畢業(yè)設(shè)計---年產(chǎn)700噸氧化鋁的車間工藝設(shè)計

1、<p>　　年產(chǎn)700噸氧化鋁的車間工藝設(shè)計</p><p>　　摘要：本設(shè)計為年產(chǎn)700噸氧化鋁的車間工藝設(shè)計，介紹了含氧化鋁量為28%的高嶺土類礦石在鹽酸的作用下浸出，在萃取分離后經(jīng)與氨水反應(yīng)生成氫氧化鋁，后經(jīng)煅燒生成氧化鋁。根據(jù)設(shè)計要求，對生產(chǎn)原理和工藝流程進行了選擇和論證，對整個裝置進行了物料衡算和熱量衡算，對主要設(shè)備進行了設(shè)計和選型，同時對本裝置的安全生產(chǎn)與三廢治理做了相關(guān)的探討。</p

2、><p>　　關(guān)鍵詞：高嶺土; 鹽酸; 氧化鋁</p><p>　　The Technical Contrivance of 700ton Alumina Factory Ract</p><p>　　Abstract:This design is focused on the product of 700 tons alumina technical contri

3、vance. The production procedure of kaolinite solution is presented. The kaolinite are containing alumina 28% and react with hydrochloric acid to produce the aluminium solution. The solution is treated by extraction syste

4、m and react with ammonia water ,aluminium hydroxide will be precipitated out. Using roaster calcing it and alumina is produced. according to the design, the produce principle and craft production w</p><p>　　

5、Key words:kaolinite; hydrochloric acid; alumina</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 總論5</b></p><p>　　1.1 世界鋁土礦的情況6</p><p>　　1.2 國內(nèi)鋁土礦的情況6</

6、p><p>　　1.3 國內(nèi)氧化鋁工業(yè)現(xiàn)狀7</p><p>　　1.4 國內(nèi)氧化鋁工業(yè)的發(fā)展前景8</p><p>　　2 主要反應(yīng)物與產(chǎn)品性質(zhì)9</p><p>　　2.1 礦石資料9</p><p>　　2.2 氧化鋁的性質(zhì)9</p><p>　　2.3 鋁的性質(zhì)10</p&

7、gt;<p>　　2.4鹽酸的性質(zhì)10</p><p>　　2.5 氨水的性質(zhì)11</p><p>　　3 生產(chǎn)工藝的選擇[5] [15] [14] [13]12</p><p>　　3.1 氧化鋁的生產(chǎn)方法[4]12</p><p>　　3.1.1 酸法生產(chǎn)氧化鋁12</p><p>　　3.

8、1.2 堿法生產(chǎn)氧化鋁12</p><p>　　3.1.3 電熱法生產(chǎn)氧化鋁13</p><p>　　3.2 生產(chǎn)工藝的選擇——酸法工藝13</p><p>　　3.2 1 選擇依據(jù)13</p><p>　　3.2.2 工藝的技術(shù)創(chuàng)新性13</p><p>　　3.2.3 鹽酸法工藝流程詳述14</p

9、><p>　　3.3 影響反應(yīng)的因素15</p><p><b>　　3.4 除雜16</b></p><p>　　4 工藝流程物料和能量的計算16</p><p>　　4.1 物料衡算16</p><p>　　4.1.1 鹽酸浸取的反應(yīng)16</p><p>　　4.

10、1.2 過濾工段118</p><p>　　4.1.3 萃取[11]19</p><p>　　4.1.4 氨水用量的計算20</p><p>　　4.1.5 過濾工段221</p><p>　　4.1.6 蒸發(fā)水量22</p><p>　　4.1.7包裝22</p><p>　　4.

11、2 能量衡算23</p><p>　　4.2.1 物料條件23</p><p>　　4.2.2物料衡算與能量衡算23</p><p>　　5 主要設(shè)備的計算與選型[12]24</p><p>　　5.1 泵的選型24</p><p>　　5.1.1 輸送30%的鹽酸24</p><p&g

12、t;　　5.1.2 浸取礦漿從反應(yīng)器到板框過濾機24</p><p>　　5.1.3 濾液從板框過濾機到萃取段24</p><p>　　5.1.4 萃取水相進入中和反應(yīng)器24</p><p>　　5.1.5.氨水輸送至反應(yīng)器25</p><p>　　5.1.6 過濾氫氧化鋁得到的濾液輸送至蒸發(fā)器25</p><p

13、>　　5.2 主要管道的計算與選型25</p><p>　　5.2.1 鹽酸管道的選擇[7]25</p><p>　　5.2.2 自來水管25</p><p>　　5.2.3 浸取礦漿從反應(yīng)器到板框過濾機26</p><p>　　5.2.4 從過濾機1到萃取槽26</p><p>　　5.2.5 氨水輸

14、送至中和反應(yīng)池26</p><p>　　5.2.6 濾液輸送至蒸發(fā)器26</p><p>　　5.3 板框過濾機的選擇27</p><p>　　5.3.1 過濾鹽酸浸取礦漿27</p><p>　　5.3.2 過濾氫氧化鋁27</p><p>　　5.3.3 過濾氫氧化鐵27</p><

15、p>　　5.4 儲罐選擇27</p><p>　　5.4.1 鹽酸儲罐27</p><p>　　5.4.2 氨水貯罐28</p><p>　　5.5 反應(yīng)器28</p><p>　　5.5.1 鹽酸浸取反應(yīng)器129</p><p>　　5.5.2 中和反應(yīng)器129</p><p&g

16、t;　　5.5.3 中和反應(yīng)器229</p><p>　　5.6 氧化劑貯槽30</p><p>　　5.7 萃取槽30</p><p><b>　　5.8蒸發(fā)器30</b></p><p>　　5.9 離心機30</p><p>　　5.10干燥器31</p><

17、p>　　5.11 粉碎機31</p><p>　　5.12管道涂色32</p><p>　　5.13 泵的選型32</p><p>　　5.13.1 泵的選型原則32</p><p>　　5.13.2 泵的造型依據(jù)33</p><p>　　5.14 閥門的選擇33</p><p&g

18、t;　　6 管路布置設(shè)計應(yīng)考慮的問題33</p><p>　　6.1 物料因素33</p><p>　　6.2 管路布置34</p><p>　　7 安全生產(chǎn)及三廢處理35</p><p>　　7.1 安全生產(chǎn)35</p><p>　　7.2 “三廢”治理36</p><p>　　7

19、.2.1 化工污水的一般處理方法36</p><p>　　7.2.2 廢渣的處理36</p><p>　　7.2.3 廢氣的處理36</p><p><b>　　結(jié)論37</b></p><p><b>　　致謝語38</b></p><p><b>　　

20、參考文獻39</b></p><p><b>　　附 錄40</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　鋁是地殼中分布最廣泛的元素之一，屬親石親氧元素。鋁在自然界中多成氧化物、氫氧化物和含氧的鋁硅酸鹽存在，極少發(fā)現(xiàn)鋁的自然金屬，工業(yè)用鋁一般是由電解氧化鋁得到的。世界鋁土礦資源豐富

