氧化鋁畢業(yè)論文

1、<p>　　鋁產業(yè)及其廢物的處理</p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　鋁是一種常見的金屬，那么它是如何制取得到的呢？通常將鋁土礦通過拜耳法得到氧化鋁，又將氧化鋁電解得到金屬鋁。生產氧化鋁有拜耳法、燒結法、串聯法、并聯法幾種，那么它們各自都有什么優(yōu)缺點呢？有什么可以改進的辦法呢？生產電解鋁有分自配槽和預配槽，它們又如何改進呢？不管生產

2、氧化鋁還是生產電解鋁都會有廢物排出，那么我們又該當如何去減少廢物的排出量和回收再利用這些廢物呢？本文著重對以上問題作了詳細的闡述。</p><p>　　水是生命之源，但隨著工業(yè)的飛速發(fā)展，其受到了嚴重的污染，而生產氧化鋁所排出的廢水含有氫氧化鈉等堿性物質，不僅使廢水含堿度升高，影響再生水回用，同時也造成了大量的堿損失。就此問題筆者大膽提出了氧化鋁廢水“零排放”技術改造方案，可以有效的解決這些問題。</p&g

3、t;<p><b>　　第一章.鋁與氧化鋁</b></p><p><b>　　1.鋁</b></p><p>　　Al，鋁為銀白色輕金屬，有延展性。商品常制成棒狀、片狀、箔狀、粉狀、帶狀和絲狀。在潮濕空氣中能形成一層防止金屬腐蝕的氧化膜。鋁粉和鋁箔在空氣中加熱能猛烈燃燒，并發(fā)出眩目的白色火焰。易溶于稀硫酸、硝酸、鹽酸、氫氧化鈉和氫

4、氧化鉀溶液，不溶于水。相對密度2.70。熔點660℃。沸點2327℃。以其輕、良好的導電和導熱性能、高反射性和耐氧化而被廣泛使用。做日用皿器的鋁通常叫“鋼精”或“鋼種”。 </p><p>　　由于鋁的活潑性強，不易被還原，因而它被發(fā)現的較晚。1854年，德國化學家德維爾利用鈉代替鉀還原氯化鋁，制得成錠的金屬鋁。</p><p>　　鋁是活潑金屬，在干燥空氣中鋁的表面立即形成厚約50埃的致

5、密氧化膜，使鋁不會進一步氧化并能耐水；但鋁的粉末與空氣混合則極易燃燒；熔融的鋁能與水猛烈反應；高溫下能將許多金屬氧化物還原為相應的金屬；鋁是兩性的，即易溶于強堿，也能溶于稀酸。</p><p><b>　　2.氧化鋁</b></p><p>　　Al2O3，,故稱三氧化二鋁，分子量102，通常稱為“鋁氧”，是一種白色無定形粉狀物，俗稱礬土。性狀：難溶于水的白色固體，無

6、臭、無味、質極硬，易吸潮而不潮解。兩性氧化物，能溶于無機酸和堿性溶液中，幾乎不溶于水及非極性有機溶劑。相對密度(d204)4.0，熔點約2000℃。</p><p>　　氧化鋁是將鋁礬土原料經過化學處理，除去硅、鐵、鈦等的氧化物而制得，是純度很高的氧化鋁原料，Al2O3含量一般在99%以上。礦相是由40%～76%的γ- Al2O3和24%～60%的α- Al2O3組成。γ- Al2O3于950～1200℃可轉變?yōu)?/p>

7、α- Al2O3（剛玉），同時發(fā)生顯著的體積收縮。</p><p><b>　　3.氫氧化鋁</b></p><p>　　Al(OH)3，是鋁的氫氧化物。是一種堿，由于又顯一定的酸性，所以又可稱之為鋁酸（H3AlO3），但實際與堿反應時生成的是偏鋁酸鹽，因此通常在把它視作一水合偏鋁酸（HAlO2?H2O）。按用途分為工業(yè)級和醫(yī)藥級兩種。</p><

