1、氧化铝生产计算手册氧化铝生产计算手册氧化铝生产计算手册氧化铝生产计算手册（内部资料、注意保密）生产运行部技术科第 1 页 共 82 页1目目目目录录录录第一章技术指标和工艺计算.5一.苛性比值k.5二.铝硅比 A/S.5三.L/S 和固含.5四压缩液固比(L/S)压.6五返砂率.6六.CaO/TiO2.7七.拜耳法溶出的配料.7八.碱比N/A+F.9九.钙比C/S.9十.石灰石分解率.10石灰石十一.石灰产出率 Q石灰.10十二.石灰炉产 CO2量 VCO2.10十三.烧结法配料.11十四.矿石 A/S 的调配.13十五.料浆槽配料计算.13十六.拜耳法溶出率.15十七.拜耳循环效率.16十八
2、.高压溶出热耗计算.17十九.原矿浆在高压溶出器机组内的停留时间 T 小时.18二十.拜耳稀释比.18二十一.拜耳法每小时洗液量计算.18二十二.高压赤泥产出率.19二十三.矿浆冲淡.20二十四.溶出过程反苛化量计算.21二十五.赤泥产出率修正系数 K（未校对）.21二十六.沉降产能计算.22二十七.精液产能计算.23二十八.拜耳法生产一吨 Al2O3所需铝土矿的计算.25二十九.活塞泵排量 Q（米3/小时）.25三十.赤泥附碱损失 N附（公斤/吨干赤）.25三十一.叶滤机产能计算（仅供参考）.26三十二.烧结窑小时蒸水量 Q（吨/小时）.26三十三.熟料标准溶出率A标、N标.26三十四.熟料
3、的初溶出率和净溶出率.27三十五.调整液配制计算.27三十六.粗液产出率 Q粗，米3/吨-熟料.29三十七.现场溶出及赤泥分离洗涤系统苛化量的推算.30三十八.脱硅效率s.30三十九.硅渣产出率 Q硅渣（公斤/米3-粗液）.31四十.脱硅前每米3粗液加种分母液量.31第 2 页 共 82 页2四十一.精液产出率.32四十二.烧结法弃赤泥产量.33四十三.烧结法弃赤泥附液量.33四十四.赤泥洗涤热水加入量.33四十五.碳分分解率A.34四十六.碳分母液预计残留 Al2O3浓度.34四十七.碳分过程中 SiO2的沉淀率s.35四十八.碳分 Al(OH)3产品质量（SiO2含量）的计算.35四十九.
4、中和率NK（）.36五十.CO2吸收率CO2吸.36五十一.每米3精液在碳分过程中消耗的 CO2量（米3）.36五十二.种分分解率A（）.37五十三.分解 Al(OH)3产量计算.37五十四.分解母液量计算.37五十五.空气搅拌空气消耗量计算.37五十六.过滤机产能计算.38五十七.过滤计算举例.38五十八.种子附液使种分原液k升高值的计算.40五十九.种子比的计算.41六十.种分槽体积浓缩和蒸水量.42六十一.种分母液蒸发时的蒸浓系数和蒸水量.43六十二.拜耳法、烧结法生产比例（未校对）.44六十三.氢氧化铝和氧化铝的折合比.46六十四.Al2O3和 Al(OH)3产量.46六十五.氧化铝总
5、回收率.47六十六.碱耗及碱耗分布.47六十七.单耗及 Al2O3与各中间产品折合比.49第二章常用参数及公式.50一常用元素原子量.50常用元素原子量表（表一）.50二常用化合物原子量.50常用化合物原子量表（表二）.50常用分子量比值（表三）.51三各管径管道过料能力计算表.51各管径管道过料能力计算表（表四）.51四固体物料的比重.52固体物料的比重（表五）.52我厂实测各种固体物料比重表（未校）（表六）.52五固体物料的容重.53松散物料的容重及安息角（表七）.53郑州铝厂个别实测数据附录如下（表八）.53六碱赤泥浆水份、比重对照表.53碱赤泥浆水份、比重对照表（贵铝数据）（表九）.5