21、，資源保證度高，按世界鋁土礦產(chǎn)量（1.3—1.5億噸/年）計算，靜態(tài)保證年限在200年以上。2002年世界上已經(jīng)探明的鋁土礦儲量約為250億噸，儲量基礎(chǔ)約為340億噸。主要分布在南美洲（33%0，非洲（27%），亞洲（17%），大洋洲（13%）和其他地區(qū)（10%）。</p><p>　　隨著金屬鋁用量的不斷擴大，鋁土礦的開采量也在不斷增加。到了20世紀60年代，鋁在全世界有色金屬產(chǎn)量上超過了銅而位居首位，這時的鋁

22、已不單屬于皇家貴族所有，它的用途涉及到許多領(lǐng)域，大至國防、航天、電力、通訊等，小到鍋碗瓢盆等生活用品。它的化合物用途非常廣泛, 不同的含鋁化合物在醫(yī)藥、有機合成、石油精煉等方面發(fā)揮著重要的作用。1990年，世界鋁土礦的產(chǎn)量為11285萬噸，主要的鋁土礦生產(chǎn)國有澳大利亞，幾內(nèi)亞，巴西和牙買加等。2001年，以上四國的鋁土礦產(chǎn)量約占全球產(chǎn)量的70%。</p><p>　　自然界已知的含鋁礦物有258種，其中常見的礦物

23、約43種。實際上，由純礦物組成的鋁礦床是沒有的，一般都是共生分布，并混有雜質(zhì)。從經(jīng)濟和技術(shù)觀點出發(fā)，并不是所有的含鋁礦物都能成為工業(yè)原料。當前主要用于提煉金屬鋁的主要是由一水硬鋁石、一水軟鋁石或三水鋁石組成的中高品位鋁土礦。鋁土礦的化學(xué)成分主要為Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2、H2O，五者總量占成分的95%以上，一般＞98%，次要成分有S、CaO、MgO、K2O、Na2O、CO2、MnO2、有機質(zhì)、碳質(zhì)等，微量成分有Ga、G

24、e、Nb、Ta、Co、Zr、V、P、Cr、Ni等。Al2O3主要存在于鋁礦物——水鋁石、一水軟鋁石、三水鋁石中，其次存在于硅礦物中(主要是高嶺石類礦物)。</p><p>　　氧化鋁的生產(chǎn)方式可分為三種：1、堿法生產(chǎn)氧化鋁。2、酸法生產(chǎn)氧化鋁。3、電熱法生產(chǎn)氧化鋁。本設(shè)計采用酸法中的鹽酸法，處理品位為28%的低品位高嶺土類礦物以生產(chǎn)氧化鋁。在獲得氧化鋁產(chǎn)品的同時，針對礦石含鐵元素的特點，對鐵進行了回收。由于生產(chǎn)中

25、用到氨水等含氮物，設(shè)計了從廢水中提取副產(chǎn)化肥的工藝流程。</p><p>　　在這三個月的畢業(yè)設(shè)計中，查閱了當前國內(nèi)外氧化鋁生產(chǎn)的工藝資料，按照畢業(yè)設(shè)計的要求，根據(jù)當前國內(nèi)學(xué)者對我國酸法生產(chǎn)氧化鋁的工藝研究，采用鹽酸浸取礦石，用氨水反應(yīng)合成，經(jīng)煅燒生產(chǎn)氧化鋁，并繪制了生產(chǎn)工藝流程圖，重要設(shè)備的裝配圖。</p><p><b>　　1 總論</b></p>

26、<p>　　1.1 世界鋁土礦的情況</p><p>　　世界鋁土礦資源豐富，資源保證度高，世界再生鋁產(chǎn)量近年來,工業(yè)化國家愈來愈重視能耗低、污染小、生產(chǎn)成本低的再生鋁工業(yè)。按世界鋁土礦產(chǎn)量（1.3—1.5億噸/年）計算，靜態(tài)保證年限在200年以上。2002年世界上已經(jīng)探明的鋁土礦儲量約為250億噸，儲量基礎(chǔ)約為340億噸。主要分布在南美洲（33%），非洲（27%），亞洲（17%），大洋洲（13%）和

27、其他地區(qū)（10%）。2004年世界再生鋁產(chǎn)量最多的國家是美國,產(chǎn)量為297.7萬噸,占世界總產(chǎn)量的39.38%;其次是日本,產(chǎn)量為101.48萬噸,占世界總產(chǎn)量的13.42%;再次就是德國和意大利,它們的年產(chǎn)量分別為65.52萬噸和61.9萬噸,占世界總產(chǎn)量的8.67%和8.19%。[1]</p><p>　　隨著金屬鋁用量的不斷擴大，鋁土礦的開采量也在不斷增加。1990年，世界鋁土礦的產(chǎn)量為11285萬噸，主要

28、的鋁土礦生產(chǎn)國有澳大利亞，幾內(nèi)亞，巴西和牙買加等。2001年，以上四國的鋁土礦產(chǎn)量約占全球產(chǎn)量的70%。世界鋁土礦儲量的國家分布見表1。</p><p>　　表1 世界鋁土礦儲量的國家分布</p><p>　　1.2 國內(nèi)鋁土礦的情況</p><p>　　中國鋁土礦資源具有以下幾個特點：1：儲量集中與煤或水電豐富的地區(qū)，有利于開發(fā)利用。山西，貴州，廣西，河南等省份

29、儲量最高，占全國總儲量的85.5%，這幾個省份有著優(yōu)越的煤炭或水電資源，具有發(fā)展鋁工業(yè)的有利條件。2：礦床類型以沉積型為主，坑采比重教大。在這些儲量中適合坑采的占全國總量的45.49%。完全露天開采的占24.32%。適合露天開采和坑采的占29.79%。3：一水硬鋁石型鋁土礦占絕對優(yōu)勢。已經(jīng)探明的儲量中，一水硬鋁石型鋁土礦占全國總儲量的98.46%，三水鋁時礦占1.54%。</p><p>　　表2 國內(nèi)各省區(qū)的

30、鋁土礦平均品位表</p><p>　　國內(nèi)鋁土礦資源并不十分豐富，約占全世界總儲量的1.5%。2005年，加工產(chǎn)品從凈進口變?yōu)閮舫隹冢瑑舫隹谶_到35.5萬噸，去年凈出口又增至55.4萬噸。鋁材產(chǎn)能的迅速擴張，使我國鋁材市場供大于求，依靠出口平衡市場。按目前對氧化鋁產(chǎn)量的需求程度與鋁土礦開采，利用中的浪費，即使考慮到遠景儲量，國內(nèi)的鋁土礦的保證年限也難以達到50年。所以，加快海外資源的開發(fā)將是解決國內(nèi)鋁礦資源不足問

31、題的一種有效途徑。積極進行國內(nèi)鋁土礦資源的勘察并合理開采和利用，特別是對貧鋁土礦的開采利用，是保證國內(nèi)氧化鋁工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。[2]</p><p>　　1.3 國內(nèi)氧化鋁工業(yè)現(xiàn)狀</p><p>　　中國的鋁工業(yè)起步于20世紀50年代，經(jīng)過50多年的建設(shè)、發(fā)展，目前已有一批有一定規(guī)模、生產(chǎn)技術(shù)較為先進鋁企業(yè)。在生產(chǎn)技術(shù)上，根據(jù)國內(nèi)鋁資源的特點，發(fā)展了堿石灰燒結(jié)法處理鋁硅比只有3.

