【doc】石灰中未分解碳酸钙及其它杂质对拜耳法氧化铝生产影响的探讨

【doc】石灰中未分解碳酸钙及其它杂质对拜耳法氧化铝生产影响的探讨 石灰中未分解碳酸钙及其它杂质对拜耳法 氧化铝生产影响的探讨 2004年第3期轻金属?19? 石灰中未分解碳酸钙及其它杂质对拜耳法 氧化铝生产影响的探讨 郭恩喜 (中铝山西分公司,山西河津043300) 擅要:本文简单介绍7添加石灰对拜耳法生产的主要作用,重点阐述7石灰中未分 解碳酸钙及其它杂质对拜耳法氧 化铝生产的影响.并对存在的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 提出7具体的改进措施及建议. 关键词:拜耳法;石灰;碳酸钙;添加位置及方式 中囝分类号:TFS03.21文献标识码:B文章编号:1002—1752(2004)03—0019—04 1933年.前苏联学者首先发现溶出一水硬铝石 型铝土矿必须添加石灰,这一重大发现,已在国内外 拜耳法工业中得到普遍应用.拜耳法溶出铝土矿添 加石灰主要有以下作用uj:即消除铝土矿中Ti02的 不良影响,提高0的溶出速度,避免生成影响氧 化铝溶出的钛酸钠.而使之生成CaO?Ti02降低碱 耗,促进针铁矿转变为赤铁矿;净化溶液杂质改善赤 泥的沉降性能.但添加石灰后,未分解的CaC0及 其它杂质对生产也会造成不良影响,本文将对此展 开讨论. l由添加方式造成的石灰中碳酸钙及 其它杂质对生产的影响 山西铝厂拜耳法生产使用的铝土矿主要是孝义 西河底铝土矿,它的主要矿物组成是:一水硬铝石, 高岭石,锐钛矿,金红石(2.33,属一水硬铝石型.工 业生产中石灰添加量占干矿量的9%左右(2002年 为9.59%).目前我厂拜耳法中添加的石灰是以固 体方式加入 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 中的.从石灰炉中产出的石灰在入 格子磨之前,未经任何破碎和筛分处理.这些固体 石灰中主要是活性CaO,此外还有大量的其它杂质. 表1所列的是2002年全年进厂大块石灰石的 平均成分. 表1石灰石中主要成分含量 而二 为便于计算,假定石灰石中CaO都是以C,,aCO3 形态存在,MgO都是以MgCO3形态存在.则表1 变为: 表2石灰石中主要成分含量 表2中SiO2百分含量保持不变. 表3所列的是2002年全年入磨石灰的平均成 分及石灰石的分解率. 表32002年人毫石灰的 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 指标 据生产运行部统计,2002年全年共消耗高铝矿 计830819吨,按石灰添加量959%计.全年应共 加入石灰总量为: 830819×98%×9.59%:78082(吨) 式中:98%——扣除铝矿含水率2%后的干矿百分 数 不考虑焦炭灰分影响,上述石灰总量折成大块 石灰石的总量为: 78082×82.46%?52.67%=122245(吨) 式中:82.46%——入磨石灰中CaO含量; 52.67%——大块石灰石中Ca含量 及其它磊喜的探讨2..4年第3期及其它杂质对拜耳法氧化铝生产影响的探讨… '', 由此可算出全部石灰石中CaCO的总量为: 114971.42吨 全部石灰石中MgCO的总量为:3410.63吨; 全部石灰石中SiO2的总量为:1149.1吨; 在添加的石灰中,未分解的石灰石共有:12187 吨; 未分解的石灰石中含CaCO3的总量为:11461. 8吨; 为了简化计算,假定在添加的石灰中.存在未分 解的石灰石中的MgCO不分解,其余的已分解为 MgO: 由此推算出添加的石灰中MgCO数量为: 332.9吨; 石灰中的MgO数量为:1465吨. 从以上的计算结果可知,2002年添加于拜耳法 流程中的石灰为78082吨,其中含CaCO11461.8 吨,SiO21149.1吨.MgCO3332.9吨,MgO1465 吨= 大量杂质进入流程,对高压溶出及其它工序的 技术经济指标和生产操纵都带来不利影响,降低了 经济效益:以下分别论述: 1.1石灰中未分解的CaCO对高压溶出及其它工 序的影响 由于石灰生烧,2002年共有总数为11461.8吨 的CaCO进入拜耳法流程.