鋁冶煉工藝

前言

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),我國(guó)鋁工業(yè)獲得了快速發(fā)展。鋁產(chǎn)量已連續(xù)7年居世界首位，2008年達(dá)1310萬(wàn)噸。隨著相關(guān)行業(yè)對(duì)鋁的需求逐年增加，我國(guó)形成了一個(gè)以山東、河南、山西、貴州、廣西、重慶等地為主的氧化鋁生產(chǎn)基地，以西北、西南地區(qū)為電解鋁基地的比較合理的布局，氧化鋁產(chǎn)量和品種不斷增加。隨著300～350kA大型預(yù)焙鋁電解槽的成功開(kāi)發(fā)，以及鋁電解槽的大型化和計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的廣泛應(yīng)用，我國(guó)電解鋁生產(chǎn)的整體經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了世界同行業(yè)先進(jìn)水平。我國(guó)鋁土礦資源比較豐富，但主要是高鋁高硅的中低品位的一水硬鋁石礦，因此我國(guó)氧化鋁生產(chǎn)與國(guó)外相比能耗較高。經(jīng)過(guò)科研技術(shù)工作者的不懈努力，不斷開(kāi)發(fā)出適合我國(guó)鋁土礦資源特點(diǎn)的新技術(shù)、新工藝，我國(guó)氧化鋁生產(chǎn)成本不斷降低，并能參與國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。五十多年來(lái)，我國(guó)發(fā)展了燒結(jié)法，首創(chuàng)了混聯(lián)法，氧化鋁總回收率和堿耗與國(guó)外同類工廠相比，達(dá)到了先進(jìn)水平；用最經(jīng)濟(jì)的方法從循環(huán)母液中回收金屬鎵；成功地利用了氧化鋁生產(chǎn)中的廢渣——赤泥生產(chǎn)水泥，從而提高了氧化鋁生產(chǎn)的綜合效益。本書(shū)全面介紹了鋁冶煉工藝，包括氧化鋁生產(chǎn)和電解鋁生產(chǎn)兩部分。在第一篇中，系統(tǒng)地介紹了氧化鋁的基礎(chǔ)理論和生產(chǎn)方法，鋁土礦的溶出，生料燒結(jié)、脫硅，赤泥的分離、洗滌，鋁酸鈉溶液分解，氫氧化鋁焙燒等。根據(jù)我國(guó)鋁土礦的特點(diǎn)，一般采用燒結(jié)法和聯(lián)合法，聯(lián)合法中的拜耳法也不同于國(guó)外處理三水鋁石型礦的拜耳法。同時(shí)介紹國(guó)內(nèi)外氧化鋁生產(chǎn)的新技術(shù)。第二篇鋁電解中，系統(tǒng)地介紹了鋁電解質(zhì)及其物理化學(xué)性質(zhì)、氧化鋁在電解質(zhì)中的溶解及其行為、冰晶石氧化鋁系熔鹽結(jié)構(gòu)、陽(yáng)極效應(yīng)、鋁電解中炭陽(yáng)極上的電催化作用、鋁在電解質(zhì)中的溶解及二次反應(yīng)及損失、鋁電解的電流效率以及鋁電解的理論最低能耗與節(jié)能等內(nèi)容，并介紹了國(guó)內(nèi)外鋁電解理論，以及生產(chǎn)技術(shù)和裝備方面的最新研究成果。本書(shū)由王克勤主編，參加編寫的人員有李香萍（第1篇，第1、第2章）、王皓（第1篇，第3、第4章），王克勤（第2篇），部分圖由于永波、鄧海霞負(fù)責(zé)繪制。書(shū)中不妥之處在所難免,敬請(qǐng)讀者給予批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

本書(shū)結(jié)合我國(guó)鋁土礦資源情況和鋁冶煉生產(chǎn)實(shí)際全面介紹了鋁冶煉工藝，包括氧化鋁生產(chǎn)和電解鋁生產(chǎn)兩部分。第一篇系統(tǒng)介紹了氧化鋁的基礎(chǔ)理論和生產(chǎn)工藝，包括拜耳法和燒結(jié)法以及鋁酸鈉溶液的脫硅和碳酸化分解；第二篇在詳細(xì)介紹電解鋁生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，又簡(jiǎn)單介紹了鋁精煉和煉鋁新技術(shù)的內(nèi)容。     本書(shū)可供從事鋁冶煉行業(yè)的工程技術(shù)人員和生產(chǎn)管理人員參考，也可作為相關(guān)專業(yè)學(xué)生或企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)培訓(xùn)的參考資料。