6、3七生料浆水份、比重对照表.54第 3 页 共 82 页3生料浆水份、比重对照表（贵铝数据）（表十）.54八生料浆水份与熟料折合比对照表.54生料浆水份与熟料折合比对照表（表十一）.54九各种溶液比重计算公式和表格.55NaOH 水溶液的比重（表十二）.55NaOH 水溶液的比重（表十三）.55Na2CO3水溶液的比重（表十四）.56Na2CO3水溶液的比重（表五）.56不同温度下水的比重（表十六）.57石灰乳浆液的比重（表十七）.57硫酸的比重（15）（表十八）.57石灰的溶解度表（表十九）.58Na2OC浓度与 K 值的关系（表二十）.58生产中各种铝酸钠溶液的比重及粘度（未校）（表二十一
7、）.59十固体物料的比热.60某些固体物料的平均比热（室温至 t）（表二十二）.60十一溶液的比热.62铝酸钠溶液的比重和比热的乘积与组份的关系（表二十三）.62某些浓度的铝酸钠溶液的比热（根据马泽里的资料）（表二十四）.62克原子热容表（单位：千卡/公斤原子）（表二十五）.63十二铝酸钠溶液的沸点升高.63苛性钠溶液的沸点升高（表二十六）.64铝酸钠溶液的沸点升高（常压）（表二十七）.64十三铝酸纳溶液中 Na2Oc与 Na2Os的平衡浓度.65Na2CO3在苛性钠溶液中的溶解度（表二十八）.65铝酸钠溶液中苏打的溶解度*（95）（表二十九）.65铝酸纳溶液中 Na2Oc与 Na2Os的平衡
8、浓度（表三十）.66十四燃烧热值、灰份含量及灰份组成.67燃烧热值、灰份含量及灰份组成（贵铝数据）（表三十一）.67十五饱和水蒸气表（按压力编排）.68饱和水蒸气表（按压力编排）（表三十二）.68过热蒸汽热焓表i 过热 千卡/公斤（表三十三）.69十六磨矿细度换算.71磨矿细度换算（表三十四）.71十七常用离心泵性能.72离心式清水泵（未校）（表三十五）.72BA 型泵性能表（表三十六）.72SH 型泵性能表（表三十七）.734DA85 型泵性能表（表三十八）.74GC 型给水泵性能表（表三十九）.744单轮离心泵性能表（表四十）.75砂泵性能表（表四十一）.75SP 型砂泵清水性能表（表四十
9、二）.755PS 泵性能表（表四十三）.75第 4 页 共 82 页4ZS-150 泵性能表（表四十四）.76MHB-2 砂泵清水性能表（表四十五）.76十八SZ 型真空泵.76真空泵性能表（表四十六）.76压缩机性能表（表四十七）.77十九随水流量和管径而不同的速度和单位水头损失表.77随水流量和管径而不同的速度和单位水头损失表（表四十八）.77二十压缩空气管计算表（表四十九）.81第 5 页 共 82 页5第一章第一章第一章第一章技术指标和工艺计算技术指标和工艺计算技术指标和工艺计算技术指标和工艺计算一一一一.苛性比值苛性比值苛性比值苛性比值k k k k是铝酸盐溶液的重要特性函数之一。它
10、是溶液中所含的苛性氧化钠与氧化铝分子数的比值。k-102/62/322OAlONa苛645.1322 OAlONa苛式中：Na2O、Al2O3-分别为溶液中 Na2O 与 Al2O3的含量，克/升；62、102-分别为 Na2O 与 Al2O3的分子量。从公式可见，苛性比值在数量上等于溶液中 Na2O 与 Al2O3的重量比与系数 1.645 的乘积。二二二二.铝硅比铝硅比铝硅比铝硅比 A/SA/SA/SA/S是铝土矿、赤泥等固体物料或各种溶液中所含 Al2O3和 SiO2的重量比。在固体物料中A/S=-%SiO%OAl100)()(232在各种溶液中A/S=-%lgSiOlgOAl100)/
11、()/(232式中：Al2O3（）和 SiO2（）-分别为各种物料中 Al2O3和 SiO2的百分含量，；Al2O3（g/l）和 SiO2（g/l）-分别为各种溶液中 Al2O3和 SiO2的浓度，g/l。各种溶液的铝硅比 A/S 又叫硅量指数，脱硅所产精液中的 A/S 也又叫脱硅指数三三三三.L/SL/SL/SL/S 和固含和固含和固含和固含L/S 称液固比，即各种浆液中液体和固体的重量比。固含为单位浆液体积内的固体含量，单位为克/升或公斤/米3L/S=-固含固含固体重固体重泥浆重浆=1000L/S=-)()液浆固浆固液第 6 页 共 82 页6固含=1/1000/1000+=+SLSL浆固