32、5的純一水硬鋁石型鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的方法。在此基礎(chǔ)上，經(jīng)過不斷改進和創(chuàng)新，發(fā)展了混聯(lián)法生產(chǎn)氧化鋁的生產(chǎn)技術(shù)，形成了拜爾—燒結(jié)聯(lián)合法、拜爾—燒結(jié)串聯(lián)法、選礦—拜爾法生產(chǎn)氧化鋁等多種工藝流程。隨著高品位鋁土礦儲量的日漸減少，氧化鋁企業(yè)的總供礦品位也在下降，引起產(chǎn)量減少、消耗增加、成本上升。</p><p>　　氧化鋁2006年產(chǎn)量見表3。</p><p>　　表3 氧化鋁2006年產(chǎn)量表&l

33、t;/p><p>　　由于受鋁土礦特性的限制，國內(nèi)的氧化鋁廠大都采用混聯(lián)法或燒結(jié)法生產(chǎn)，致使工藝流程長、能耗高、生產(chǎn)成本偏高。在產(chǎn)品質(zhì)量上，國內(nèi)目前冶金級氧化鋁產(chǎn)品絕大部分為中間狀氧化鋁，不能適應(yīng)和滿足鋁電解工業(yè)的需求。國內(nèi)冶金級氧化鋁產(chǎn)品與國外產(chǎn)品相比較，差別較大的是平均粒度小、細粒子含量高、強度差,同時硅、鐵含量高。因此，改進氧化鋁產(chǎn)品的均一性、提高產(chǎn)品強度、降低產(chǎn)品中的氧化硅含量、優(yōu)化產(chǎn)品的物理性能,實現(xiàn)產(chǎn)品砂

34、狀化，應(yīng)作為氧化鋁行業(yè)目前和將來的主攻方向。</p><p>　　1.4 國內(nèi)氧化鋁工業(yè)的發(fā)展前景</p><p>　　中國加入WTO后,氧化鋁關(guān)稅將從目前的18%降為5%左右。由于國內(nèi)外氧化鋁市場早已融通,目前執(zhí)行的優(yōu)惠稅率為6%。入關(guān)后,國內(nèi)外市場進一步融通,國內(nèi)氧化鋁企業(yè)將與發(fā)達國家站在同一起跑線上競爭。國外氧化鋁質(zhì)量好，價格低,而且是砂狀,會對國內(nèi)市場造成較大的沖擊。但是國內(nèi)的氧化

35、鋁工業(yè)有些企業(yè)還是發(fā)展不錯，例如中國鋁業(yè)中州公司依靠科技創(chuàng)建資源節(jié)約型企業(yè)成績顯著；廣西鋁工業(yè)發(fā)展突飛猛進2005銷售收入達160億；寧波鋁材出口量快速增長；貴州北部地區(qū)發(fā)現(xiàn)儲量超過1億噸的大型鋁土礦區(qū)。[3]</p><p>　　從規(guī)模上比較,國內(nèi)氧化鋁企業(yè)規(guī)模小。全世界有29個國家生產(chǎn)氧化鋁,生產(chǎn)企業(yè)有68個。到2010年將達到5700萬噸。目前,年產(chǎn)量100萬噸以上的企業(yè)有12家,占總產(chǎn)量的30%。其中澳洲

36、有6家,牙買加有2家,美國有2家,加拿大1家,國內(nèi)只有山西鋁廠1家。可見,國內(nèi)氧化鋁企業(yè)在規(guī)模上處于劣勢。</p><p>　　從成本看,國內(nèi)氧化鋁企業(yè)競爭力弱。據(jù)國際原鋁協(xié)會報道,目前全世界平均生產(chǎn)成本為每噸150美元左右。而國內(nèi)的氧化鋁成本普遍較高除平果鋁廠外。</p><p>　　主要原因在于以下幾個方面：</p><p>　　1.鋁土礦資源不同。國外鋁土礦多

37、為三水軟鋁石,容易浸出,而國內(nèi)大多為一水硬鋁石,處理成本較高。</p><p>　　2.職工人數(shù)相差大。國外氧化鋁廠由于自動化程度高,操作較為簡單,所以人員較少,如美國在澳大利亞的昆士蘭氧化鋁廠年產(chǎn)330萬噸,只有140人,而國內(nèi)氧化鋁廠如長鋁公司氧化鋁廠年產(chǎn)80多萬噸,職工3000多人。 </p><p>　　1998年國際冶金級氧化鋁的產(chǎn)量達到3627萬噸,比上年增長3.3%,而消費量

38、為3226萬噸,僅比上年增加2.3%?？鄢騺喼迖覂舫隹?54萬噸,國際市場氧化鋁的供應(yīng)過剩47萬噸,加上上年的供應(yīng)過剩27萬噸,國際氧化鋁庫存增加合計74萬噸。由于國際市場的供應(yīng)充分,而入關(guān)后,進口氧化鋁的數(shù)量將不再受限制,過剩的產(chǎn)量必然對國內(nèi)整個氧化鋁的市場供應(yīng)造成根本性的影響。隨著國內(nèi)國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展內(nèi)氧化鋁供應(yīng)缺口將進一步加劇,國內(nèi)氧化鋁的大量缺必將導(dǎo)致國外迅速進行大規(guī)模的擴大再生產(chǎn)。這樣,由于供需關(guān)系的變化,導(dǎo)致氧化鋁銷售

39、價格也將一降再降,國內(nèi)六大氧化鋁廠必將難以在這場價格大戰(zhàn)中處于劣勢。國內(nèi)企業(yè)有可能出現(xiàn)大面積的虧損而可能瀕臨破產(chǎn)。</p><p>　　3.設(shè)備自動化程度不同。國外大型氧化鋁廠的設(shè)備自動化程度高,設(shè)備比較先進,而國內(nèi)設(shè)備大多比較陳舊,自動化程度較低,維修費用高。</p><p>　　4.工藝流程不同。國外為全拜爾法工藝,流程比較簡單,氧化鋁能耗低,而國內(nèi)多為燒結(jié)法或聯(lián)合法,流程復(fù)雜,氧化鋁

40、能耗高。</p><p>　　氧化鋁供求關(guān)系見表4。</p><p>　　表4 氧化鋁供求關(guān)系</p><p><b>　　相應(yīng)對策：</b></p><p>　　1.盡快解決幾大氧化鋁廠的債務(wù)問題。使其盡早擺脫債務(wù)負擔,輕裝上陣。再加上后期的投入,幫助中州鋁廠達到規(guī)模,實現(xiàn)成本的大幅度下降,增強抵御市場風(fēng)險的能力。&

41、lt;/p><p>　　2.為了大幅度降低成本,和國際上的氧化鋁競爭,必須實現(xiàn)強強聯(lián)合,加強氧化鋁廠統(tǒng)一協(xié)調(diào)和運作。加強內(nèi)部合作,減少內(nèi)耗,相互交流生產(chǎn)經(jīng)驗,共同進步。</p><p>　　3.全面加強企業(yè)管理,向內(nèi)挖潛,減少消耗,降低成本,增加產(chǎn)量。</p><p>　　4.狠抓科技興企和企業(yè)技術(shù)改造。科技是企業(yè)發(fā)展的根本動力,要把科技成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力放在科技工作的首

