氧化鋁生產(chǎn)的設(shè)備的選型配制及分解技術(shù)條件的選擇分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u30289氧化鋁生產(chǎn)的設(shè)備的選型配制及分解技術(shù)條件的選擇分析案例 1170451.1分解槽的選擇及計(jì)算 1256681.1.1分解槽的單位產(chǎn)能 181161.1.2分解槽的數(shù)量及選型 1123221.1.3分解槽的攪拌裝置 225731.2板式換熱器的選型及計(jì)算 382821.3氫氧化鋁分離和洗滌設(shè)備選型及計(jì)算 5246301.4種子過濾設(shè)備選型及計(jì)算 529521.5氫氧化鋁分級(jí)設(shè)備選型及計(jì)算 6121111.6分解技術(shù)條件 7244401.6.1分解技術(shù)條件的確定 757481.6.2種分過程降溫制度 81.1分解槽的選擇及計(jì)算1.1.1分解槽的單位產(chǎn)能分解槽單位產(chǎn)能指單位時(shí)間內(nèi)（每小時(shí)或每晝夜）從分解槽單位體積中分解出來的Al2O3數(shù)量。連續(xù)分解時(shí)間τ=60h式中P——分解槽單位產(chǎn)能，kg/（m3h）Aα——分解原液Al2O3濃度,kg/m3τ——連續(xù)分解時(shí)間，hη——分解率，%1.1.2分解槽的數(shù)量及選型流程中氫氧化鋁漿液的流量：QAH漿液=Q精液+Q晶種+Q晶種附液=G精/ρ精+G晶種/ρ晶種+G晶種×GAH附液/GAH/ρAH附液=1769.321/1.26+635.936/2.44+635.936×18.545/168.527/1.255=1720.613（m3/h）取分解周期τ=60h，則處于分解槽中的漿液量為：60×1720.613=103036.78（m3/h）再考慮物料的波動(dòng)系數(shù)（1.1），為確保穩(wěn)定的生產(chǎn)，所需要的處理的漿液量：103236.78×1.1=113560.465（m3/h）由于5462×16+5090×6=117932（m3/h）＞113560.46（m3/h）故選用16臺(tái)Φ14×36.5m,V=5462m3和6臺(tái)Φ14×35.5m,V=5090m3型分解槽，為了使礦漿在分解槽中停留足夠長的時(shí)間，再增加4臺(tái)Φ14×35.5m,V=5090m3型分解槽，總共需要26臺(tái)分解槽。1.1.3分解槽的攪拌裝置過去我國分解槽的攪拌方式多為空氣攪拌攪拌，該方法存在著能耗高、攪拌不均勻、調(diào)控方式不靈活、結(jié)疤清理周期長等一系列問題。近年來大型平底機(jī)械攪拌槽在國內(nèi)已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用。結(jié)構(gòu)圖如圖4-1分解槽機(jī)械攪拌結(jié)構(gòu)圖機(jī)械攪拌與空氣攪拌相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)[9]：（1）分解槽產(chǎn)能大、單位產(chǎn)品占地面積小；（2）攪拌均勻，利于砂狀氧化鋁生產(chǎn)；（3）能耗低；（4）槽子容積大，結(jié)疤少，延長清理周期；因此氧化鋁分解槽設(shè)計(jì)的攪拌方式選用機(jī)械攪拌。為了減小分解槽底部積料，提高生產(chǎn)效率，分解槽底部采用大直徑攪拌槳。1.2板式換熱器的選型及計(jì)算（1）在精液降溫過程中，精液的初溫和終溫分別為：tH精=100℃，tK精=65℃；種分母液的初溫和終溫分別為：tH種母=40℃，tK種母=tH種母+△t’，每小時(shí)流過板式換熱器的精液所釋放出的能量Q精能：Q精能=Q精△tC精所以Q精能=1769321×35×3.499=216679896.3（kJ）故使種分母液所提高的溫度：△t’=Q精能η熱效率/（Q種母C種母）=216679896.3×95%/（1513819×3.536）≈38.46（℃）生產(chǎn)所需的板式換熱器的熱交換面積：F=Q精能η熱效率/（K×△tm）式中K為換熱器的換熱系數(shù)，K=5016.