12、液液=-10001000/1=液固液浆固固液液浆 式中：为固体的比重为浆液的比重为液体的比重固浆液;四压缩液固比四压缩液固比四压缩液固比四压缩液固比(L/S)(L/S)(L/S)(L/S)压压压压取一定体积（如 100 厘米3）的泥浆经过一定时间静止压缩沉降后，压经赤泥中的液固比叫压缩液固比。将公式中的浆换成压缩泥浆比重即得压缩液固比的公式：(L/S)压=-)()液浆压固浆压固液式中：压浆=-ll100100液浆压浆-压缩泥浆比重100L100-L压缩泥浆五返砂率五返砂率五返砂率五返砂率亦称分级返砂循环负荷率，是分级返砂量与分级溢流中固体量的比值。设分级机溢流中固体量为 Q，分级机返砂量为 P
13、，分级机给矿量为 Q+P；分级机给矿（磨排矿）中所含某一粒级筛下的含量（或 L/S）为 a，分级返砂中所含同一粒级筛下的含量（或 L/S）为 b，分级溢流（成品）中所含同一粒级筛下的含量（或 L/S）为 c。根据进出料平衡的原理，得：Qc+Pb=（Q+P）aP=Qbaac所以，返砂率的公式为：第 7 页 共 82 页7-%baacQP100=入磨矿石分级给矿Q+P分级溢流 Q分级返砂 P必须强调指出，式中所指的返砂率是指分级返砂量与分级溢流中固体量的比值，分级返砂率也有指分级返砂量与分级给矿量之比值的，此时的返砂率恒小于 1，可用下式表示：S-%bcacQPP100=+另外必须注意，在高压溶出
14、矿浆磨制过程中，分级机溢流中的固体量几乎等于入磨混矿给矿量（因溶出量甚微），所以按式算出的返砂率也是返砂量与入磨混矿量之比值。而在熟料溶出过程中，因熟料中的 Al2O3量绝大部分已经溶出，所以分级机溢流中的固体量不等于入磨熟料量，按计算的返砂率不等于返砂量与入磨熟料量之比值。六六六六.CaO/TiOCaO/TiOCaO/TiOCaO/TiO2 2 2 2 是 CaO 与 TiO2的分子比。（分子式外面加，表示克分子或分子数）43.180/56/222=TiOCaOTiOCaOTiOCaO式中：CaO、TiO2-分别为矿石或赤泥中 CaO 和 TiO2的百分含量，当CaO/TiO2=2 时，Ca
15、O=21.43TiO2=1.4 TiO2当CaO/TiO2=2.5 时，CaO=2.51.43TiO2=1.75 TiO2七七七七.拜耳法溶出的配料拜耳法溶出的配料拜耳法溶出的配料拜耳法溶出的配料1高压溶出的配料设循环母液中 Na2OK浓度为 nK克/升，Al2O3浓度为 a 克/升；矿石中的 Al2O3含量为 A，SiO2含量为 S，TiO2含量为 T；当溶出以后的k=1.645 时，则母液中的有效碱浓度为 nK-a；如预期溶出赤泥中的 A/S=b，N/S=d，则：第 8 页 共 82 页8每 1000 公斤铝矿石中将有（A-bS）10 公斤 Al2O3进入溶液，需配碱（A-bS）10 公斤
16、赤泥中损失碱 10dS 公斤共需配循环母液310米+andSbSAK即-吨母10+andSbSAK式中：母-循环母液之比重当CaO/TiO2=2.5 时，一吨矿石需配入石灰 1.75T/C 吨式中：C-石灰 CaO 的含量，所以配料 L/S=-)75.11(10CT andSbSAK+母这就是当溶出液k=1.645 时的配料公式在现行配料中，把公式作了如下简化：1.设母液比重1.42.设石灰添加量为矿石量的 10，即 1.75T/C=0.13.根据操作规程要求k=1.531.62，A/S=1.82.2将公式中 bS 和 dS 简化为一个系数 K，K=0.80.9，因此配料公式为：L/S=-an