書(shū)籍目錄

第1篇　氧化鋁生產(chǎn) 　第1章　緒論 　　1.1　氧化鋁工業(yè)發(fā)展概況 　　1.2　鋁土礦及氧化鋁生產(chǎn)原料 　　　1.2.1　鋁土礦及其它鋁礦石 　　　1.2.2　氧化鋁水合物和氧化鋁 　　　1.2.3　鋁電解生產(chǎn)用氧化鋁 　　1.3　鋁酸鈉溶液 　　　1.3.1　Na2O?Al2O3?H2O系 　　　1.3.2　工業(yè)鋁酸鈉溶液的穩(wěn)定性 　　　1.3.3　鋁酸鈉溶液的結(jié)構(gòu) 　第2章　拜耳法生產(chǎn)氧化鋁 　　2.1　拜耳法的原理和基本工藝流程 　　2.2　鋁土礦溶出過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)及溶出工藝 　　　2.2.1　鋁土礦的各種成分在溶出過(guò)程中的行為 　　　2.2.2　鋁土礦溶出過(guò)程及影響溶出過(guò)程的因素 　　　2.2.3　鋁土礦高壓溶出設(shè)備系統(tǒng)流程 　　　2.2.4　高壓溶出 　　　2.2.5　高壓溶出過(guò)程的熱能消耗分析 　　　2.2.6　管道化溶出技術(shù)研究 　　2.3　赤泥分離與洗滌 　　　2.3.1　拜耳法赤泥分離洗滌流程 　　　2.3.2　高壓溶出礦漿的稀釋 　　　2.3.3　赤泥漿液的性質(zhì) 　　　2.3.4　赤泥分離 　　　2.3.5　赤泥洗滌 　　2.4　鋁酸鈉溶液的精種分解 　　2.4.1　概述 　　　2.4.2　鋁酸鈉溶液晶種分解的機(jī)理 　　　2.4.3　晶種分解流程及技術(shù)條件 　　　2.4.4　晶種分解系統(tǒng)的主要設(shè)備及作業(yè)條件的控制 　　　2.4.5　氫氧化鋁的過(guò)濾與洗滌 　第3章　燒結(jié)法制氫氧化鋁 　　3.1　氫氧化鋁焙燒 　　　3.1.1　概述 　　　3.1.2　氫氧化鋁的焙燒 　　　3.1.3　焙燒過(guò)程對(duì)氧化鋁質(zhì)量的影響 　　　3.1.4　氫氧化鋁焙燒生產(chǎn)流程及技術(shù)條件的控制 　　　3.1.5　氫氧化鋁焙燒新工藝 　　3.2　燒結(jié)法的原理和基本工藝流程 　　3.3　熟料燒結(jié)過(guò)程工藝及設(shè)備 　　　3.3.1　熟料燒結(jié)概述 　　　3.3.2　熟料燒結(jié)過(guò)程中主要化學(xué)反應(yīng) 　　　3.3.3　生料在熟料窯中的變化 　　　3.3.4　硫在氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程中的行為及排硫方法 　　　3.3.5　爐料成分的飽和配料和非飽和配料 　　　3.3.6　影響熟料燒結(jié)產(chǎn)量質(zhì)量的因素 　　　3.3.7　熟料燒結(jié)流程及生產(chǎn)實(shí)踐 　　　3.3.8　窯皮 　　　3.3.9　燃料燃燒 　　　3.3.10　降低熟料燒結(jié)熱耗的途徑 　　3.4　熟料溶出赤泥分離 　　　3.4.1　熟料溶出的基本原理 　　　3.4.2　熟料溶出過(guò)程的二次反應(yīng) 　　　3.4.3　影響熟料氧化鋁和氧化鈉溶出率的主要因素 　　　3.4.4　熟料濕磨溶出工藝流程及技術(shù)條件的控制 　　　3.4.5　影響濕磨產(chǎn)能的主要因素 　　　3.4.6　燒結(jié)法赤泥分離洗滌流程 　第4章　鋁酸鈉溶液的脫硅和碳酸化分解 第2篇　鋁電解 　第5章　鋁電解的原料和材料 　第6章　鋁電解槽及電解質(zhì)體系 　第7章　鋁電解的生產(chǎn)技術(shù) 　第8章　鋁電解生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)械化和自動(dòng)化 　第9章　鋁電解槽的破損和維護(hù) 　第10章　鋁電解的生產(chǎn)管理 　第11章　鋁電解槽的煙氣治理 　第12章　鑄錠 　第13章　鋁精煉及煉鋁新技術(shù) 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：煤粉的燃燒速度取決于煤粉的粒度、大小及所含揮發(fā)分的多少。含揮發(fā)分越多、粒度越小的煤粉，燃燒時(shí)間越少，燃燒速度越快。3.3.10降低熟料燒結(jié)熱耗的途徑我國(guó)聯(lián)合法在生產(chǎn)氧化鋁中熟料燒結(jié)的熱耗占總熱耗的36％以上，燒結(jié)法占總熱耗的50％。目前熟料窯的熱利用率也很低，較好的熟料窯熱利用率也只有509／6～60％，每噸熟料熱耗為5.86～5.9GJ。而一般熟料窯熱利用率僅僅只有50％左右，每噸熟料熱耗高達(dá)7.698GJ。因?yàn)槭炝细G大量的熱能以不同的形式損失掉了。表3一11列出熟料窯熱平衡數(shù)據(jù)。從表3-11看出，熱支出中廢氣帶走熱量、窯灰?guī)ё邿崃亢褪炝蠋ё邿崃康目偤图s占燃料發(fā)熱量（熱耗）的48.84％。蒸發(fā)烘干生料漿水分需要大量的熱，其次是窯外殼向周圍介質(zhì)的散熱等。熟料燒結(jié)的熱耗不但取決于生料的組成和含水率高低，同時(shí)也取決于熟料窯機(jī)組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、操作條件、廢熱的利用以及窯的生產(chǎn)率的高低，降低熟料燒結(jié)熱耗，必將有助于整個(gè)鋁氧生產(chǎn)熱耗的降低。降低熟料燒結(jié)熱耗的途徑可從以下幾方面進(jìn)行。（1）減少余熱損失是降低熱耗的主要途徑①在窯尾加熱交換裝置降低廢氣溫度為了降低廢氣溫度，合理的利用廢氣余熱，可在熟料窯內(nèi)預(yù)熱帶安裝熱交換器。強(qiáng)化物料與廢氣間的熱交換過(guò)程，起到了降低廢氣溫度的作用。

編輯推薦

《鋁冶煉工藝》由化學(xué)工業(yè)出版社出版。

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