在高压溶出过程中, CaCO3与矿浆中的苛性钠发生反应,使溶液中的苛 性钠转变成碳酸钠: CaCO3+2NaOH+aq=Na2CO3+Ca(OH)2+aq 该可逆反应在25*(2下其平衡常数为2.82× lO3200~C下为1左右?由前面的数据可以判 断,该反应在我们生产所要求的溶出温度260~C= 2?下.其平衡常数还会有所升高,即平衡将向右方 移动,更多的苛性钠转变成碳酸钠. 由于存在上述反应,11461.8吨的CaCO使大 量的苛性钠转变成碳酸钠,不利于矿石中氧化铝的 溶出: 表4所列的是2002年调整后矿浆及高压溶出 矿浆的年平均成分. 表4调整后矿浆及高压溶出年平均成分 表中高压溶出矿浆是经自蒸发后的矿浆. 忽略自蒸发过程的乏气带走的溶液损失,根据 溶出前后N总量基本不变的原则,溶出矿浆的浓 缩率为 253.55×100%=16.94% (296.5—253.55)? 这样,调整后矿浆中NK与溶出矿浆中的NK的 差值为: 259.5?1.1694—221.29=0.62g/1 即高压溶出过程的苛化量为0.62g/1 此外.碳酸钙在铝酸钠溶液中,除进行反苛化作 用生成Ca(OH)2外,还进一步反应生成含水铝酸 钙.在工业铝酸钠溶液中,因为含有SiO2,会使含 水铝酸钙生成更加稳定的水化石榴石.在高压溶出 过程中,碳酸钙总是发生反苛化作用并转变为含水 铝酸钙或水化石榴石[?,从而造成A12O3的损失. CaCO的反苛化作用使矿浆中的Nc浓度更 大,而Nc浓度增大会使溶液的粘度增大,并在蒸发 时析出,对液,固分离和母液蒸发过程带来不利影 响.据了解,目前的石灰烧制存在的影响因素较多, 要达到较高的石灰石分解率有一定的困难,即使达 到技术规程中规定的分解率(85%),仍有大量未分 解的碳酸钙进入流程.现在我们强调要重视分离蒸 发结晶碱的工作,以降低流程中Nc浓度.如果我 们能将石灰中夹带的CaCO排除在流程之外,对整 个流程的Nc平衡都会起到很大的好处. 1.2石灰中含镁杂质的影响 由前面计算可知,2002年随石灰进入拜耳法流 程的MgCO为332.9吨,MgO为1465吨.其中 MgO在高压溶出时才大量参与反应,而MgCO在 矿浆制备时就已发生苛化作用了: MgCO3+NaOH+aq=Na2CO3+Mg(OH)2+aq 该反应在25C下其平衡常数为3.4×10,.并 且随温度的升高而继续增大,实际上是一一个可逆反 应. 由此可计算出全年因MgCO的反苛化作用而 转化成Na2CO3的NaOH总量为:84.3?(40×2)× 332.9=350.8吨. 式中:84.3——MgCO3的分子量; 40——NaOH的分子量 可以认为,这一反应在原矿浆进入高压溶出之 前即已完成,它降低了配料分子比,影响了高压溶出 过程中Al2O3水合物的溶出,亦即增大了A1,O的 损失 MgO在高压溶出过程中,主要是转化成Mg 2004年第3期轻金属?21? (OH)2,当溶液中c一浓度很高时,Mg(OH)2转 化成碳酸铝镁Mg6A12CO3(OH)16?4H2O.因此,原 矿浆中的MgO含量的增加会增大的损失. 尤其是目前的情况下,石灰生烧严重,大量CaCO3 进入高压溶出,造成溶液c一浓度上升,促使Mg (OH)2向碳酸铝镁Mg6A12CO3(OH)16?4H2O转化, 增大O3的损失. 1.3石灰中siO2的影响 一 般来说:含硅矿物多种多样,其反应能力随溶 出条件的的变化而不同,对生产造成危害的是那些 被称为活性氧化硅的部分.在拜耳法生产中,这些 活性氧化硅给生产造成的主要危害是: a,生成水合铝硅酸钠,造成Na20和,O的损 失 b,含水铝硅酸钠在预脱硅槽,压煮器的加热管 束表面,以及单管预热装置的管道内壁上大量析出, 成为结疤,使传热系数严重降低,增加了能耗,缩短 了设备的运行周期,增大了清理工作量. 2002年全年由石灰带入流程的SiO'总量为 1149.1吨,其中有一部分是活性氧化硅.虽然这些 数量的活性氧化硅不能与同期由铝土矿带入的活性 氧化硅的数量相比,但在一定程度上给生产带来危 害,并降低了经济效益. 1.4石灰中焦炭渣对生产操作的影响 石灰炉的一个主要任务是为烧结法碳分提供充 足,合格的CO2气.当影响石灰烧制的因数比较多 时.石灰的质量往往难以保证.即除石灰生烧外,另 外一个问题就是石灰中夹带有相当数量的未燃烧完 全的焦炭渣.