17、AKKanAKK=7.121.14.110说明：如矿石中 Al2O3含量为 70、SiO2为 7、TiO2为 4，则公式中的A=70、S=7、T=4；石灰加入量为矿石量的 10，CaO与TiO2的分子比大于 2.5；生产上可按 K=0.85 计算，编算配料单，并定时根据溶出矿浆k高于或低于指标规定值的情况，在 0.80.9 的范围内以减少或增大 K 值（一般说，矿石 A/S 较高时，其 K 值偏小）的办法进行调整；不同溶出k、赤泥 A/S 和 N/S 情况下的配料公式（CaO/TiO2=2.5）为：L/S=-)608.0)(/75.11(10)(608.0aKaanCTdSbSA+母式中：a-
18、预期溶出的k0.608-当溶液k=1时，Na2OK与 Al2O3的重量比，其它符号意义同上。例如：设矿石中 Al2O3含量为 70、SiO2为 7、TiO2为 4，石灰中 CaO 含量为 85，循环母液比重为 1.4，其中 Na2OK和 Al2O3的浓度分别为 280克/升和 140 克/升，予期溶出赤泥 A/S：b=2，N/S：d=0.4（溶出液k=1.581.62），K值按 0.85计算，试分别按公式和求溶出配料L/S。解：按公式计算得第 9 页 共 82 页9L/S=)75.11(10CT andSbSAK+母=5.4)85475.11(4.11014028074.07270+按公式计算
19、得L/S=anAKKanAKK=7.121.14.110=12.70.85=5.4140280702管道化溶出预脱硅矿浆的母液加入量每 m3预脱硅矿浆需加入的母液量 Q母母预浆预固泥预固预浆）（）（ANRWNR%SWSNR%AWWAQKPKPP+=30001)30001(式中：A预浆-预脱硅矿浆溶液中的氧化铝含量W-预脱硅矿浆溶液中的固体含量A预固-预脱硅矿浆固体含量中的氧化铝含量-溶出率RP-溶出矿浆的 RPN/S-溶出赤泥中的钠硅比S预固-预脱硅矿浆固体含量中的氧化硅含量NK预浆-预脱硅矿浆溶液中的苛性碱浓度NK母-蒸发母液苛性碱浓度A母-蒸发母液氧化铝浓度八八八八.碱比碱比碱比碱比N/A
20、+FN/A+FN/A+FN/A+F是指干生料或熟料中 Na2O 与 Al2O3和 Fe2O3之分子比，简称为 N/R。N/R=-160/102/62/32322OFeOAlONaFAN+=+式中：Na2O、Al2O3、Fe2O3-分别为 Na2O、Al2O3、Fe2O3的百分含量，；62、102、160-分别为 Na2O、Al2O3、Fe2O3的分子量。九九九九.钙比钙比钙比钙比C/SC/SC/SC/S是指干生料或熟料中 CaO 与 SiO2的分子比。2207.160/56/SiOCaOSiOCaOSC=第 10 页 共 82 页10式中：CaO、SiO2-分别为干生料或熟料中 CaO 和 S
21、iO2的百分含量，56、60-分别为 CaO 与 SiO2的分子比。十十十十.石灰石分解率石灰石分解率石灰石分解率石灰石分解率石灰石-%CCC%COCC1005644112=石灰石石灰石灰石石灰石石灰石灰石石灰石式中：C石灰石-石灰石中含 CaO 量，C石灰-石灰中含 CaO 量，CO2石灰石-石灰石中含 CO2量，CO2石灰石=C石灰石564444、56-分别为 CO2与 CaO 的分子量。十一十一十一十一.石灰产出率石灰产出率石灰产出率石灰产出率 Q Q Q Q石灰石灰石灰石灰即每吨石灰石产石灰量（吨），如不计焦碳灰份量，则：Q石灰=-%CC100石灰石灰石符号意义同上。十二十二十二十二.