8、p>　　第二章. 氧化鋁生產技術與改進</p><p>　　我國鋁土礦資源絕大多數為一水硬鋁石，由于我國鋁土礦資源的這一顯著特點，國內氧化鋁生產大多采用混聯法，此外，還有拜耳法和燒結法。</p><p>　　1.氧化鋁生產技術 </p><p>　?。?）、拜耳法強化溶出技術，包括管道化溶出、單管預熱—高壓釜溶出、管道一停留罐溶出、混聯法中的拜耳法不平衡溶出、

9、新型高壓隔膜泵； </p><p>　?。?）、一水硬鋁石選礦一拜耳法生產氧化鋁技術，該技術將選礦技術和拜耳法有機結合，有效地利用了我國大量的中低品位鋁土礦，降低了氧化鋁的生產成本； </p><p>　?。?）、礦石均化和多碎少磨技術，包括礦山塊礦石及進廠碎礦石均化，多碎少磨提高了磨礦效率，降低了磨礦成本； </p><p>　　（4）、燒結法熟料燒成強化技術，包

10、括高品位鋁土礦強化燒結技術、鋁土礦浮選精礦強化燒結技術、生料漿配料、非飽和配方、石灰配料和高濃度碳酸化分解，生料加煤排硫、窯體改造及操作改進、單槍喂料； </p><p>　　（5）、燒結法熟料溶出技術，包括低苛性分子比溶出、高碳酸鈉濃度二段磨溶出、低碳酸鈉濃度一段磨溶出； </p><p>　?。?）、氧化鋁閃速焙燒技術，包括美國閃速焙燒爐、丹麥氣體懸浮燃燒爐； </p>

11、<p>　?。?）、粗液脫硅技術，包括高壓釜間接加熱連續(xù)脫硅、管道化間接加熱連續(xù)脫硅、深度脫硅； </p><p>　?。?）、分解技術，包括連續(xù)碳酸化分解、4400m3大型平底分解槽、245m2立盤過濾機、51m2水平盤式過濾機、270m2大型板式換熱器、27m2水平帶式真空過濾機； </p><p>　?。?）、赤泥分離技術，包括絮凝沉降分離、Φ42m×6m大型鋼索

12、扭矩沉降槽、 100m2輥子卸料真空轉鼓過濾機、385m2單筒凱利葉濾機； </p><p>　　（10）、蒸發(fā)技術，包括降膜蒸發(fā)器，高效閃蒸器等。</p><p>　　2.存在的主要問題 </p><p><b>　?。?）、能耗高 </b></p><p>　　由于混聯法既有完整的拜耳法系統，又有完整的燒結法系統，流

13、程異常復雜。接踵而來的是能耗很高，就是處理鋁硅比約為10的優(yōu)質礦石，能耗仍高達38GJ／t 氧化鋁，是國外一般拜耳法的3倍多。很顯然，隨著礦石品位下降，經濟的拜耳法比例減少，昂貴的燒結法比例增加，能耗還要增加。 </p><p>　?。?）、產品質量不高，多為中間狀氧化鋁 </p><p>　　目前國內冶金級氧化鋁產品多為中間狀氧化鋁，產品粒度較細，產品的磨損指數較大，要很好滿足現代電解鋁

14、工業(yè)大型預焙槽的要求，還要加快砂狀氧化鋁的開發(fā)。 </p><p>　　（3）、原料質量差、鋁土礦A／S低 </p><p>　　我國鋁土礦資源與國外三水鋁石和一水軟鋁石相比，原料質量差，鋁土礦A／S低，需要高溫高壓溶出，這給氧化鋁生產帶來了困難。</p><p>　　3.氧化鋁冶煉技術的發(fā)展方向 </p><p>　?。?）、加速鋁土礦選礦

