高壓溶出基礎(chǔ)知識(shí)

1、2009年3月29日開(kāi)曼鋁業(yè)高壓溶出一、概述 鋁土礦的溶出過(guò)程一般是在高壓高壓、高溫、高堿條件下進(jìn)行的。溶出車(chē)間主要任務(wù)：溶出車(chē)間主要任務(wù)： 溶出車(chē)間的主要任務(wù)是：將原料車(chē)間送來(lái)的原礦漿進(jìn)行預(yù)脫硅，再將預(yù)脫硅礦漿和補(bǔ)充循環(huán)母液混合后的調(diào)整礦漿壓入高壓溶出，使礦石中的氧化鋁有用成分充分反應(yīng)生成鋁酸鈉溶液，并用一次洗液稀釋成合格漿液送往沉降車(chē)間。將合格的新蒸汽冷凝水及時(shí)返送回?zé)犭?，不合格的新蒸汽冷凝水及閃蒸二次含堿冷凝水送往沉降熱水站。 。高壓溶出二、鋁土礦及循環(huán)母液的主要成分有用成分：有用成分：氧化鋁（Al2O3）（主要有用成分）、鎵雜質(zhì)：雜質(zhì)：氧化硅（SiO2）、氧化鐵（Fe2O3）、 氧化鈦

2、（TiO2）、碳酸鹽高壓溶出1.拜耳法生產(chǎn)中所用鋁土礦的主要成分 苛性鈉（NaOH），鋁酸鈉NaAl(OH)4，碳酸鈉（Na2CO3）高壓溶出2. 溶出所用循環(huán)母液的主要成分三、鋁土礦各種成分在溶出過(guò)程中的行為 鋁土礦在溶出過(guò)程中發(fā)生的主要反應(yīng)是氧化鋁水合物的溶出。溶出過(guò)程中絕大部分的雜質(zhì)多進(jìn)入赤泥中，但也有少量的雜質(zhì)溶解于堿液中，雜質(zhì)在溶出過(guò)程中的反應(yīng)也影響到氧化鋁生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。高壓溶出 鋁土礦中所含的氧化鋁水合物在溶出時(shí)與循環(huán)母液中的NaOH作用生成鋁酸鈉進(jìn)入溶液，形成鋁酸鈉溶液。 反應(yīng)方程式： Al2O3（1或3）H2O+2NaOH+aq=2NaAl(OH)4+aq aq為液相中反

3、應(yīng) 這是溶出過(guò)程的主反應(yīng)。高壓溶出1.氧化鋁水合物溶出時(shí)的行為 SiO2在溶出過(guò)程中的行為取決于它的礦物組成、溶出溫度和溶出過(guò)程的時(shí)間。 游離狀態(tài)的游離狀態(tài)的SiO2 和石英和石英只有在較高的溫度下（150）才開(kāi)始和鋁酸鈉溶液起反應(yīng)。如果在低溫下溶出三水鋁石，這部分SiO2將轉(zhuǎn)移到赤泥中被分離出去。 而以硅酸鹽狀態(tài)存在的氧化硅以硅酸鹽狀態(tài)存在的氧化硅在溶出過(guò)程中于堿液作用生成Na2SiO3進(jìn)入溶液中，Na2SiO3隨即與溶液中的鋁酸鈉發(fā)生脫硅反應(yīng)生成含水鋁硅酸鈉（鈉硅渣） （Na2OAl2O31.7SiO2nH2O）進(jìn)入固相赤泥中。 高壓溶出過(guò)程鋁酸鈉溶液的硅量指數(shù)一般達(dá)150-200。高壓溶

4、出2. 氧化硅在溶出過(guò)程中的行為 SiO2在在A(yíng)l2O3生產(chǎn)中的危害：生產(chǎn)中的危害： 生成含水鋁硅酸鈉，造成生成含水鋁硅酸鈉，造成Na2OK和和Al2O3的損失。的損失。按Na2OAl2O31.7SiO2nH2O分子式計(jì)算，每公斤SiO2造成0.608公斤的Na2OK和1公斤Al2O3的損失，因而拜耳法只適應(yīng)于處理低硅優(yōu)質(zhì)鋁土礦。 由于由于溶出液在流程中發(fā)生脫硅反應(yīng)，造成管道和設(shè)溶出液在流程中發(fā)生脫硅反應(yīng)，造成管道和設(shè)備器壁上產(chǎn)生結(jié)疤。備器壁上產(chǎn)生結(jié)疤。 殘留在鋁酸鈉溶液中的殘留在鋁酸鈉溶液中的SiO2在分解時(shí)會(huì)隨在分解時(shí)會(huì)隨Al(OH)3一起析出，影響產(chǎn)品質(zhì)量。一起析出，影響產(chǎn)品質(zhì)量。 因此