42、要位置,重點抓好氧化鋁生產(chǎn)工藝的突破性研究。</p><p>　　受鋁土礦特性的限制，國內(nèi)的氧化鋁廠大都采用混聯(lián)法或燒結(jié)法生產(chǎn)，致使工藝流程長、能耗高、生產(chǎn)成本偏高。氧化鋁工業(yè)的主要原料供應(yīng)日趨緊張，但目前的氧化鋁生產(chǎn)大都采用堿法工藝，不僅需要高壓設(shè)備，而且設(shè)備龐大、工藝復(fù)雜、流程長、對生產(chǎn)原料鋁釩土的雜質(zhì)要求十分苛刻。國內(nèi)的鋁土礦資源并不豐富，且多屬于低品位的高硅鋁釩土。此類鋁土礦在國內(nèi)分布廣泛，遍布全國六大區(qū)

43、21個省(市、區(qū))，目前國內(nèi)高嶺土礦點有700多處，其中200處礦點探明儲量為30億噸，其中煤系高嶺土16.7億噸礦點分散較為均勻。因此，研究開發(fā)新的非堿法生產(chǎn)工藝，對提高國內(nèi)礦產(chǎn)資源利用率，增加地方財政收入，促進國民經(jīng)濟發(fā)展有著重要意義。</p><p>　　2 主要反應(yīng)物與產(chǎn)品性質(zhì)</p><p><b>　　2.1 礦石資料</b></p><

44、;p>　　本設(shè)計處理的樣本礦石采自國內(nèi)遼寧省丹東市，屬低品位高嶺土類含鋁礦石。</p><p><b>　　礦石資料如表5。</b></p><p><b>　　表5 礦石資料</b></p><p>　　2.2 氧化鋁的性質(zhì)</p><p>　　氧化鋁,俗稱剛玉，在自然界廣泛存在。<

45、/p><p>　　氧化鋁等級標準見表6。</p><p>　　表6 YS／T 274－1998《氧化鋁等級標準》</p><p>　　物理性質(zhì)：氧化鋁是一種白色的熔點較高的粉末狀物質(zhì)，可用作耐火材料。</p><p>　　化學(xué)性質(zhì)：氧化鋁是一種典型的兩性氧化物，既可以溶于強酸 ，又可以溶于強堿。</p><p>　　目前已

46、知的晶型有六、七種，其中最穩(wěn)定的是α-Al2O3。純氧化鋁為無色或白色晶體，燒結(jié)致密的Al2O3陶瓷硬度大、耐高溫、抗氧化，耐急冷急熱，可使用溫度高達1980℃，機械強度高，化學(xué)穩(wěn)定性好，且有高絕緣性，因此，用途極廣。</p><p><b>　　2.3 鋁的性質(zhì)</b></p><p>　　鋁是銀白色的輕金屬，較軟，密度2.7g/cm3，熔點660.4℃，沸點246

47、7℃，鋁和鋁的合金具有許多優(yōu)良的物理性質(zhì)，得到了非常廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　鋁對光的反射性能良好，反射紫外線比銀還強，鋁越純，它的反射能力越好，常用真空鍍鋁膜的方法來制得高質(zhì)量的反射鏡。真空鍍鋁膜和多晶硅薄膜結(jié)合，就成為便宜輕巧的太陽能電池材料。鋁粉能保持銀白色的光澤，常用來制作涂料，俗稱銀粉。</p><p>　　純鋁的導(dǎo)電性很好，僅次于銀、銅，在電力工業(yè)上它可以代替部分銅作導(dǎo)

48、線和電纜。鋁是熱的良導(dǎo)體，在工業(yè)上可用鋁制造各種熱交換器、散熱材料和民用炊具等。</p><p>　　鋁有良好的延展性，能夠抽成細絲，軋制成各種鋁制品，還可制成薄于0.01mm的鋁箔，廣泛地用于包裝香煙、糖果等。</p><p>　　鋁合金具有某些比純鋁更優(yōu)良的性能，從而大大拓寬了鋁的應(yīng)用范圍。例如，純鋁較軟，當鋁中加入一定量的銅、鎂、錳等金屬，強度可以大大提高，幾乎相當于鋼材，且密度較小

49、，不易銹蝕，廣泛用于飛機、汽車、火車、船舶、人造衛(wèi)星、火箭的制造。當溫度降到-196℃時，有的鋼脆如玻璃，而有些鋁合金的強度和韌性反而有所提高，所以是便宜而輕巧的低溫材料，可用來貯存火箭燃料液氧和液氫。</p><p><b>　　2.4鹽酸的性質(zhì)</b></p><p><b>　　分子式：HCl</b></p><p>

50、;<b>　　分子量：36.46</b></p><p>　　性質(zhì)：本品為無色有刺激性臭的透明液體，屬揮發(fā)性酸，在空氣中發(fā)煙，觸及氨的蒸汽會生成白色煙霧。</p><p>　　鹽酸的質(zhì)量標準見表7</p><p>　　表7 鹽酸的質(zhì)量標準</p><p>　　用途：該產(chǎn)品廣泛用于醫(yī)藥、生物制藥、電子、微電子等行業(yè)，在食

51、品工業(yè)中用于味精、醬油、葡萄糖、汽水等。</p><p>　　包裝：塑料桶包裝，凈重25kg/桶、33kg/桶、250kg/桶，10-15噸槽車運輸</p><p>　　鹽酸是氯化氫的水溶液，可看做是酸類化合物。純的濃鹽酸是無色液體，通常濃鹽酸約含37％HCl，密度約為1.19g/cm3，易揮發(fā)有氯化氫刺激氣味，逸出的氯化氫遇潮濕空氣形成白色酸霧。工業(yè)鹽酸因含鐵鹽雜質(zhì)，因而呈黃色，有腐蝕性

52、。鹽酸是強酸，具有酸類通性：可使石蕊、甲基橙變紅，可跟比氫活潑的金屬發(fā)生置換反應(yīng)，可跟金屬氧化物（堿性氧化物）、堿發(fā)生中和反應(yīng)。</p><p><b>　　2.5 氨水的性質(zhì)</b></p><p>　　分子式：NH4OH </p><p><b>　　分子量：35.05</b></p><p>

53、　　表8 工業(yè)氨水的標準</p><p>　　性質(zhì)：本品為無色液體，有刺激性臭味，密度隨濃度增加而減少，濃度15%時，密度為0.93 g/cm3。呈弱堿性，易揮發(fā)，有毒。有腐蝕性，特別對銅的腐蝕性更大，能和酸和酸性氧化物作用生成鹽和水。氨水碳化后揮發(fā)性減少，碳化度越高，這種作用越明顯。用途：該產(chǎn)品主要用于農(nóng)業(yè)施肥。另外還用于化學(xué)、紡織印染等工業(yè)。醫(yī)藥上用稀釋氨水對呼吸和循環(huán)起反射性刺激，醫(yī)治暈倒和昏厥；還用作

54、皮膚刺激藥和消毒藥。包裝：塑料桶裝或槽車運輸。</p><p>　　3 生產(chǎn)工藝的選擇[5] [15] [14] [13]</p><p>　　3.1 氧化鋁的生產(chǎn)方法[4]</p><p>　　氧化鋁的生產(chǎn)方法有堿法、酸法，電熱法。國內(nèi)氧化鋁的生產(chǎn)方法是以堿法為主，這是因為目前用于工業(yè)生產(chǎn)的鋁土礦資源系高品位含鋁礦石，平均品位在50%以上。隨著資源的不斷開采，高