22、石灰炉产石灰炉产石灰炉产石灰炉产 COCOCOCO2 2 2 2量量量量 V V V VCO2CO2CO2CO2VCO2=（VCO2石灰石+VCO2焦碳）90-VCO2石灰石=W石灰石C石灰石-%石灰石%CO浓度2444.22W石灰石（1-）石灰石灰石CC%CO浓度2444.22VCO2焦碳=W焦碳C焦碳-%CO%浓度焦碳燃2124.22式中：VCO2-石灰炉产 CO2量，千（米3）VCO2石灰石-石灰石分解 CO2量，千（米3）VCO2焦碳-焦碳燃烧产 CO2量，千（米3）第 11 页 共 82 页1190-石灰炉 CO2回收率W石灰石-入炉合格石灰石量，吨C石灰石-石灰石中含 CaO 量，
23、-石灰石分解率，石灰石C石灰-生石灰中含 CaO 量，W焦碳-入炉焦碳量，吨C焦焦焦焦碳碳碳碳-焦碳中固体炭含量，-焦碳燃烧程度，焦碳燃44、12-CO2的分子量和 C 的原子量22.4-在标准状况下，一克分子（或吨分子）气体所占的体积，单位为升/克分子（或千米3/吨分子）。十三十三十三十三.烧结法配料烧结法配料烧结法配料烧结法配料烧结法配料考虑的指标有 A/S、C/S、N/A+F 和含水率。生料在烧结过程中加入了无烟煤，同时各成份不一定按同样的比例损失，因此生料和熟料的 A/S、C/S、N/A+F 各有一定的差值，应经常根据现场的差值和技术操作规程对熟料成份的要求，调整生料中各比值。现以 A
24、/S=2.8、C/S=2.15、N/A+F=0.99 作生料浆配料计算示例。为了避免解复杂的联立方程，计算上作一定的简化。我们不考虑石灰石（或石灰）中的 Al2O3、Fe2O3含量，将碱比按提高 0.01 即 1.00 计算，在计算 A/S 时不考虑石灰石中的SiO2，将 A/S 按提高 0.25 即 3.05 计算。假定物料成份如下：根据上述成份，以 100 米3碱赤泥浆为基础进行物料计算，碱赤泥浆中：水量1001.470.55=80.85 吨固体1001.47-80.85=66.15 吨其中Al2O366.150.205=13.56 吨SiO266.150.090=5.95 吨Fe2O36
25、6.150.04=2.65 吨CaO66.150.09=5.95 吨Na2O66.150.22=14.55 吨若要求 A/S=3.05，配入矿石量为 X，则：05.395.5131.056.1357.0=+XXX=26.91 吨26.91 吨矿石中各成份重量为：名 称成份Al2O3SiO2Fe2O3CaONa2OH2O比 重碱赤泥浆20.59.04.09.022.0551.47矿 石5713.12.402.5碱 粉57石灰石3.0512.0第 12 页 共 82 页12Al2O326.910.57=15.13 吨SiO226.910.131=3.52 吨Fe2O326.910.024=0.66
26、 吨附着水吨69.0025.0975.091.26=将 100 米3碱赤泥浆和 26.91 吨矿石中各成份相加：石灰石中有效 CaO 量：CaO效=（）97.4403.6510.307.115.251=需配入的 CaO 量：吨08.1395.507.115.247.9=需配入的石灰石量：吨09.294497.008.13=附着水：吨57.029809.29=式中：51、3-石灰石中 CaO 和 SiO2的含量，9.47、5.95-混矿中 SiO2和 CaO 的含量，2.15-要求的钙比1.07-为 SiO2和 CaO 的分子量的比值2-湿石灰石中附着水量，石灰石（或石灰）中含有 Al2O3和
27、Fe2O3，但未作分析，因此计算混矿配碱粉量时，应把碱比提高 0.01，而按 1.00 计算。混矿需配入的 Na2O 量为：吨18.455.14620.1)16031.310269.28(=+式中：28.69、3.31-分别为混矿中 Al2O3和 Fe2O3的重量，吨需配入的碱粉量：4.180.57=7.33 吨式中：0.57-碱粉中 Na2O 的含量，因而得入磨物料各成份重量，计算如下表：成 份Al2O3SiO2Fe2O3CaONa2O干料H2O碱赤泥浆13.565.952.655.9514.5566.1580.85矿 石15.133.520.660026.910.69混 矿28.699.4
28、73.315.9514.5593.0681.54物料名称重量（吨）注明Al2O3SiO2Fe2O3CaONa2OH2O干料碱赤泥浆13.565.952.655.9514.5580.8566.15100 米3已配入煤铝矿石15.133.520.66000.6926.91石灰石00.87014.8400.5729.09碱 粉00004.1807.33生料浆28.6910.343.3120.7918.7382.11129.48第 13 页 共 82 页13生料浆各项指标复核如下：铝硅比77.234.1069.28=SA碱比00.1021.0281.0302.016031.310269.286273.