15、工藝的產業(yè)化步伐 </p><p>　　鋁土礦選礦工藝研究通過“十五”科技攻關，已經完成了工業(yè)試驗，形成了一套完整的工藝路線，“十一五”期間要加快該技術的產業(yè)化，并開展鋁土礦的反浮選技術研究。 </p><p>　?。?）、強化和革新現有生產方法 </p><p>　　溶出是拜耳法的關鍵工序。我國現在已經有了3種強化溶出技術：管道化溶出；單管預熱—高壓釜溶出；停留罐

16、溶出。 </p><p>　　應該在總結生產實際效果的基礎上，盡快推廣應用。 </p><p>　　首先強化熟料燒結過程，如降低燒成溫度，改變供料方式，改進窯體結構等，其次是提高溶液濃度，強化濕法各工序。采用各種添加劑，例如沉降絮凝劑、過濾助濾劑、分解添加劑、溶出添加劑等，可以顯著強化生產過程，而且很容易被工業(yè)上采用。種子攪拌分解是氧化鋁生產中貯存液量最多，時間最長的工序，它的強化必將顯著

17、提高工廠的生產能力。 </p><p>　?。?）、加快砂狀氧化鋁生產技術的攻關，提高我國氧化鋁產品質量 </p><p>　　我國氧化鋁工業(yè)由于以一水硬鋁石型鋁土礦為主要生產原料，致使種分和碳分分解原液的氧化鋁濃度高、苛性比值也較高，生產砂狀氧化鋁的技術難度較大。“ 十一五”期間要重點解決鋁酸鈉溶液分解過程粒子成核控制技術、鋁酸鈉溶液分解過程產品粒度控制技術、鋁酸鈉溶液分解過程產品強度控

18、制技術和添加劑強化分解技術等。通過科技攻關，形成一套適合我國砂狀氧化鋁生產技術。 </p><p>　　(4)、加快氧化鋁技術成果的產業(yè)化 </p><p>　　加快石灰拜耳法、雙流法新技術、間接加熱連續(xù)脫硅、高效沉降槽、降膜蒸發(fā)技術等技術在氧化鋁生產過程中的產業(yè)化應用，進一步降低生產能耗和生產成本。 </p><p>　　第三章. 電解鋁生產技術</p>

19、;<p>　　電解鋁就是通過電解得到的鋁?，F代電解鋁工業(yè)生產采用冰晶石-氧化鋁融鹽電解法。熔融冰晶石是溶劑，氧化鋁作為溶質，以碳素體作為陽極，鋁液作為陰極，通入強大的直流電后，在950℃-970℃下，（950℃以上有可能形成熱槽）在電解槽內的兩極上進行電化學反應，即電解。目前鋁全部采用熔鹽電解方法生產，其生產設備從較早的單一側插自焙槽，發(fā)展到擁有側插自焙、上插自焙、預焙槽等各種槽型。 </p><p&g

20、t;　　我國已完成了180kA、280kA和320kA的現代化預焙槽的工業(yè)試驗和產業(yè)化。以節(jié)能增產和環(huán)保達標為中心的技術改進與改造，促進自焙槽生產技術向預焙槽轉化，獲得了巨大成功。我國已經成為大型預焙槽開發(fā)的先進國家。</p><p>　　1.電解鋁所取得的主要技術成績 </p><p>　　(1)、計算機控制技術 </p><p>　　目前我國主要電解鋁廠均采用了

21、計算機控制。自適應控制技術、模糊控制技術和智能模糊控制技術的開發(fā)應用使噸鋁節(jié)電在100kW?h左右。 </p><p>　　(2)、電解槽結構的改進 </p><p>　　電解槽結構的改進已先后完成了槽殼結構的改進、槽底保溫結構的改進、陰極結構及材料的改進、陽極系統的改進和點下料系統的試驗和應用。 </p><p>　　(3)、采用添加劑 </p>&