55、品位礦藏日漸枯竭，堿法生產(chǎn)氧化鋁的能耗不斷升高，且工藝上存在很多問題，因此研究應(yīng)用于低品位鋁土礦的生產(chǎn)工藝勢在必行。經(jīng)過許多專家學(xué)者的不懈努力，已開發(fā)出適合于處理低品位鋁土礦的酸法工藝，尤其以鹽酸法的研究最為廣泛。</p><p>　　3.1.1 酸法生產(chǎn)氧化鋁</p><p>　　酸法生產(chǎn)氧化鋁的原理是用適當?shù)臒o機酸處理礦石，生產(chǎn)相應(yīng)的鋁鹽，礦石中的氧化硅不與酸作用而殘留于渣中；將鋁鹽進

56、一步凈化除鐵后，使之分解得到氧化鋁。</p><p>　　酸法按照使用酸的不同可分為鹽酸法，硫酸法和硝酸法。其中尤以鹽酸法研究最為廣泛。</p><p>　　3.1.2 堿法生產(chǎn)氧化鋁</p><p>　　堿法的基本原理是使礦石中的氧化鋁與堿在一定條件下生成鋁酸鈉，進入溶液而與二氧化硅和氧化鐵等雜質(zhì)分離，然后再使純凈的鋁酸鈉溶液分解出氫氧化鋁，氫氧化鋁經(jīng)高溫鍛燒制得

57、成品氧化鋁。</p><p>　　堿法生產(chǎn)氧化鋁又可分為拜爾法、燒結(jié)法、聯(lián)合法。</p><p>　?。?）拜爾法原料制備過程包括：鋁礦石的破碎、磨礦和配料。拜爾法生產(chǎn)工藝對原料制備的要求：⑴參與化學(xué)反應(yīng)的物料要有一定的細度；⑵參與化學(xué)反應(yīng)的物料之間要有一定的配比和均勻的混合。直接以苛性鈉溶液處理鋁土礦，使礦石中氧化鋁生成鋁酸鈉，而礦石中的二氧化硅則成為不溶性殘渣———赤泥，與鋁酸鈉溶液分

58、離，將凈化后的鋁酸鈉溶液進行攪拌分解，再經(jīng)過濾分離得到氫氧化鋁，經(jīng)洗滌后焙燒成氧化鋁，分離所得的大量苛性堿溶液稱為母液，母液經(jīng)蒸發(fā)再用于處理下一批礦石。含有部分二氧化硅的溶液經(jīng)脫硅后得到鋁酸鈉溶液精制液通入二氧化碳氣體使分解得到氫氧化鋁及母液。母液經(jīng)蒸發(fā)后補充適當?shù)膲A粉與下批礦石及石灰配料燒結(jié)。洗滌后的氫氧化鋁經(jīng)焙燒得到氧化鋁。一般來說，拜爾法具有流程簡單，投資較少，產(chǎn)品質(zhì)量高，生產(chǎn)成本較低的優(yōu)點。但處理低品位礦石時其優(yōu)越性較差，而且還

59、要消耗價格昂貴的苛性堿。[6]</p><p>　?。?）燒結(jié)法的優(yōu)點是可以處理品位較低礦石，而且只消耗價格便宜的碳酸鈉，與拜爾法相比，在同樣的條件下處理低品位礦時，燒結(jié)法的堿耗較低，氧化鋁總回收率較高，但流程復(fù)雜，投資較大，產(chǎn)品氧化鋁質(zhì)量較差，成本較高。因此含硅很低的優(yōu)質(zhì)鋁土礦就采用拜爾法，含硅高，鋁硅比較低的鋁礦石，一般采用燒結(jié)法。為了充分利用礦產(chǎn)資源，綜合兩種方法的優(yōu)點，以提高氧化鋁總回收率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，

60、降低生產(chǎn)成本，將兩種方法聯(lián)合起來使用，這樣就產(chǎn)生了聯(lián)合法。</p><p>　?。?）聯(lián)合法又分為串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)法。并聯(lián)法是用拜爾法處理高品位礦，燒結(jié)法處理低品位礦；串聯(lián)法中燒結(jié)法只處理拜爾法赤泥；將拜爾法赤泥同時配一些低品位礦石可改善大窯的操作，這種將串聯(lián)和并聯(lián)結(jié)合起來的方法即為混聯(lián)法。</p><p>　　3.1.3 電熱法生產(chǎn)氧化鋁</p><p>　　電熱

61、法用來處理高鐵鋁礦，將礦與碳還原劑配成爐料在電弧爐內(nèi)高溫下進行還原熔煉。礦石中的氧化硅和氧化鐵被還原成硅鐵合金，而氧化鋁則呈熔融狀態(tài)的鋁酸鈣渣上浮，由于比重不同而分層。所得氧化鋁渣再用堿法處理，從中提取氧化鋁，所得硅鐵合金為成品。</p><p>　　目前電熱法生產(chǎn)氧化鋁還處于研究階段。到目前為止，已經(jīng)提出了很多從鋁礦石或其它含鋁原料中提煉氧化鋁的方法，但由于技術(shù)上和經(jīng)濟上的種種原因，有的已被淘汰，有的屬于試驗階

62、段，由于現(xiàn)在處理的礦石均為高品位礦石，所以現(xiàn)在工業(yè)上幾乎全部采用堿法生產(chǎn)氧化鋁。</p><p>　　3.2 生產(chǎn)工藝的選擇——酸法工藝</p><p>　　3.2 1 選擇依據(jù)</p><p>　　國內(nèi)鋁土礦儲量約為23億噸,主要分布在山西、河南、貴州、廣西4省。除廣西礦的鋁硅比為10左右外，其它地區(qū)礦石的鋁硅比都比較低。隨著高品位鋁土礦儲量的日漸減少，氧化鋁企業(yè)

63、的總供礦品位也在下降，引起產(chǎn)量減少、消耗增加、成本上升。</p><p>　　由于受鋁土礦特性的限制，國內(nèi)的氧化鋁廠大都采用混聯(lián)法或燒結(jié)法生產(chǎn)，致使工藝流程長、能耗高、生產(chǎn)成本偏高。氧化鋁工業(yè)的主要原料供應(yīng)日趨緊張，但目前的氧化鋁生產(chǎn)大都采用堿法工藝，不僅需要高壓設(shè)備，而且設(shè)備龐大、工藝復(fù)雜、流程長、對生產(chǎn)原料鋁釩土的雜質(zhì)要求十分苛刻。國內(nèi)的鋁土礦資源并不豐富，且多屬于低品位的高硅鋁釩土。而國內(nèi)高嶺土類鋁土礦分布

64、廣泛，遍布全國六大區(qū)21個省(市、區(qū))，目前國內(nèi)已發(fā)現(xiàn)此類礦點有700多處，其中200處礦點探明儲量為30億噸，其中煤系高嶺土16.7億噸礦點分散較為均勻。</p><p>　　通過鹽酸，硫酸，硝酸分別浸取低品位鋁土礦的正交實驗研究，鹽酸法浸取率在三種酸中是最高的，且使用鹽酸法生產(chǎn)，價格低廉，甚至可以用廢鹽酸代替工業(yè)鹽酸以降低成本。</p><p>　　綜上所述，使用鹽酸法處理低品位鋁土礦