5、，在生產(chǎn)過(guò)程中要控制和減少SiO2的有害作用。高壓溶出 鋁土礦中的含鈦礦物以金紅石和銳鈦礦存在。 氧化鈦與苛性鈉溶液作用生成鈦酸鈉Na2O3TiO22H2O。 造成Na2O的損失。 生成的鈦酸鈉會(huì)在一水硬鋁石的表面形成一層致密的保護(hù)膜，使溶解過(guò)程惡化，Al2O3溶出率降低。（但氧化鈦對(duì)三水鋁石的溶解起不到阻礙作用，對(duì)一水軟鋁石的阻礙作用也小得多。 ）高壓溶出3. 氧化鈦在溶出過(guò)程中的行為消除消除TiO2危害的有效措施：危害的有效措施：在鋁土礦溶出時(shí)添加石灰 此時(shí)TiO2與CaO生成結(jié)晶狀的鈦酸鈣Ca2OTiO2（松脆多孔、極易脫落），使Al2O3的溶出過(guò)程不再受到阻礙，也降低了Na2O的消耗。

6、 高壓溶出 1）氧化鈣的來(lái)源：氧化鈣的來(lái)源： 工藝流程中添加石灰 鋁土礦本身含有石灰（在原礦漿中氧化鈣以Ca(OH)2形態(tài)參與反應(yīng)）高壓溶出4. 氧化鈣在溶出過(guò)程中的行為 2 2）氧化鈣的行為）氧化鈣的行為 在原礦漿的制備、儲(chǔ)存過(guò)程以及壓煮后礦漿的自蒸發(fā)冷卻稀釋過(guò)程中，生成3 CaOAl2O36 H2O，造成Al2O3的損失。3 Ca(OH)2+2 NaAl(OH)4+aq=3 CaOAl2O36 H2O+2 H2O+aq 當(dāng)物料中含有硅礦物時(shí)，往鋁酸鈉溶液中添加石灰將引起水花石榴石3CaOAl2O3xSiO2(6-2x)H2O的生成。（活化一水硬鋁石的溶出，使溶出過(guò)程強(qiáng)化）（水花石榴石比鈉硅

7、渣更易脫離礦粒表面）高壓溶出 3 3） 鋁土礦高壓溶出過(guò)程中添加石灰的作用鋁土礦高壓溶出過(guò)程中添加石灰的作用 消除含鈦礦物的有害作用，顯著提高Al2O3的溶出速度和溶出率。 促進(jìn)針鐵礦轉(zhuǎn)變?yōu)槌噼F礦，使其中的Al2O3充分溶出，并使赤泥的沉降性能得到改善。（針鐵礦FeOOH，赤鐵礦Fe2O3，針鐵礦具有不良的沉降和過(guò)濾性能。） 活化一水硬鋁石的溶出反應(yīng)。 生成水化石榴石，減少Na2O損失，降低堿耗。高壓溶出四、鋁土礦的溶出過(guò)程 鋁土礦的溶出過(guò)程包括以下幾個(gè)步驟：鋁土礦的溶出過(guò)程包括以下幾個(gè)步驟： 循環(huán)母液濕潤(rùn)礦粒表面； 氧化鋁水合物與OH-相互作用生成鋁酸鈉； 形成NaAl(OH)4的擴(kuò)散層；

8、Al(OH)4-從擴(kuò)散層擴(kuò)散出來(lái)，而OH-則從溶液中擴(kuò)散到固相接觸面上，使反應(yīng)繼續(xù)下去。高壓溶出五、溶出過(guò)程的指標(biāo)溶出Rp是指鋁酸鈉溶液中Al2O3與Na2Ok的質(zhì)量比。 Rp= Al2O3/ Na2Ok高壓溶出1. 溶出Rp： 理論溶出率：理論溶出率：理論上礦石中可以溶出的Al2O3量與礦石中Al2O3量之比。高壓溶出2. 氧化鋁溶出率%100)/(1)/(礦石礦石理SASAA實(shí)際溶出率：實(shí)際溶出率：實(shí)際溶出的Al2O3量與礦石中Al2O3量之比。 %100)/()/(1礦石赤泥實(shí)SASAA高壓溶出氧化鋁相對(duì)溶出率： 相對(duì)溶出率為實(shí)際溶出率與理論溶出率的比值實(shí)際溶出率與理論溶出率的比值 即：

9、即：相相= 實(shí)實(shí)/理理六、影響溶出過(guò)程的因素 溶出溫度是影響溶出速度最主要的因素。提高溫度，溶出速度增大，氧化鋁溶出率（A）增大，溶液中Al2O3的平衡濃度亦增大，溶出液A/S增高。 高壓溶出1. 溶出溫度 溶出反應(yīng)進(jìn)行完全需要一定的時(shí)間。 （拜耳法：物料在保溫罐中保溫40分鐘以上以保證 溶出率。） 高壓溶出2. 保溫時(shí)間 在鋁酸鈉溶液中，Al2O3濃度增高，SiO2的平衡濃度增高，而且增高速率大于A(yíng)l2O3濃度增高速率，所以過(guò)高的Al2O3濃度使溶液的A/S降低。 脫硅反應(yīng)： SiO2+ 2NaOH= Na2SiO3+H2O Na2SiO3+NaAl(OH)4+aq=Na2OAl2O31.7

