化学品氧化铝

第一篇：化学品氧化铝

化学品氧化铝

化学品氧化铝是除冶金级氧化铝之外的各种氧化铝、氢氧化铝和含铝化合物的总称，在国际上统称非冶金级氧化铝，在中国又俗称多品种氧化铝，其中经过特殊加工过程在性能上与冶金级氧化铝有一定差别的又常称为特种氧化铝。

化学品氧化铝种类繁多，根据有色金属行业标准YS/吨619-2007《化学品氧化铝种类及牌号命名》，按化学成分将化学品氧化铝分为5类：氢氧化铝系列、特种氧化铝系列、拟薄水铝石系列、沸石系列和铝酸钙水泥系列。现在，聚合氯化铝、含水铝硅酸钠、氟化盐等铝盐、铝酸钠、镓及镓的化合物、部分氧化铝陶瓷和刚玉耐火材料等也被纳入了化学品氧化铝的范畴。

1910年，美国铝业公司（Alcoa）生产销售了世界上第一批煅烧氧化铝，作为生产白刚玉磨料的原料，开世界化学品氧化铝工业的先河，距氧化铝工业问世已24年。化学品氧化铝的特点是品种多，附加值高，技术含量高，应用领域广且不断扩大，价格相对稳定，对环境友好，因此，已成为铝产业的一个非常重要的分支。世界各国纷纷投巨资发展化学品氧化铝产业，美国铝业公司曾是世界最大的化学品氧化铝生产商，其拥有24个生产企业，遍布世界各主要国家地区，生产的品种有220多个，产量超过1000k吨/a。后于2007年将化学品氧化铝板块转让给荷兰安迈公司。

日本也是世界化学品氧化铝生产消费大国，2012年其产量约1000k吨，而且在持续地缓缓上升，品种也是全球最多的，日本不生产冶金级氧化铝，但在化学品氧化铝生产方面却实现了规模化、系列化、高科技化、环保化与成本合理化，产品除满足国内需求以外，出口量达到25%左右。日本化学品氧化铝产量的85%以上为住友化学工业公司、昭和电工公司、日本轻金属公司所生产。

1940年前后，美国、日本及欧洲对化学品氧化铝进行了大规模的研究，到20世纪70年代，在国外的一些工业发达国家得到巨大发展。据国际铝业协会的统计，1975年，西方国家氧化铝总产量约20344k吨，化学品氧化铝产量1699k吨，占总产量的8.3%；2000年，全球氧化铝总产量约51200k吨，而化学品氧化铝的产量为4800k吨，占总产量的9.4%；2008年，全球冶金级氧化铝产量60496k吨，化学品氧化铝产量4638k吨，占总产量的7.12%；2012年，世界氧化铝总产量95705k吨，化学品氧化铝产量8580k吨，占总产量的9%。2008年~2012年，世界化学品氧化铝的年平均增长率为16.6%，比原铝的年平均增长率约高11个百分点。

中国化学品氧化铝工业起步较晚，1961年前后，为了解决电子工业原料匮乏的局面，山东铝厂（现名山东铝业股份有限公司）首先研制成功低纳α型氧化铝，自此开始了中国化学品氧化铝的研发和生产。上世纪70年代，为了满足石油、化工、耐火材料、陶瓷、制药、环保、兵器、航空航天等产业对化学品氧化铝的需求，山东铝厂、郑州轻金属研究院等又先后研发和生产了活性氧化铝、除砷除氟剂氧化铝、低铁氢氧化铝、高纯氧化铝、陶瓷用α-Al2O3、喷涂用氧化铝等24种新产品；上世纪80年代，中国的化学品氧化铝生产进入高速发展时期，新产品不断涌现，以郑州轻金属研究院、山东铝业股份有限公司、中国长城铝业公司为代表，建成了约60条特种氧化铝生产线。在一些大型氧化铝企业周边地区先后建成了一批批生产化学品氧化铝的民营企业，它们利用国产的或进口的原料生产各种化学品氧化铝。

中国是氧化铝生产大国，采用的生产工艺比任何一个国家的都多，易于实现工艺流程中嫁接生产化学品氧化铝的支线，尤其是烧结法生产的氢氧化铝，其具有高的自然白度。中国的化学品氧化铝产业经过50多年的发展，在国内外市场上具有相当大的影响力，氢氧化铝填料等产品还享誉国际市场。