65、，對提高國內(nèi)礦產(chǎn)資源利用率，促進國民經(jīng)濟的發(fā)展有著重要意義。</p><p>　　3.2.2 工藝的技術(shù)創(chuàng)新性</p><p>　　本工藝結(jié)合各種酸法工藝制備氧化鋁的研究，開發(fā)了粉碎—浸出—萃取—反應(yīng)—煅燒的新工藝來生產(chǎn)氧化鋁。其優(yōu)點如下：</p><p>　?。?）礦石采用儲量豐富的高嶺土類鋁土礦石，價格低廉，鹽酸甚至可用廢鹽酸代替，可大大降低成本。</p&

66、gt;<p>　?。?）該工藝能夠在常壓下進行鋁土礦的酸分解，除硅簡單，工藝流程較堿法短，投資少。</p><p>　?。?）萃取段中有機相與無機相均實現(xiàn)了循環(huán)利用，節(jié)省了資源，且對環(huán)境無污染。</p><p>　?。?）解決了非堿法工藝除鐵困難的缺點，對鋁鹽溶液的除鐵工藝進行了新探索，新工藝使溶液中鐵的含量大大降低，并對鐵進行了回收，使得產(chǎn)品中Fe2O3/Al2O3達到或低

67、于國家標準。</p><p>　　（5）針對生產(chǎn)中用到氨水等含氮物，設(shè)計了從廢水中提取副產(chǎn)化肥的工藝流程。經(jīng)處理后的廢水基本不含對環(huán)境有害的物質(zhì)，廢水可以直接排放到生態(tài)環(huán)境中去。</p><p>　　各工藝技術(shù)指標均說明酸法氧化鋁生產(chǎn)工藝具有很好的應(yīng)用前景。</p><p>　　3.2.3 鹽酸法工藝流程詳述</p><p>　　從礦場運來的

68、礦石經(jīng)過粉碎機粉碎、用200目的球磨機研磨后送入已加水的攪拌式反應(yīng)器，然后向反應(yīng)器加入鹽酸對礦粉進行浸取，反應(yīng)期間加入氧化劑氯酸鉀與礦粉一同反應(yīng)，氧化劑可將礦粉中二價鐵離子氧化成三價鐵離子，對后續(xù)工段回收鐵作好準備。浸取完畢后的礦漿用離心泵直接泵入板框過濾機進行過濾，濾渣經(jīng)水洗后送至磚廠或棄去，濾液送入萃取段進行有機萃取。萃取得到的水相送入中和反應(yīng)器1，加入氨水進行中和、反應(yīng)完畢后經(jīng)過濾、得到氫氧化鋁。氫氧化鋁經(jīng)煅燒爐煅燒，生成主產(chǎn)品氧

69、化鋁，氧化鋁后經(jīng)干燥機干燥，粉碎機粉碎，送至包裝車間。萃取后的有機相含有大量三價鐵離子，用水進行反萃取后，有機相留在萃取槽內(nèi)繼續(xù)循環(huán)使用，反萃取得到的水相送至中和反應(yīng)器2，經(jīng)氨水中和后生成氫氧化鐵沉淀，待反應(yīng)完全后進行過濾，得到的濾餅通過煅燒爐煅燒、粉碎機粉碎，得到副產(chǎn)品鐵紅。過濾中和反應(yīng)器2中的物料得到的濾液與主干工藝過濾中和反應(yīng)器1中的物料得到的濾液一起送至蒸發(fā)段，濃縮后經(jīng)過濾、干燥處理，得到副產(chǎn)品化肥。此法工藝流程方框圖見圖1。&

70、lt;/p><p>　　圖1 鹽酸法制取氧化鋁及副產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程圖</p><p>　　3.3 影響反應(yīng)的因素</p><p>　　（1）反應(yīng)體系的溫度</p><p>　　溫度是影響化學(xué)反應(yīng)的主要因素，一般來說溫度高可以加速反應(yīng)的進行，但溫度不能太高，對于本設(shè)計最佳反應(yīng)溫度應(yīng)控制在130℃左右。</p><p>　　

71、（2）反應(yīng)固體顆粒的外表面及氯化鋁溶液的濃度</p><p>　　該反應(yīng)為流固相反應(yīng)，且無固相生成，則隨著反應(yīng)的進行，顆粒將不斷的縮小，最終完全消失。按照實驗條件知浸取過程為化學(xué)反應(yīng)控制的顆粒縮小時的縮芯模型，即浸取速率取決于反應(yīng)固體顆粒的外表面積和溶液中的氯化鋁濃度。</p><p><b>　　（3）攪拌情況</b></p><p>　　攪

72、拌可以使礦粉與鹽酸和氧化劑充分接觸，加快傳質(zhì)速率,有利于鋁離子和鐵離子浸出，因而可以加速反應(yīng)的進行。</p><p><b>　　3.4 除雜</b></p><p><b>　　(1)除雜</b></p><p>　　在鹽酸與礦粉反應(yīng)的過程中，礦粉中其他金屬氧化物也與鹽酸發(fā)生反應(yīng)，以氯酸鹽的形態(tài)不同程度地進入鋁浸出液：&

73、lt;/p><p>　　Me代表金屬。這些雜質(zhì)進入鋁浸出液，對產(chǎn)品質(zhì)量影響很大，故必須予以除去。</p><p>　　鋁浸出液中的鐵主要以離子形式存在，后續(xù)工段將其回收。</p><p><b>　　（2）除重金屬</b></p><p>　　在浸出液中添加一定的，使重金屬轉(zhuǎn)化為難溶物質(zhì)CuS﹑PbS﹑CdS﹑NiS沉淀，從

74、而達到消除重金屬的目的。在此過程設(shè)置了攪拌裝置，加快了除雜速度，且清除率較高。</p><p><b>　?。?）除硅</b></p><p>　　反應(yīng)在130℃下進行，SiO2生成成白色絮狀硅酸而沉淀：</p><p><b>　　↓</b></p><p>　　同時，鋁浸出液中的鎂鹽也會以白色硅

75、酸鎂粉沉淀物的形式析出,板框過濾時將其除去。</p><p><b>　　(4) 除鈣 </b></p><p>　　過多的鈣離子帶入溶液中會影響產(chǎn)品的質(zhì)量，工業(yè)上用靜置的方法除去鈣離子。</p><p>　　4 工藝流程物料和能量的計算</p><p><b>　　4.1 物料衡算</b><

76、/p><p>　　4.1.1 鹽酸浸取的反應(yīng)</p><p>　?。?）年產(chǎn)700噸氧化鋁，以300天計算，則每天生產(chǎn)氧化鋁量</p><p>　　700/300=2.33 t/d</p><p><b>　?。?）金屬鋁量</b></p><p>　　2.33 /102×54=1.23 t

77、/d</p><p>　?。?）設(shè)礦石浸取率為80%，反應(yīng)產(chǎn)率為80%，則理論需純鋁量為</p><p>　　1.23 /（0.80×0.80）=1.92 t/d</p><p>　?。?）原礦平均品位為28%，則礦石需要量為</p><p>　　1.92×102/54/28%=12.95t/d</p>&l

78、t;p>　?。?）原礦含水率為14%，則原礦需要量為</p><p>　　12.95/86%=15.06 t/d</p><p>　?。?）設(shè)原礦的密度為2.3t/ m，則原礦體積為</p><p>　　15.06/2.3=6.5 m/d</p><p>　?。?）原礦純固體體積為</p><p>　　6.5-1