注：其中△tH=t精液出口-t母液入口=65-40=25（℃）△tk=t精液入口-t母液出口=100-（40+38.46）=21.54（℃）△tm=(△tH-△tk)/(ln(△tH/△tk))=(25-21.54)/(ln(25/21.54))=23.23(℃)故換熱面積F=216679896.3×0.95/（5016×23.23）=1769.87（m2）板式換熱器的選型與數(shù)理計(jì)算：選用BR1.65-1.0-380-E型和BR1.65-1.0-90-E型板式熱交換器，這兩型換熱器的換熱面積分別為793m2和190m2按換熱面積計(jì)算：793×2+190×1=1776＞1769.87（m2）故需要兩臺(tái)BR1.65-1.0-380-E型和一臺(tái)BR1.65-1.0-90-E型板式熱交換器，總計(jì)3臺(tái)換熱器。（2）在第一級(jí)中間換熱過程中，漿料的初溫和終溫分別為：tH一漿=63℃，tK一漿=51℃；冷卻水的初溫和終溫分別為：tH一水=25℃，tK一水=tH一水+△t’，每小時(shí)流過板式換熱器的精液所釋放出的能量Q一漿能：Q一漿能=Q一漿△tC一漿所以Q一漿能=1769321×12×3.499=74290250.15（kJ）故使種分母液所提高的溫度：△t’=Q一漿能η熱效率/（Q一水C一水）=74290250.15×95%/（832200×1.2）≈20.19（℃）生產(chǎn)所需的板式換熱器的熱交換面積：F=Q一漿能η熱效率/（K×△tm）注：其中△tH=t漿料出口-t水入口=51-25=26（℃）△tk=t漿料入口-t水出口=63-（25+20.19）=17.81（℃）△tm=(△tk-△tH)/(ln(△tk/△tH))=(26-17.81)/(ln(26/17.81))=20.19(℃)故F=205275588.07×0.95/（5016×20.19）=649.89（m2）板式換熱器的選型與數(shù)理計(jì)算：選用BR1.65-1.0-380-E型按換熱面積計(jì)算：793＞649.89（m2）故需要一臺(tái)BR1.65-1.0-380-E型換熱器。(3)在第二級(jí)中間換熱過程中，漿料的初溫和終溫分別為：tH二漿=51℃，tK二漿=48℃；冷卻水的初溫和終溫分別為：tH二水=25℃，tK二水=tH二水+△t’，每小時(shí)流過板式換熱器的精液所釋放出的能量Q二漿能：Q二漿能=Q二漿△tC二漿所以Q二漿能=1769321×3×3.499=18572562.54（kJ）故使冷卻水所提高的溫度：△t’=Q二漿能η熱效率/（Q二水C二水）=18572562.54×95%/（208093×1.2）≈20.19（℃）生產(chǎn)所需的板式換熱器的熱交換面積：F=Q二漿能η熱效率/（K×△tm）注：其中△tH=t漿料出口-t二水入口=48-25=23（℃）△tk=t漿料入口-t二水出口=51-（25+20.193）=5.81（℃）△tm=(△tk-△tH)/(ln(△tk/△tH))=(23-5.81)/(ln(23/5.81))=12.49(℃)故F=18572562.54×0.95/（5016×12.49）=281.63（m2）板式換熱器的選型與數(shù)理計(jì)算：選用BR1.65-1.0-90-E型按換熱面積計(jì)算：190×2=380＞281.63（m2）故需要兩臺(tái)BR1.65-1.0-90-E型換熱器。1.3氫氧化鋁分離和洗滌設(shè)備選型及計(jì)算本設(shè)計(jì)采用水平盤式過濾機(jī)對(duì)氫氧化鋁進(jìn)行分離和洗滌。分別在25/26號(hào)分解槽尾端設(shè)置一個(gè)水力旋流器，對(duì)AH漿料進(jìn)行分解，分別將水力旋流器溢流送往種子過濾，將水力旋流器底流送往成品過濾。其中成品過濾采用水平盤式過濾機(jī)。水平盤式過濾機(jī)的數(shù)量：本設(shè)計(jì)選用水平盤式過濾機(jī)，過濾面積51m2，對(duì)，產(chǎn)能為88tAH/h。每小時(shí)需要處理的Al(OH)3成品為168.527t/h,考慮生產(chǎn)的波動(dòng)系數(shù)1.1，則需要的水平盤式過濾機(jī)的數(shù)量：168.527×1.1/88=2.1（臺(tái)），取三臺(tái)。