铝土矿铝硅比与拜耳法生产能耗的关系

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　轻　金　属　　　　　　　　　　　　　　1998年№11・20・

铝土矿铝硅比与拜耳法生产能耗的关系

曲　正

(沈阳铝镁设计研究院　辽宁沈阳　110001)

摘要　根据氧化铝厂拜耳法生产工艺条件和实际消耗指标, 分析了不同铝硅比(A/S ) 的铝土矿对拜耳法生产氧化铝能耗的影响, 通过分析计算, 找出了A/S 4～20范围内, 铝硅比对拜耳法生产能耗的影响规律, 利用线性回归方法, 得出了不同铝土矿A/S 与拜耳法生产能耗的相关性很好的回归方程。

关键词　铝土矿　铝硅比　拜耳法　能耗　回归方程

　　拜耳法生产氧化铝主要包括铝矿破碎、矿浆磨制、压煮溶出, 赤泥分离洗涤、种子分解、氢氧化铝焙烧, 母液蒸发等过程。

在拜耳法生产中, 铝土矿的铝硅比对碱耗影响十分明显, 法生产的费的23%～

1〕

25%〔。, 世界各国

2、3〕

1〔。

, 主要有:

; (如溶出温度、循αk 等) ;

⑶生产过程的蒸发水量;

⑷溶出、蒸发和氢氧化铝焙烧的装置水平等。

所以, 降低拜耳法生产能耗应从多方面着手。本文仅就铝土矿A/S 对拜耳法生产能耗的影响进行探讨, 找出其规律, 应用线性回归得出数学模型, 为设计和生产提供依据。

的氧化铝厂都向着节省能耗、降低生产成本的方向发展。因此, 进一步分析各种生产因素对拜耳法生产能耗的影响具有实际意义。国内、外典型拜耳法厂的主要生产条件及能耗列于表

表1　国内外拜耳法氧化铝厂主要消耗指标

家与

厂别

生产规模,kt/a 矿石类型溶出方法溶出温度, ℃溶出碱液浓度Na 2O k g/l

汽耗,t/t Al 2O 3水耗,t/t Al 2O 3

电耗,kWh/t Al 2O 3总能耗MJ/t Al 2O 3

美国格拉麦西氧化铝厂

725

希腊圣尼古拉氧化铝厂

600

澳大利亚格拉斯通

氧化铝厂

2400

中　国平果铝厂300

三水铝石

间接加热压煮器溶出

143

100　

一水硬铝石间接加热压煮器溶出

258

230　215315～410300

三水铝石、少量一水软铝石

双流法压煮器溶出

230一水硬铝石间接加热压煮器溶出

260

230　315

522515910～16747

1232016998

942012560～14654

1　拜耳法生产能耗的计算及讨论

在拜耳法生产中, 矿石A/S 的改变会导致

物料流量发生变化, 从而对能耗产生影响。为便于分析能耗与矿石A/S 之间的相互关系, 选用国内氧化铝厂拜耳法生产系统工艺技术条

1998年№11　　　　　　　　　　　　　轻　金　属　　　　　　　　　　　　　　　　　　・21・

件, 假定生产流程和主要工艺参数基本不变, 对不同矿石A/S 做物料平衡计算, 得出各工序物料流量, 再根据相应工序的能耗统计数据, 计算出不同矿石A/S 条件下的拜耳法生产能耗。1. 1　物料衡算1. 1. 1　计算条件

率)

溶出赤泥A/S 　111

溶出赤泥N/S 　0145稀释液浓度Na 2O k 　155g/l 种分母液α218k 　

溶出碱液浓度Na 2O k 　230g/l 补充碱(NaOH ) 　42%1. 1. 2　物料流量

根据拜耳法物料衡算, 不同A/S 铝土矿的主要工序物料流量列于表2。

矿石A/S 变化范围　4～20矿石中Al 2O 3含量　61%～68%溶出液α115k 　

溶出石灰添加量　8%(占矿石量的百分

表2　物　　料　　流　　量　　表

矿　　石

Al A/S O , %

[***********][***********][***********]01068

矿　石

t/t Al 2O [***********][***********][1**********]

石　灰t/t Al 2O [***********][***********][1**********]0

m 3/t

原矿浆

Al O [***********][***********][1**********]030

m 3/t

精　液

Al O [***********][***********][***********]0

赤　泥t/t Al 2O [***********][***********][***********]2

蒸　水t/t Al 2O [***********][***********][1**********]895

碱　耗kg/t Al 2O 3

[***********][***********][**************]5

1. 2　拜耳法生产能耗

5〕

根据各工序单位产品工艺能耗〔4、和物料

平衡计算流量, 计算出各工序能耗及拜耳法生

产能耗(见表3) 。

表3　各工序能耗及拜耳法生产能耗

工

[***********][***********]02010

MJ/t

母液蒸发[***********][***********][1**********]3

Al 2O 3

序

铝土矿破碎[***********]484746

石灰烧制矿浆磨制压煮溶出[***********][***********]

[***********][***********]

[***********][***********][1**********]6

精液分解[***********][***********]