79、5.06×0.14=4.39 m/d</p><p>　?。?）原礦配成料漿中礦石的質(zhì)量分數(shù)為60%，則料漿量為</p><p>　　12.95/0.6=21.58t/d</p><p><b>　　體積量</b></p><p>　　6.5+（21.58-15.06）/1=13.02 m/d</p>

80、;<p>　　（9）實際需要鹽酸與鋁的摩爾比為5 ：1，則純鹽酸用量為</p><p>　　1.92/27×36.5×5= 12.98 t/d</p><p>　　（10）設(shè)鹽酸濃度為30%，則30%鹽酸耗用量為</p><p>　　12.98/30%=43.27t/d</p><p>　?。?1）30%鹽酸

81、密度為1.19g/cm3，則體積量為</p><p>　　43.27/1.19=36.36 m/d</p><p>　　（12）設(shè)氧化劑體積為礦石的5%，則氧化劑的體積為</p><p>　　6.5×5%=0.325 m/d</p><p>　?。?3）設(shè)在操作條件下氯化鋁溶解度為40，則應(yīng)補充水總量為</p><

82、;p>　　1.92/27×133.5×100/40=23.73t/d=23.73 m/d</p><p>　　配鋁料漿已加水21.58×0.4=8.63t/d，則還需加水量為</p><p>　　23.73-8.63=15.10t/d=15.10m/d</p><p>　　（14）設(shè)有80%鋁進入濾液中，濾渣含鋁量為</p&

83、gt;<p>　　1.92×20%=0.38 t/d</p><p>　　鋁離子的溶解度為6.5，則洗渣水量</p><p>　　0.38×100/6.5=5.85 t/d</p><p>　?。?5）設(shè)反應(yīng)過程中水損失10%，洗滌液返回，則損失水量為</p><p>　?。?3.73+5.85）×

84、10%=2.96 t/d<3.38 t/d</p><p>　　所以不需因水損失在再向反應(yīng)器中加水</p><p>　?。?6反應(yīng)器Ⅰ中參與反應(yīng)物料總量為</p><p>　　6.5+0.325+36.36+23.73+5.85-15.06×0.1=71.26 m/d</p><p>　?。?7）分成三班，每班加料量</

85、p><p>　　71.26/3=23.75 m/班</p><p>　　其中：原礦量：15.06/3=5.02 m/班</p><p>　　氧化劑量0.325/3=0.108 m/班</p><p>　　鹽酸量36.36/3=12.12 m/班</p><p>　　水量15.10/3=5.03 m/班</p>

86、<p>　?。?8）由于物料反應(yīng)時總體積膨脹，因此設(shè)反應(yīng)器體積為反應(yīng)物總體積2.4倍，則反應(yīng)器總體積為</p><p>　　23.75×2.4=57 m/d</p><p>　　擬取2個反應(yīng)器，每個反應(yīng)器容積為</p><p>　　57/2=28.5 m，取29 m</p><p>　　每個反應(yīng)器內(nèi)實際物料量為</

87、p><p>　　23.75/2=11.88 m</p><p>　?。?9）物料送到反應(yīng)器內(nèi)所需時間為1小時，則流速為</p><p>　　11.88/1=11.88 m/h</p><p>　　濕法浸取的時間為2小時，輸出料液所用時間為1小時，</p><p>　　4.1.2 過濾工段1</p><p

88、>　　進入板框過濾機的物料總量為71.26-1.97+3.38=72.67 m3/d</p><p><b>　　總純?yōu)V渣量為 </b></p><p>　　15.06×0.7=10.54m3/d</p><p><b>　　總濾液量為</b></p><p>　　72.67-10

89、.54=62.13 m3/d=2.59 m3/h</p><p>　　設(shè)濾渣密度為2t/m3，則濾渣體積量約為</p><p>　　10.542=5.27 m3/d</p><p>　　設(shè)過濾后濾餅含水量為40%，則濾餅中水量為</p><p>　　10.54/0.6×0.4=7.03 m3/d</p><p&g

90、t;<b>　　濾餅體積V約為</b></p><p>　　V=10.54+7.03=17.57 m3/d</p><p>　　擬取2臺板框過濾機，過濾1h，卸渣所用時間1h。</p><p>　　反應(yīng)完的料漿進入每臺板框過濾機的速率為</p><p>　　72.67/3/2/1=12.11m3/ h</p>

91、<p>　　每班每臺過濾機處理的料液量為</p><p>　　12.11×1=12.11 m3</p><p><b>　　所含固體體積量為</b></p><p>　　12.11×5.27/72.67=0.878 m3</p><p><b>　　質(zhì)量為</b>&

92、lt;/p><p>　　10.54×12.11/72.67=1.756 t</p><p>　　設(shè)濾液密度為1，則每臺一小時所獲得的濾餅體積為</p><p>　　Vc=0.878+1.756/0.6×0.4/1=2.05 m3</p><p>　　每班每臺過濾機獲得濾液的體積V為</p><p>　　

93、V=12.11-2.05=10.06 m3</p><p>　　以q表示單位過濾面積獲得的濾液體積，以表示過濾時間，則恒壓過濾方程為</p><p><b>　　+2qeq=K</b></p><p>　　其中K=0.23m2/h，，=1h。代入上式可得</p><p><b>　　q=0.47 m3</

94、b></p><p><b>　　過濾面積A為</b></p><p>　　A=10.06/0.47=21.40 m2</p><p>　　4.1.3 萃取[11]</p><p>　　萃取操作在常溫常壓下進行，由于處理濾液選用的萃取劑的稀釋劑為柴油，屬易燃品，因而所用萃取裝置為封閉的四方槽式萃取設(shè)備。該設(shè)備處理量

95、大，操作簡單方便，不易損壞。其外部采用碳鋼制造，內(nèi)層采用耐酸樹脂進行涂層處理，可最大程度上保證設(shè)備使用壽命。</p><p>　　有機相采用磷酸三丁酯（TBP）為萃取劑，260#煤油為稀釋劑，選擇萃取劑與煤油比為15：85，濾液與有機相相比為1：2，混合后調(diào)節(jié)PH值為1.5。為最大限度保證產(chǎn)品產(chǎn)率，萃取三次，反萃取三次。 本工段采用三臺萃取設(shè)備串聯(lián)使用。</p><p>　　每天處理的濾液

96、量為62.13 m3/d</p><p>　　每臺萃取槽內(nèi)有機相體積為</p><p>　　62.13/3×2=41.42 m3</p><p>　　萃取槽內(nèi)物料總體積為</p><p>　　62.13/3+41.42=62.13 m3</p><p>　　所以有機相總體積量為</p><

97、p>　　41.42×3=124.26 m3</p><p>　　萃取后水相體積量約為 </p><p>　　62.13×0.9=55.92 m3/d</p><p>　　反萃取三次，每次萃取用水量為有機相體積的25%，則得到水相總體積為</p><p>　　62.13×2×25%×3&#

98、215;3=279.59 m3/d</p><p>　　萃取槽內(nèi)物料總體積為62.13 m3，槽體積取物料體積的1.2倍，所以萃取槽體積為</p><p>　　62.13×1.2=74.56 m3</p><p>　　取70 m3，三級萃取，擬取三臺萃取裝置。萃取流程簡圖見圖2。</p><p>　　圖2 萃取流程簡圖</p

99、><p>　　4.1.4 氨水用量的計算</p><p>　　⑴ 生成氫氧化鋁的反應(yīng)</p><p>　?、?實際需要NH4OH量與A l3+摩爾比為5：1，則NH4OH需要量為</p><p>　　1.23/（27×0.80）×5×35=9.97 t/d</p><p>　?、?所用工業(yè)氨水

