石CaO:53%、SiO2:2.0%，石灰CaOt:85%、CaOf:76%，配钙:8%，循环母液中Nk:240g/l、αk:2.90，要求溶出赤泥A/S:2.0、N/S:0.40；溶出液αk:1.40求：循环母液加入量和调整固含解：1) 石灰加入量计算：石灰加入量=1000×（配钙-铝矿中钙）/（石灰中全钙-配钙）=1000×（8%-1.5%）/（85%-8%）=84.4kg2) 石灰中SiO2量计算：石灰中SiO2量=石灰量×石灰中全钙×石灰石中氧化硅/石灰石中氧化钙=84.4×85%×2.0%/53%=2.7 kg3) 矿石和石灰中CO2量计算CO2量=[铝矿中钙+石灰量×(CaOt- CaOf)] ×44/56 =[15+84.4×(85%- 76%)] ×44/56=17.8 kg4) 循环母液加入量计算：V循=[（A矿-S矿×A/S泥）×αk溶/1.645+ S矿×N/S泥+CO2×62/44]/[（1-αk溶/αk循）×Nk循]矿=[（680-72.7×2.0）×1.40/1.645+ 72.7×0.40+17.8×62/44]/[（1-1.40/2.90）×235]=4.6870m3。