不过，与美国、德国、日本相比，中国化学品氧化铝无论产品品质、品种、生产规模均存在着较大差距，其根本原因是在生产技术与装备相对落后，对生产与应用方面的基础理论研究不够，创新能力弱，市场开发力度不够。

中国化学品氧化铝品质与国外先进水平相比的差距主要表现为：化学纯度、晶型、粒度分布、颗粒形貌、孔结构、比表面积、收缩率等物理化学指标不能有效稳定地控制，不能很好地满足用户的需求，特别是不能满足那些高科技产业的要求。

第二篇：氧化铝污水（本站推荐）

氧化铝行业水污染控制措施探讨

2012-03-07 16:11:39

张 凯1，张琼娜2(1.黄河水资源保护科学研究所，郑州 450004；2.郑州燃气股份有限公司，郑州 450006)摘■要:根据氧化铝行业生产用水及排污特点，结合某氧化铝生产企业生产废水的处理实践，推荐采用逆向洗涤赤泥和氢氧化铝，节约用水量；综合利用赤泥洗液和含碱废水；对生产用水设置循环水系统和二次利用水系统；设置生产废水处理站，氧化铝系统和热电厂的生产系统排水、循环水系统的排污水，以及化验等废水全部排入生产废水处理站处理，废水经处理后作为二次利用供水返回生产系统使用，通过综合利用生产废水，可以实现厂区废水的零排放，节约资源的同时，提高清洁生产水平，避免对环境造成污染。

关键词:氧化铝;废水;水污染防治;零排放

中图分类号:X703 文献标志码:A 文章编号:1006-5377（2010）05-0052-04 1 前言

由于国内铝土矿资源的铝硅比普遍偏低，因此在氧化铝厂的生产过程中一般都需要使用大量的水，同时也产生了大量外排废水。据有关资料统计，国内大型氧化铝厂日外排废水可达4～6万m3。氧化铝生产废水主要来源于现场的含碱废液、生产设备冷却水、工厂自备热电厂的生产污水及其他附属单位的生产排水。本文结合河南某年产80万吨的氧化铝生产企业的实际生产及水污染控制情况，对该行业废水治理措施进行分析说明，对氧化铝行业中拜尔法生产过程中的水污染产生、循环利用、二次利用、处理措施、清洁生产措施等问题进行了探讨。生产工艺及废水产生环节

拜尔法是目前处理铝土矿生产氧化铝流程最短、最经济的方法，也是最主要的生产方法之一，特点是工艺简单、流程短、能耗低、投资低、产品质量高，而且大气污染物排放量小，是氧化铝生产的最佳技术，属于清洁生产工艺。

氧化铝生产工艺用水主要为生料磨制、母液蒸发、脱硅、氧化铝洗涤、赤泥洗涤，以及石灰炉CO2洗涤等工序。拜耳法生产氧化铝，主要工艺是由溶出、分解与焙烧三个阶段组成。氧化铝生产过程中主要水污染物产生环节如下：1）氧化铝系统主要用水单位为石灰制备、原矿浆磨制、溶出、预脱硅、赤泥分离洗涤、母液蒸发、氢氧化铝过滤等工艺用水，水中主要含碱；2）煤气站产生冷却排水、酚油废水；3）自备热电站的凝汽机、空冷机、油冷机等冷却水，主要污染物是pH、SS；化学水处理间树脂再生（酸洗和碱洗）时产生的酸碱废水；4）焙烧炉、空压机、真空泵等设备间接冷却水；5）选精矿浓密机溢流水含有矿浆、碱等污染物；6）各车间均有生活污水排出，污水中主要污染物为COD和悬浮物。水污染防治措施 在氧化铝生产过程中有一定的含碱废水产生，其主要来源是各工艺生产车间设备和管道的“跑冒滴漏”及设备检修、清理的洗涤水、轴封、冷却水等。这部分水一般含碱,若能回收后继续使用,不仅能降低生产中的碱耗,而且可充分节约水资源及提高工厂效益。氧化铝生产企业废水治理措施主要包括以下几个方面的内容：