100、濃度15%，密度為0.93 t/m3,則體積量為</p><p>　　9.97/0.15/0.93=71.47 m3</p><p>　?、?每班次中和反應(yīng)的總物料量的體積為</p><p>　　（71.47+55.92）/3=41.11 m3</p><p>　　物料反應(yīng)時總體積膨脹，因此設(shè)反應(yīng)器體積為反應(yīng)物總體積1.2倍左右，則反應(yīng)器2的

101、體積為</p><p>　　41.11×1.2=49.33 m3</p><p>　　擬取2個反應(yīng)器 ，每個器體積為：49.33/2=24.67 m3，取25 m3</p><p>　?、?生成氫氧化鐵的反應(yīng)</p><p>　?、?礦石含鐵質(zhì)量分數(shù)為5.9%，則除去反應(yīng)損失量，與NH4OH反應(yīng)的Fe3+量約為</p>

102、<p>　　9.15×106×5.9%×0.8/56=7.679×103 mol/d</p><p>　?、?實際需要NH4OH與Fe3+摩爾比為5:1，則NH4OH需要量為</p><p>　　7.679×103×5×35/103=1.34 t/d</p><p><b>

103、　　體積量為</b></p><p>　　1.34/0.15/0.93=9.61 m3</p><p>　?、?每班次進入反應(yīng)器3的體積量為</p><p>　　（9.61+86.42）/3=32.01 m3</p><p>　?、?物料反應(yīng)時總體積膨脹，因此設(shè)反應(yīng)器體積為反應(yīng)物總體積1.2倍左右，則反應(yīng)器3的體積為</p&

104、gt;<p>　　32.01×1.2=38.41 m3</p><p>　　擬取2個反應(yīng)器，每個反應(yīng)器體積為：38.41/2=19.21 m3，取20 m3</p><p>　　4.1.5 過濾工段2</p><p><b>　　⑴ 氫氧化鋁的過濾</b></p><p>　　每班進入板框過濾機的

105、料液總量為41.11 m3</p><p>　　過濾得到氫氧化鋁濾餅含水量為5%，則濾餅量約為</p><p>　　1.23/3/27×78/0.998/0.95=1. 25 t</p><p>　　設(shè)濾餅密度為2 t/ m3，則濾餅體積為</p><p>　　1.25/2=0.63 m3</p><p>&

106、lt;b>　　濾液量為</b></p><p>　　41.11-0.63=40.48 t</p><p>　　擬取2臺板框過濾機，過濾1h，卸渣所用時間1h。</p><p>　　料液進入每臺過濾機的速率為</p><p>　　41.11/2/1=20.56 m3h</p><p>　　進入每臺過濾機

107、一小時的料液量為</p><p>　　20.56×1=20.56 m3</p><p><b>　　所含固體體積量為</b></p><p>　　20.56×0.63/133.71=0.10 m3</p><p><b>　　質(zhì)量為</b></p><p>

108、;　　1.25×20.56/133.71=0.19 t</p><p>　　設(shè)濾液密度為1，則每臺一小時所獲得的濾餅體積為</p><p>　　Vc=0.10+0.19/0.95*0.5/1=0.20 m3</p><p>　　每臺過濾機一小時獲得濾液的體積V為</p><p>　　V=20.56-0.20=20.36 m3<

109、/p><p><b>　　過濾面積為</b></p><p>　　A=20.36/0.47=43.32 m2</p><p><b>　?、?氫氧化鐵的過濾</b></p><p>　　每班進入板框過濾機的料液總量為32.01 m3</p><p>　　設(shè)過濾得到氫氧化鐵濾餅含水

110、量為5%，則濾餅量約為</p><p>　　7.679×103×107/3/0.998/0.95/106=0.29 t</p><p>　　濾餅密度為2.5 t/ m3，，則濾餅體積為</p><p>　　0.29/2.5=0.12 m3</p><p><b>　　濾液量為</b></p>

111、;<p>　　32.01—0.12=31.89t</p><p>　　擬取2臺板框過濾機，過濾1h，卸料所用時間1h。</p><p>　　料液進入每臺過濾機的速率為</p><p>　　32.01/2=16.01 m3/h</p><p>　　進入每臺過濾機一小時的料液量為</p><p>　　16.0

112、1×1=16.01 m3</p><p><b>　　所含固體體積量為</b></p><p>　　16.01×0.12/96.03=0.020 m3</p><p><b>　　質(zhì)量為</b></p><p>　　0.29×16.01/96.03=0.048 t<

113、;/p><p>　　設(shè)濾液密度為1，則每臺一循環(huán)所獲得的濾餅體積為</p><p>　　Vc=0.020+0.048/0.95×0.05/1=0.023 m3</p><p>　　每臺過濾機一小時內(nèi)獲得濾液的體積V為</p><p>　　V=16.01-0.023=15.987 m3</p><p><b&

114、gt;　　過濾面積為</b></p><p>　　A=15.987/0.47=34.01 m2</p><p>　　4.1.6 蒸發(fā)水量</p><p>　　設(shè)氯化銨溶液通過離心機后氯化銨的產(chǎn)率為70%，純氯化銨固體量為</p><p>　　12.76×0.7/35.05×53.49=13.63 t/d<

115、/p><p>　　設(shè)進入離心機時氯化銨的含水量為30%，則進入離心機的料漿量為</p><p>　　13.63/0.7=19.47 t/d</p><p><b>　　蒸發(fā)水量為</b></p><p>　　40.48+31.89-19.47=52.90 m3/d=2204kg/ h</p><p>

116、　　擬取3臺蒸發(fā)器，每臺蒸發(fā)器蒸發(fā)速率為734.7kg/ h，取800 kg/ h。</p><p><b>　　4.1.7包裝</b></p><p>　　包裝量為2.33 t/d</p><p>　　按25kg/包，則94包/天</p><p><b>　　4.2 能量衡算</b></p&

117、gt;<p>　　4.2.1 物料條件</p><p>　　被干燥物料名稱：氫氧化鋁 </p><p>　　物料進口含水量：5%</p><p>　　干燥操作每班耗時5小時，濕物料產(chǎn)量：2.33×2×78/102/0.95/3/5=250kg/h</p><p>　　物料入口溫度1＝25℃</p>

118、<p>　　空氣溫度t0=27℃</p><p>　　熱空氣進口溫度t1=82℃</p><p>　　氫氧化鋁的比熱容=133.7 J.mol-1,K-1=0.857 kg/(kg.℃)</p><p><b>　　流向:逆流</b></p><p>　　物料出口含水量:0.4%</p>&l

119、t;p>　　物料出口溫度2=35℃</p><p>　　空氣速度2.6kg/(s.m2)</p><p>　　濕球溫度tw=17℃</p><p>　　干燥器出口空氣溫度t2=37℃</p><p>　　4.2.2物料衡算與能量衡算</p><p><b>　?。?）水分蒸發(fā)量</b><

120、;/p><p>　　G1=250/3600=0.694×10-1 kg/s</p><p>　　W1= 8%；W2=0.4%</p><p>　　將濕球基含水量換成干基含水量</p><p>　　C1=5/（100-5）=0.053kg/kg（絕對干料）；</p><p>　　C2=0.4/（100-0.4）=0