29、18=+=+=+FAN钙比15.207.134.1079.20=SC水份 H2O=%8.3848.12911.8248.12911.8211.82=+可知计算无误，即可按管磨 35 吨/小时（指可磨物料铝矿石和石灰石）填写配料单。烧结法配料单其指标为：碱比=1.00（未考虑石灰石中的 Al2O3和 Fe2O3）、钙比=2.15、A/S=2.8、水份=38.8十四十四十四十四.矿石矿石矿石矿石 A/SA/SA/SA/S 的调配的调配的调配的调配已知矿石中 Al2O3和 SiO2的百分含量为 A1、S1，矿石中 Al2O3和 SiO2的百分含量为 A2、S2。问：一吨矿石需配入 X 吨矿石以后，可
30、使混矿 A/S达到 MSi？解：设每吨矿石需配入 X 吨矿石，则iSMXSSXAA=+2121A1+A2X=S1MSi+S2XMSi（A2-S2MSi）X=S1MSi-A1则一吨矿石需配入的矿石为：X=或=SiiSMSAAMS22112211AMSMSASiSi十五十五十五十五.料浆槽配料计算料浆槽配料计算料浆槽配料计算料浆槽配料计算1改变入磨下料比例进行调配：例如：某槽有 V 米3碱比不合格的料浆，含 Na2O 为 14.5，如料浆碱比要求为 0.99，算得 Na2O 含量应为 15。试问，在正常下料的时候，补加多物料名称配料比小时下料量碱赤泥浆100 米3362.5 米361.2 米3铝矿
31、石（湿）27.6 吨100 吨16.9 吨石灰石（湿）29.66 吨107.5 吨18.1 吨碱粉7.33 吨26.6 吨4.5 吨第 14 页 共 82 页14少碱粉入磨内？解：设补加碱粉量为 XX=O%NaO%NaO%NaV2223)(碱粉含分析要求米槽存料浆式中是假设每米3生料浆中的固体含量为一吨而得出的近似计算公式当 V=280 米3，碱粉中含 Na2O 为 57.5时，则X=吨44.25.57)5.1415(280=%设调整钙比时需补充加入的石灰石量为 YY=CaO%CaO%CaO%V石灰石中有效分析要求米槽存料浆)(3石灰石中有效 CaO计算见烧结法配料。同理，可利用改变下料量的办
32、法，调整几个指标同时不合格的料浆。实际上这种办法只限于调整碱比、钙比，而 A/S 和水份一般不采用此法。因为调整 A/S 和水份，实际上等于临时改变配料单，计算比较复杂，所以采用倒槽混合的方法调整之。2倒槽混合调配计算：假如：将三个槽所存料浆全部混合均匀，则混合后料浆的成份为：Al2O3=%VVVVAVAVA010321332211+SiO2=%VVVVSVSVS100321332211+式中：A1、A2、A3-为用于调配的第一、第二、第三槽料浆中 Al2O3含量，S1、S2、S3-为用于调配的第一、第二、第三槽料浆中 SiO2含量，V1、V2、V3-为用于调配的第一、第二、第三槽料浆的体积，
33、米3例如：有 11#、12#、21#三槽不合格的料浆，经计算混合合格，倒入同一槽子中混合调配，按上式计算值与混合后分析值比较如下表：这种调配方法，用两个槽倒槽混合在生产上用得较为普遍，第一次调配不合格，可进行第二次调配。当第一个槽中 Al2O3和 SiO2的百分含量为 A1（）、S1（），体积为 V1；第二个槽中 Al2O3和 SiO2的百分含量为 A2（）、S2（），问需向第一个槽中加入多少体积的第二个槽的料浆 V2，可使混合后的生料浆的 A/S 达到 MSi？其计算公式如下：槽号体积成份指标米3Al2O3SiO2Fe2O3CaONa2OH2O碱比钙比A/S11#30226.48.782.2017.512.4437.890.7352.143.0212#35822.07.852.1516.915.537.891.092.302.8021#31621.68.162.1015.016.942.