（1）净循环水系统

氧化铝系统的溶出、熟料溶出、压煮脱硅、分离洗涤、母液蒸发、烧成窑、焙烧炉、空压机、真空泵等冷却水,电厂凝汽机、空冷机、油冷机等冷却水,这些均为设备间接冷却水,除温升变化外,基本不含有害物质,设置净循环水系统,冷却水经冷却塔冷却后循环利用。该企业净循环水系统水量见表1。

（2）氧化铝生产循环水系统

氧化铝生产系统的生产设备冷却、溶出、控制过滤、赤泥沉降洗涤、过滤及输送、精液降温种子分解、氢氧化铝过滤、母液蒸发、排盐苛化等工序冷却用水设置总循环水系统。由于循环水受工艺物料污染，含碱较高，对补充水的硬度自行进行了软化。为改善循环水水质，保持循环水在一定的浓缩倍数下运行，对10%的循环水进行分流澄清处理，保证循环水悬浮物含量符合循环水的水质标准。生产循环水系统水量见表2。

（3）选矿浊循环水系统

选矿车间铝土矿选矿浮选工艺用水中主要含悬浮物及选矿药剂，设置选矿浓密机溢流水循环系统，回收的溢流水进入回水池，返回流程循环使用的循环水量为3.4万m3/d。

（4）煤气站循环水系统

煤气洗涤水中含有酚、氰、硫化物等多种污染物，设立单独的循环水系统。循环水系统包括沉淀池、循环水泵房和水冷却装置。双竖管冷却器及煤气洗涤塔的洗涤水进入隔油沉淀池，在沉淀池中定期投入硫酸铝等絮凝剂，洗涤水经除油、沉渣后再依次进入热水池、冷却塔、冷水池循环使用。该循环水系统亏水运行，不外排废水。为改善循环水水质，该系统设有旁流20%循环水的处理设施，即污水先经沉淀池除去泥沙，再经除油后80%送冷却塔降温后循环使用，另外20%水量用次氯酸钠氧化作深度旁流处理，处理后仍返回循环水系统使用。

（5）设置生产废水处理站

目前国内各氧化铝厂均设有生产废水集中处理的工业废水处理站,一般采用混凝沉淀法进行处理。各生产系统的生产排水经汇集后进入废水处理站，经加药、沉淀去除废水中的悬浮物、泥沙和油。

氧化铝系统和热电厂的生产系统排水、循环水系统的排污水，以及化验等排水排入生产废水处理站处理（各系统排水量见表3）。各系统生产排水经全厂排水管网汇入总管，然后排入工业废水处理站，废水经沉淀池、平流沉淀池去除悬浮物后作为二次利用供水返回生产系统使用，沉淀池下部的污泥输送至赤泥堆场堆存。废水处理站处理系统SS去除率为97%～98%，COD去除率为60%，净化后水中SS<50mg/L。生产废水处理站处理前后水质见表4。

（6）二次利用水系统

氧化铝系统设二次利用水系统，溶出、种母精滤及脱硅、精液降温种子分解、母液蒸发、氢氧化铝过滤等工序的生产排水；各循环水系统排污水；原料堆场排水、化验室及分析站排水等排入二次利用水系统，作为原料堆场喷洒、原料磨制、赤泥沉降分离洗涤和赤泥过滤及输送、精液降温种子分解等工序的生产用水使用。

生产废水处理站的净化水中SS<50mg/L，可满足氧化铝工艺系统和热电厂中某些工序对悬浮物的要求，净化后的水可用于原燃料卸车及堆场喷淋用水；原矿浆磨制、赤泥沉降分离洗涤和过滤输送；精液降温种子分解等氧化铝工艺系统用水。净化水中含碱，水质自行软化，无需添加水质稳定剂可直接返回工艺系统使用。

热电厂设二次利用水系统，将热电厂的风机、水泵、夏季空调等设备冷却水直接排入热电厂循环水系统，作为补充水；热电厂的循环水系统的排污水、锅炉定期和不定期的排污水、化学水处理系统反冲洗酸或碱废水作为灰渣输送用水。冷却水系统直排水部分作为厂区绿化、道路喷洒等用水。该厂的生产废水全部得到综合利用，不外排。该厂二次利用水使用情况见表5。