22、lt;p>　　電解質中添加氟化鎂、氟化鋁和鋰鹽等物質可以改善電解質的某些物化性能，從而提高電解過程中電流效率(約2％左右)。降低電解成本。在電解質中加入添加劑目前已被廣泛應用。</p><p>　　2.存在的技術問題 </p><p>　　(1)、 鋁電解槽壽命短 </p><p>　　現在國際上的大型預焙鋁電解壽命在7年以上，有的已達10年，而我國鋁電解槽平

23、均壽命僅4年左右。盡管經過幾年的生產實踐，采取了一系列技術措施，基本克服了電解槽早期破損問題，但槽壽命仍與世界先進水平差距較大。 </p><p>　　(2)、整體機械化裝備水平尚待提高 </p><p>　　盡管我國在鋁電解生產實踐中研究開發(fā)了一系列專用設備，如多功能聯合機組、地爬打殼機、筒式下料器等，但與國際先進水平相比，機械化裝備水平尚需進一步提高，主要表現在： </p>

24、<p>　　第一國產多功能聯合機組故障頻繁，制造質量還不高，關鍵部件需要進一步開發(fā)，如扭拔機構，空壓系統及電氣控制部分。 </p><p>　　第二相配套的供料系統和槽上部下料系統跑、冒、漏現象嚴重，多功能機組受料問題需改進提高；對閘刀式下料和插板式下料裝置應改造成點式下料。 </p><p>　　第三與工藝操作相配套的設備需研究開發(fā)，如出鋁及清理抬包的機械化，與電子計算機控

25、制相適應的打殼下料電磁閥的質量及工作性能提高等。 </p><p>　　第四保證大型預焙鋁電解槽生產用的壓縮空氣水分較大，這是目前全國各大鋁廠普遍存在的問題，盡管設有氣水分離器，但效果不理想，極易損壞各種電磁閥，造成一系列設備故障而影響生產。 </p><p>　　第五與鋁電解工藝操作相配套的其它設備需開發(fā)，如陽極更換設備，要求不僅能準確地拆卸和安裝，而且在更換時能處理殘極周圍的結殼及掉入

26、槽中的電解質塊，現場衛(wèi)生清理設備及電解槽一系列技術測試設備等。 </p><p>　　(3）、自動控制水平尚待進一步提高 </p><p>　　盡管我國大部分鋁電解廠采用了電解槽槽控技術，但整體的自動控制水平仍然不高，與國外相比差距較大，主要表現在控制電解槽生產過程的信息取樣不完整，電解槽專家系統不完備，與計算機控制技術相配套的設備故障較多以及綜合的動態(tài)研究不充分等。</p>

27、<p>　　3.鋁電解技術的發(fā)展 </p><p>　　(1)、完善大型預焙槽技術 </p><p>　　在現有開發(fā)成功的180kA、280kA和320kA大型預焙槽的基礎上，逐步完善。使其各項技術指標進一步提高，達國際領先水平。 </p><p>　　(2)、自焙槽改造技術 </p><p>　　自焙槽目前約占我國鋁的總產能的一

28、半左右，鑒于我國目前的經濟狀態(tài)，在短期內全部淘汰是不可能的，因此，對自焙槽進行技術改造是勢在必行的。 </p><p>　　總之，我國鋁冶煉技術水平近些年來得到了迅速的發(fā)展，縮短了與發(fā)達國家的差距，但我們還應該看到，我國加入WTO，鋁冶煉工業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)，加快技術進步，提高鋁冶煉企業(yè)的競爭力是我們迫切的任務。 </p><p>　　第四章.氧化鋁廢水“零排放”</p><

29、;p>　　1. 氧化鋁廢水的來源及特征 </p><p>　　氧化鋁廠外排廢水主要來源于生活污水（澡堂、廁所、宿舍、辦公室排水）、生產廢水（沖洗地坪、設備等）、設備冷卻水、雨排水、外單位排水（熱電廠軟水站排水及沖灰渣水、輕研所排水等）、工藝管道及設備的跑、冒、滴、漏等；具有總排水量大、不穩(wěn)定的特點；其主要污染因子為懸浮物（200～500mg/l）；堿（PH值達8～12）。</p><p&