10、SiO2nH2O+aq高壓溶出3. 溶出液中氧化鋁濃度 溶出液Na2OK濃度較高，溶出Rp較低時(shí)，能保證礦石中氧化鋁完全溶出。 溶出Rp很高時(shí)，不能保證礦石中氧化鋁完全溶出。 但溶液Na2O濃度過(guò)高時(shí)，Al2O3溶出率（A）的增幅較小，且蒸汽消耗較多。 高壓溶出4. 溶出液Rp的影響鋁土礦溶出時(shí)，增大攪拌強(qiáng)度，可強(qiáng)化溶出過(guò)程。高壓溶出5. 攪拌強(qiáng)度 鋁土礦的溶出過(guò)程是液固兩相反應(yīng)。礦漿細(xì)度愈細(xì)，固相比表面積愈大，溶出速度愈快。但是礦石過(guò)細(xì)又不利于沉降液固分離。 高壓溶出6. 礦漿細(xì)度高壓溶出溶出工藝流程 1、脫硅工藝流程2、溶出料漿流程 3、溶出加熱段汽水流程4、溶出預(yù)熱段汽水流程高壓溶出溶出

11、主要設(shè)備 1、隔膜泵：俗稱(chēng)溶出的心臟，荷蘭進(jìn)口，雙缸雙作用活塞式往復(fù)運(yùn)動(dòng)，流量范圍為0到520立方米每小時(shí)，設(shè)備功率為1160千瓦。.隔膜泵的內(nèi)部聯(lián)鎖a.軸保護(hù)不裝好隔膜泵不能啟動(dòng)b.儀表風(fēng)壓0.45Mpa，隔膜泵停車(chē)c.動(dòng)力端潤(rùn)滑油壓0.15Mpa，隔膜泵停車(chē)d.出料壓力7.1Mpa，隔膜泵停車(chē)e.卸荷閥壓力6.5Mpa，隔膜泵不能啟動(dòng)f.齒輪箱油壓0.1Mpa，隔膜泵停車(chē)g.齒輪箱溫度80，隔膜泵不能啟動(dòng) 高壓溶出溶出主要設(shè)備 隔膜泵的外部聯(lián)鎖 a.脈沖緩沖器Tp101/102超高料位，隔膜泵停車(chē)b. 緩沖器Tp101/102超高壓力，隔膜泵停車(chē)c. 緩沖器Tp101/102特超高壓力，隔

12、膜泵停車(chē)高壓溶出溶出主要設(shè)備 單管：共分六級(jí)，一、四溶出前三級(jí)為四套管，每級(jí)四根，每根80米，后三級(jí)為單套管，二、三溶出六級(jí)單套管，每級(jí)六根，每根80米，總?cè)莘e在140立方米左右，分為內(nèi)管和外管，主要是預(yù)熱礦漿作用脈沖緩沖器：緩沖器Tp101，25009000 V=35.8m3 6.9MPa緩沖器Tp102，25009000 V=35.8m3 5.2MPa，主要起到消除隔膜泵脈沖，平穩(wěn)送料作用。高壓溶出溶出主要設(shè)備 壓煮器：高壓設(shè)備，主要起加熱礦漿、停留反應(yīng)作用，如下表壓煮器Ra107-Ra119(帶加熱管束)Ra107-Ra119280016081 ,Vf=75m3 ,P=5.2Mpa,F=

13、540 m2 壓煮器Ra120-Ra122(帶加熱管束)Ra120-Ra122280016081 , Vf=78m3 ,P=5.2Mpa,F=340m2 保溫壓煮器Ra123-Ra125Ra123-Ra125280016081 V=83.23m3 P=5.2MPa壓煮器Ra120-Ra122(帶加熱管束)Ra120-Ra122280016081 , Vf=78m3 ,P=5.2Mpa,F=340m2 附壓煮器減速機(jī)及潤(rùn)滑K3VB280F，附壓煮器攪拌器附電機(jī)P=45KW n=30rpm高壓溶出溶出主要設(shè)備 閃蒸槽：壓力容器，主要起降溫降壓反應(yīng)作用，如下表自蒸發(fā)器Nt101Nt10150009700 V=165m3 0.4MPa自蒸發(fā)器Nt102Nt10250009700 V=165m3 0.4MPa自蒸發(fā)器Nt103Nt10345009700 V=135m3 0.6MPa自蒸發(fā)器Nt104Nt10440009700 V=105.5m3 0.8MPa自蒸發(fā)器Nt105Nt10536009700 V=85m3 1.0MPa自蒸發(fā)器Nt106Nt10636009700 V=84.8m3 1.3MPa自蒸發(fā)器Nt107Nt107320097