1.4種子過濾設(shè)備選型及計(jì)算本設(shè)計(jì)采用立盤真空過濾機(jī)的組合進(jìn)行種子過濾。過濾機(jī)的數(shù)量：本設(shè)計(jì)選用立盤真空過濾機(jī)，Φ5.44m，過濾面積114m2，對(duì)晶種進(jìn)行過濾。根據(jù)過濾機(jī)的產(chǎn)能計(jì)算公式：P過=60Fσnρ(1-i)φ=60×114×0.01×1.2×2×(1-12%)×85%=122.792(t/(h.臺(tái)))式中P過——過濾機(jī)的產(chǎn)能，t/h；F——過濾面積，m2；σ——濾餅的厚度，m，取0.01m；n——濾鼓轉(zhuǎn)速，r/min，取1.2r/min；ρ——濾餅的假密度，t/m3，取2t/m3；i——濾餅的附液量，%，取12%；φ——濾餅的吹脫率，%，取85%。每小時(shí)需要過濾Al(OH)3晶種量為623.936t/h,考慮到生產(chǎn)物料波動(dòng)系數(shù)1.1，則需要的立盤真空過濾機(jī)的數(shù)量為：635.936×1.1/122.792=5.696（臺(tái)），取6臺(tái)。1.5氫氧化鋁分級(jí)設(shè)備選型及計(jì)算水力旋流器是氫氧化鋁的粒度的分級(jí)設(shè)備。其的產(chǎn)能很高，其原理是物料在水力旋流器中的離心力作用。水力旋流器結(jié)構(gòu)非常簡單，主要有兩個(gè)部分：圓柱形殼體以及圓錐形殼體。漿液在一定的壓力下以切線進(jìn)入圓柱殼體。由于離心力，較粗的顆粒被甩向內(nèi)壁，并不斷向錐形殼體下部分排除。細(xì)顆粒上升，并從溢流管排出。本設(shè)計(jì)采用HC100型水力旋流器，其氫氧化鋁產(chǎn)能達(dá)94t/h，由物料平衡計(jì)算可知，成品品Al(OH)3小時(shí)流量168.527t/h，分級(jí)機(jī)個(gè)數(shù)=168.527/94=1.793,故選用兩臺(tái)HC100型水力旋流器。水力旋流器結(jié)構(gòu)示意圖殼體圓柱部分；2-殼體錐體部分；3-進(jìn)料管；4-排沙管；5-溢流管；6-溢流引出管1.6分解技術(shù)條件1.6.1分解技術(shù)條件的確定稀釋后的溶出液經(jīng)過赤泥沉降和葉濾成為鋁酸鈉精液，精液經(jīng)過換熱器冷卻到一定溫度后方可進(jìn)入分解槽進(jìn)行晶種分解，將氫氧化鋁晶種放入分解槽內(nèi)，漿料按一定的順序流經(jīng)各個(gè)分解槽，經(jīng)過一定的分解時(shí)間，最終生成氫氧化鋁。為了保證分解過程的溫度控制在合適的范圍之內(nèi)，需要在分解槽內(nèi)設(shè)置一定數(shù)量的換熱器。一部分氫氧化鋁礦漿經(jīng)過旋流器分級(jí)后底流再經(jīng)過過濾工序制成氫氧化鋁產(chǎn)品；另一部分氫氧化鋁漿料則不需要進(jìn)行分級(jí)處理，而是直接進(jìn)行種子過濾，經(jīng)過濾后的氫氧化鋁晶體作為晶種使用，返回分解槽。晶種分解的具體流程如下圖所示：晶種分解流程圖晶種分解中所涉及的分解技術(shù)條件主要包括：種子比、分解溫度（分解初溫、終溫）、分解時(shí)間、分解率等。這里參照山西鋁業(yè)的工業(yè)技術(shù)指標(biāo)，將精液的初溫設(shè)置為100℃，精液分解初溫設(shè)置為65℃，將分解終溫設(shè)置在45℃左右；種子比設(shè)為1.5；分解時(shí)間為50h；分解率為53%左右，攪拌方式設(shè)置為機(jī)械攪拌；精液的【Al2O3】濃度為150g/L，MR=1.50,比重γ=1.27。1.6.2種分過程降溫制度首先，經(jīng)過葉濾后的精液溫度比較高（約100℃），需要先使用換熱器將其溫度冷卻至65℃左右，這一部分采用精液和母液換熱，然后將精液壓入1號(hào)分解槽。在4號(hào)槽和5號(hào)槽設(shè)置一個(gè)換熱器作為第一級(jí)中間降溫系統(tǒng)，當(dāng)漿料經(jīng)過第一級(jí)中間降溫系統(tǒng)后溫度可降低至51℃左右，其工藝流程圖如下：第一級(jí)中間降溫系統(tǒng)本著中間降溫