氢氧化铝

赤泥分离

焙烧[***********][***********][1**********]3

[***********]54524945

其它[***********][***********][1**********]0

合计[***********][***********][***********]016134

1. 3　计算结果讨论

上述计算结果显示, 矿石A/S 对拜耳法生

产能耗的影响主要表现在铝矿破碎、石灰烧制、

赤泥分离洗涤、压煮溶出等工序。在工艺条件

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　轻　金　属　　　　　　　　　　　　　　1998年№11・22・一定时, 呈现出以下规律:

a. 随着矿石A/S 的降低, 每生产一吨氧化铝的铝土矿消耗量、石灰添加量和赤泥产出量增加, 相应增加了铝矿破碎、石灰烧制及赤泥分离洗涤工序的生产能耗。

b. 随着矿石A/S 的减小, 碱耗大幅度增

e. 对于氢氧化铝焙烧等其它工序, 当生产

条件一定时, 其生产能耗与矿石A/S 没有直接关系。

f. 由表3可见, 拜耳法生产的能耗随矿石A/S 的增大呈降低趋势。当矿石A/S 在4～9范围内变化时, 能耗随矿石A/

S 的增大急剧减少,A/S 每增加1, 能耗平均减少199MJ /t Al 2O 3(幅度为112%) ; 当矿石A/S 在9～12范围内变化时, 能耗随A/S 增大而降低的幅度减缓, A/S 每增加1, 能耗平均减少29MJ /t Al 2O 3(幅度为0132%) ; 当矿石A/S >12时, 能耗基本不变。

加, 补充碱随循环碱液补入流程, 提高了循环碱

α液的分子比(k ) , 增加了碱的循环效率。因此,

分解工序的精液量随着矿石A/S 的减小而略有减少, 其生产能耗也相应减少。

c. 对于压煮溶出工序, 由于铝矿量的大量

增加, 使总的原矿浆量略有增加, 其生产能耗也相应增加。

d. 蒸发工序的生产能耗, 随着矿石A/S 的减小和铝矿耗量增大, 随铝矿而进入流程的附着水和结晶水相应增多。因此, 为保证压煮溶出时的溶出碱液浓度, 需增加母液蒸发工序的负荷, 从而增加了生产能耗。

2　拜耳法生产能耗与矿石A/S 的

相关回归分析

2. 1S A/S 条件下对应的拜(见表4) 。

MJ/t

1116271

1216218

1516210

2016134

表4　不同A/S 条件下的拜耳法生产能耗

A/S

17370

41517171

516997

616774

716606

816499

916374

1016276

Al 2O 3

能耗

　　以矿石A/S 为横坐标、能耗为纵坐标, 对

表4中不同矿石A/S 的拜耳法生产能耗做散点图(见图1) 。

建立双曲线型回归方程:

1/Y =A +B/X

式中:Y ———拜耳法生产能耗,MJ ;

X ———矿石A/S ; A 、B ———回归系数。

对表4进行相关回归分析, 求得:回归系数:A=6135×10-5

B =-2132×10-5

标准差　S =1148E -06

图1　矿石A/S 与拜耳法生产能耗的关系曲线

相关系数　R 2=01986574F 检验值　F =73418356

2. 2　回归方程

常数项A 的t 检验值　504135491/X 系数的t 检验值　-2711079

由能耗与A/S 所做的散点图(图1) 可以预

测, 矿石A/S 与总能耗之间具有双曲线型相关关系。

则回归方程为:

1/Y =6135×10-5-2132×10-5/X

⑴

1998年№11　　　　　　　　　　　　　轻　金　属　　　　　　　　　　　　　　　　　　・23・2. 3　回归方程的显著性检验

相关系数检验:当显著水平α=0101,N -2=10时, 查相关系数临界值

R 20101

=01708, R

2

3　结　论

⑴拜耳法生产系统的能耗随矿石A/S 的

提高而降低, 其降低的幅度随矿石A/S 的提高而减小, 具有双曲线型相关关系。当A/S >9时, 影响程度渐小。

⑵拜耳法生产系统的能耗与矿石铝硅比的相关方程⑴具有很好的相关关系, 其平均绝对误差为6104E -05。可以用于新厂设计或老厂生产能耗的预测, 工艺方案设计优化及拜耳法生产系统技术经济分析, 使用方便, 且有很高的精度。

参　考　文　献

=01986574>R 2在α=01010101, 则回归方程⑴

水平高度上显著。

F 检验:当显著水平α=0101时, 查F 分布表F 0101(1,10) =606,F 检验值F =73418356>F 0101, 所以所求得的回归方程⑴在α=0101水平高度上显著。

由能耗拟合检验表(表5) 可以看出, 由物料衡算求得的能耗与方程⑴计算的能耗有很好的拟合性, 其平均绝对误差为6104E -05, 标准差为1148E -06。

表5　计算结果拟合检验表

A/S [***********][***********]02010

MJ

1　K. 等. .

) . 轻金属,1985, (5)

. . 1997,11～12包月天等. 关于拜耳法生产中能耗修正系数的研究(内部资料) . 1998

物料平稳计算的能耗, Y

[***********][***********][***********][**************]方程⑴计算的能耗, YY

[***********][***********][***********][***********]192

收稿日期:1998-07-10

介绍一种含有玻璃纤维的铝合金

含有玻璃纤维的铝合金是一种新型的铝合金复合材料, 根据铝合金成分的不同, 和加入的玻璃纤维比例、结构的变化, 使该合金在抗拉、抗压强度上有很大的不同, 比相应的铝合金强度增加1倍～4倍(如6061材料) 。

作为复合材料板材, 玻璃纤维的加入可以使该复合板材相应的铝板钢度增加, 弹性衡量增加2倍以上, 抗撕裂能力也增加, 多的可达4倍以上, 更重要的是总的单位成本下降, 而单位重量不增加, 可以广泛用于大型复盖件的材料, 如飞机、轻型舰船的壳体, 其性能大大优于现有铝板材。

玻璃纤维加入铝型材时也比相应的型材抗压、抗弯、抗拉、抗磨性能提高许多, 适于各种需要较高强度的型材, 而成本可大幅度下降。可广泛用于各种受力框架、骨架, 现有各种铝合金受力元件。

〔苏雷虹　供稿〕联系电话:(023) 63844000