（7）碱液、碱水的综合利用

对产生含碱水的车间的跑、冒、滴、漏的工艺物料以及地坪、设备冲洗水，均由专门设置的污水泵站送原矿浆磨制工序回收利用。对于氧化铝工艺过程产生的含碱水、母液、硅渣及其附液、赤泥洗液和赤泥堆场返回的附液也送原料磨制工序综合利用。

（8）赤泥逆向洗涤，减少用水量

赤泥是氧化铝生产过程中提取氧化铝后的固体废物，其中的含碱液为可回收碱液。可减少用水量，采取逆向洗涤赤泥，洗涤后的溶液作为工艺回水用于配料。这样可控制用水量，避免工艺回水饱和造成含碱废水排放。

（9）化学水处理系统废水酸碱中和处理

热电厂化学水处理的废水排入一个有效容积为4×420（m3）的中和池，同时配备有压缩空气搅拌系统，离子交换器排出的废水、废碱均排入池内，当池内液位达到一定高度时，采用压缩空气搅拌，同时启动废液泵进行循环搅拌。在中和池的出口处设有pH表，当pH值达到6～9时，停止搅拌。通过废液泵直接排入生产排水管网。如pH值不合格时则开启酸碱槽底部阀门，向中和池内加入浓酸、浓碱，继续搅拌直至pH值合格后方可排出。

（10）生活污水处理站 生活污水采用一元化污水处理设备处理，其处理能力达到240m3/d。该设备由竖流式斜管沉淀池，一、二级接触氧化、二沉池、消毒池、快滤池组合为一整体，污泥排入赤泥堆场，处理前后的水质情况见表6。污水处理站BOD净化效率大于80%，治理后的出水BOD浓度小于30mg/L。处理后的生活废水送生产废水处理设施二次处理后作为氧化铝生产补充水。

（11）酚油废水焚烧处理

煤气站循环水系统收集的酚油废水中含有大量的酚类等有机污染物，其产生量为28.8m3/d，可送入煤气厂配套的酚油废水焚烧炉焚烧。清洁生产水平

工程设置完善的循环水系统和污水回收、串级使用系统，同时合理提高循环水浓缩倍率，减少循环水排污量；循环水系统的排污水及工业排水全部综合利用，重复利用水率达95.8%。既防止了有害废水的排放，又节约了新水，实现了生产废水零排放。

经采取上述措施后，该厂氧化铝新水耗量为11.94t／t-Al2O3，用水指标处于国内先进水平。只有控制了氧化铝生产的新水用量，才能减少生产流程中污水量，从而减少进入工业废水处理站的水量，使得工业用水做到了良性循环，为实现生产废水零排放提供有利的保障。

结论

氧化铝工业废水以碱污染为主，对生产废水设置循环水系统，各种小型、分散设备间接冷却排水均作为净循环水系统的补充水，循环水系统的排污水排入污水处理厂处理，处理后的水用于拜尔法种子分解中间降温和热电厂锅炉冲渣、除尘，实现了氧化铝工业生产废水的零排放。因此，采用上述废水处理方法及清洁生产方案，可以使氧化铝工业生产的工业用水和排水实现封闭循环，实现废水零排放，避免碱的流失和污染，基本解决了氧化铝行业的水环境污染问题，其治理技术和管理经验值得借鉴和推广。

第三篇：氧化铝电力

氧化铝电力 1.1设计依据：

（1）氧化铝主体专业提资；（2）本工程拟采用的规范标准； 1.2设计标准

供配电系统设计规范

GB50052-2009 10KV及以下变电所设计规范

GB50053-95 低压配电设计规范

GB50054-95 电力装置的继电保护和自动装置设计规范

GB50062-2008 通用电气设备配电设计规范

GB50055-93 建筑照明设计标准

GB50034-2004 建筑物防雷设计规范

GB50057-2010 电力工程电缆设计规范

GB50217-2007 并联电容器装置设计规范

GB50227-2008 有色金属冶炼厂电力设计规范

YS5002-96 1.3用电负荷及性质 1.3.1用电负荷

鑫旺氧化铝厂二期300万吨/年产量，用电计算负荷如下：

有功功率：110769KW

视在功率：123077KVA(按补偿后cosφ＝0.9计算)

年电耗量：72×107KWh 1.3.2负荷性质 根据氧化铝生产工艺流程长、连续性强的特点，其中一级负荷占25％，三级负荷占5％，其余为重要的二级负荷。因此，对供电可靠性要求较高，一般应由两个独立电源供电，并且每个电源均能保证供给总负荷的90％以上。1.4供电电源