30、gt;<b>　　2.技術改造方案 </b></p><p>　　（1）治理污染源，對重點車間設備進行防跑堿改造，以降低廢水含堿濃度；（2）對水質要求高的設備冷卻水，采用自身循環(huán)，以減少廢水排放量；而對水質要求不高的設備冷卻水、有條件的生產用水點等，全部使用再生水代替工業(yè)新水；（3）充分利用赤泥回水、蒸發(fā)壞水代替工業(yè)新水，并保證赤泥回水量≥赤泥附液量；（4）根據生產實際情況，采用經濟實用的方

31、法進行廢水處理。</p><p>　　2.1抓源治本，降低廢水含堿濃度</p><p>　　在氧化鋁生產過程中，難免有高濃度的含堿廢水進入排水系統，使廢水含堿度升高，影響再生水回用。因此，加強和完善管理及設備維護，對重點車間進行防跑堿設施改造，是降低外排廢水含堿濃度的關鍵。首先在工藝上采用新工藝、新技術（如水泵采用先進的機械密封替代傳統的填料密封，用密封性能較好的漿液閥、注塞閥替代傳統的閘

32、閥、截止閥等）；其次對各生產車間大型槽罐（如沉降槽等）增設防跑堿圍子，將泄漏的高濃度含堿污水引入污水槽后再返回工藝流程，有效的防止堿液外泄。</p><p>　　2.2完善改造部分設備冷卻水，減少廢水排放量</p><p>　　對水質要求較高的回轉窯托輪、排風機、煤磨、格子磨、管磨、溶出磨等設備冷卻水，原設計均用工業(yè)新水冷卻后直接排放（排水量100～200 m3/h）。為減少廢水排放量，進

33、行相應的改造。</p><p>　　2.2.1窯磨循環(huán)水系統的改造</p><p>　　針對燒成車間煤磨、排風機、燒成窯托輪以及熟料溶出磨、配料格子磨、管磨等設備相對集中的特點，將這些設備的冷卻水集中回收循環(huán)使用，形成獨立的窯磨循環(huán)水系統，有利于管道鋪設和經濟運行。</p><p>　　2.2.2焙燒窯托輪、風機冷卻水改造</p><p>　

34、　焙燒車間焙燒窯托輪、風機冷卻水耗水量約40～80 m3/h，由于采用單一水源——工業(yè)新水供水，一旦發(fā)生停水事故，焙燒窯就停運。根據生產實際情況,充分利用現有空壓循環(huán)水系統的富余能力供水，將焙燒窯托輪、風機冷卻水納入空壓循環(huán)水系統，不增加水泵開啟臺數,而且改造時保留原有工業(yè)水供水流程，形成雙水源供水，不僅減少了廢水的排放量，而且提高了供水的可靠性，保證了焙燒窯可靠穩(wěn)定地運行。</p><p>　　3.充分利用赤泥

35、回水</p><p>　　由于氧化鋁生產過程中排出的赤泥帶有一定數量的附著液，隨赤泥排至赤泥堆場的水量約為140m3/h,只有將赤泥的附著液全部回收利用，才能達到真正意義的“零排放”。經過增設赤泥回水中間加壓及大力開發(fā)赤泥回水利用等技術改造項目的實施,使赤泥回水用量逐年增加,現回用量已達180～220m3/h,達到了完全回收赤泥附液的目的,不僅節(jié)約了大量新水,同時還可回收大量的堿和氧化鋁。</p>

36、<p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1.陳聰.氧化鋁生產設備.北京:冶金工業(yè)出版社，2006</p><p>　　2.王捷.氧化鋁生產工藝.北京:冶金工業(yè)出版社，2006</p><p>　　3.王捷.電解鋁生產工藝與設備.北京:冶金工業(yè)出版社，2006</p><p>　　4.王明海.冶