这些焦炭渣一般在~10mm,@30ram 之间,其比重小,在现行工艺下不易被磨机磨碎,而 随原矿浆一起经隔膜泵进入高压溶出.在相当长的 ' 段时间里,经常出现隔膜泵凡尔被焦炭渣卡住的 现象碰到这种情况时,就必须减少矿浆进料量.加 大碱液量以冲走堵凡尔的焦炭渣.造成生产的波动. _』L四年和九五年.八车间预脱硅之前增建的两台回 转筛(筛孔为8×8mm)和矿制车间增建的两台回转 筛(筛孔为8×8ram)陆续投用,这个问题现已基本 得到解决. 2由石灰添加地点造成的问题 我厂拜耳法所需石灰是与高铝矿一起加入格子 磨内的,在这个地方添加石灰存在两个方面的问题. 21降低了格子磨产能 如前所述,2002年全年添加的石灰中共有 12187吨未分解的石灰石.这些石灰石要在格子磨 磨成与合格原矿浆相同细度,占用了相当多的磨矿 能力.其次,与占干矿量9%的石灰与铝矿同时加 入到格子磨里,石灰浆占据了大量的空间,磨矿效率 也会受到相当大的影响. 2,2造成2O3的损失 在处理一水硬铝石型铝土矿时,向原矿浆中配 入一定量的石灰,目的是消除Tio2的有害作用,提 高2O的溶出率.这一点文章一开始已经论述 过,在200?以上溶出一水硬铝石型铝土矿过程中, 加入的石灰不至于与铝酸钠溶液反应生成含水铝酸 钙,但在原矿浆的制备,予脱硅等过程中,会发生反 应.生成含水铝酸钙.所生成的含水铝酸钙在高压 溶出过程中不能完全被碱溶液分解.因而过早地向 原矿浆中加入石灰会造成:O的损失. 3措施及讨论 3.1改进石灰添加方式 前文提到,固体石灰中含有大量未分解的石灰 石,这些未分解的石灰石进入流程后,恶化了技术经 济指标,增大了O3和Na-20的损失.在我厂溶 出温度(260??2?)的情况下,CaCO3的反应程度 更大.因此.应采取必要的措施,在石灰进入流程之 前,将未分解的石灰石和其他杂质分离出来. 改变石灰添加方式,将目前固体石灰改成添石 灰乳的加入方式,是解决这一问题的有效方法.将 石灰消化成一定浓度的石灰乳,用适当的方法把石 灰乳中未分解的石灰石及其它杂质分离出来,可得 到较为纯净的石灰乳,把这样的石灰-~k/Ju入流程中, 就可最大限度地减少前文提到的种种危害. 石灰消化一般可采用两种方法:清水化灰和碱 清水化灰将大量的水分带入 液化灰,在实际生产中, 流程,增大了液量,冲淡了碱液浓度,加重蒸发负担, 是不可取的.研究L5j指出,采用碱液化灰,当碱液 浓度NK在200,241g/1,K在2.77,3.46,化灰温 度95?,经30min化灰,最大的石灰添加量179, 183g/I,并且碱液中的Nc的苛化率在23%, 56.51%.这样的结果,既不会冲淡循环碱液.又可 提高碱液的a,减少烧结法向拜耳法补碱量. 3.2改变石灰添加地点 将添加固体石灰方式改成添加石灰乳的加入方 式后,如果不改变石灰添加地点,虽然减少了对格子 磨产能的影响,其他的危害依然存在.因此,有必要 改变目前石灰添加地点.添加石灰乳最理想的添加 22?及其它器的探讨2年第3期及其它杂质对拜耳法氧化铝生产影响的探讨…'', 地点是在单管预热之后,高压溶出之前.在这个地 点添加石灰乳,首要的问题是要选择较高压力的石 灰乳泵.也可将添加地点改在予脱硅之后,隔膜泵 之前的缓冲槽中. 4结语 (1)添加石灰对我厂拜耳法高压溶出过程及降 低碱损失有好处. (2)当石灰中未分解的CaCO3量较大时,会对高 压溶出过程产生明显的不利影响. (3)建议改添加固体石灰为石灰乳,并采用碱液 化灰. )石灰乳添加地点最好是在单管预热之后,高 压溶出之前.如果条件不许可,也可将添加地点改 在予脱硅之后,隔膜泵之前的缓冲槽中. 参考文献: 【1]杨重愚.氧化铝生产工艺学(M].冶金工业出版社.1982 [2]中南矿冶学院.西河底铝土矿脱硅过程的数学模型[z].1984.5. [3]郑州轻研所.西河底铝土矿原矿浆加热过程中钛行为的研究I [Z]1984.4. [4]郑州轻研院.山西铝厂.山西铝厂拜耳法引进技术的消化与开发 [Z]1991.12. [5]郑州轻研所.碱液化灰试验 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 [z].1984.3. 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