氧化铝厂用电电源从二期自备电站引来。

为提高供电可靠性，发电机10KV母线采用单母线分段加旁路方式。

为维持电站和氧化铝厂的稳定运行，在电厂10KV馈电开关出口处必须加装线路电抗器，其参数按电抗器后部三相短路时发电机母线残压仍可维持65％以上的额定电压为准。1.5氧化铝厂10KV配电系统

根据生产工艺各片区的特点和经济供电半径的原则，二期300万吨氧化铝厂共设置10个10KV分配电所，其分布如下：

原料10KV配电所

1个

溶出10KV配电所

2个

沉降区域配电所

1个

分解区域配电所

3个

蒸发区域配电所

1个

焙烧区域配电所

1个

空压站区域配电所

1个

每个分配电所均为双电源供电，即两个电源回路分别引自发电机10kV不同母线段，目的是当其中任一进线回路停电时，另一进线回路可保证100%的负荷工作。

每个分配电所内的10kV主接线均采用单母线分段方式，正常时母联断开，为分列运行，当其中任一回路停电时，通过综合自动化装置的BZT环节合入母联开关，保证对所有高压电机和车间变电所的负荷正常供电。

1.6车间变电所及220/380V配电系统 1.6.1车间变电所

氧化铝厂的10个10KV配电所尽可能伸入负荷中心，并以放射式供电方式，向所在区域的10/0.4/0.23KV车间变电所供电。主要生产流程中的车间变电所均设置两台变压器，互为100%备用，所内低压侧母线为单母线分段方式，正常时分列运行，当其中任一电源停电时，在确定其负荷侧故障已消除后，人工合入母联开关（要求两路低压进线开关和母联开关之间必须加电气闭锁）。

200KW及以下的负荷单元不考虑设置变电所，由附近的其它变电所供电，但必须保证正常工作及起动所需的电压允许值。1.6.2车间变电所的配置

为节省占地面积和有利于在多尘多碱液的环境中安全运行、维护检修，尽可能将其置于车间建筑物之内，当没有建筑物依附时，则建独立变电所。

所有车间及独立变电所均采用干式变压器与低压配电屏并列安装的布置方式。高低压配电室为方便电缆敷设通常均设置电缆夹层，对出线较少的低压配电室也可采用电缆沟出线的敷设方式。1.6.3 220/380V配电系统

所有车间变电所均设有低压配电室，为缩短线路长度和减少电能损耗，尽可能使配电室伸入到用电负荷中心。所有220/380V系统一律采用TN-S制式，对外供电电源线路长度在50m及以上者，必须在其进户处做重复接地。

互为备用的用电设备应分配在不同的母线段上供电。1.7控制与监测

根据生产运行的实际需要，氧化铝厂的10个10kV分配电所，全部采用综合自动化装置，对系统中的每一个回路进行实时监控和操作。

各生产车间的电力传动系统，凡设有DCS控制中心的，一律采用集中计算机和分散于机旁的两种方式进行生产操作、监控和检测；没有DCS系统的车间，则采用PLC系统控制。

为与一期控制原理图保持一致，普通低压电机均采用马达保护器进行控制、保护，并以硬接线方式送至DCS。1.8继电保护

采用综合自动化装置的10个10KV分配电所及其供电的高压电机和车间变压器按照有关规范设置保护。1.9电力传动

普通可直接起动的电动机由低压屏上的接触器控制起停，280kW及以上容量的电动机由于直接起动困难，建议采用10kV电压等级的高压电机。根据起动电压水平计算，凡不能直接起动、又需要调速的风机、泵类负荷加变频器软起和调速，不需要调速者加软起动器起动。大型恒力矩负荷如630kW以上的球磨机，则采用液体变阻器起动。1.10功率因数补偿

为达到电力部门运行功率因数达到0.9和节约能源的需要，应该加装静电移相电容器，加装的方式有两种：一种是装在10KV侧，另一种是装在220/380V侧，其区别在于装在10KV侧仅能提高功率因数，而装于220/380V侧时在提高功率因数的同时，还可提高变压器和输电线路的利用率，降低变压器内部损耗和线路损耗。

考虑到电容器往往成为谐波电流的首要受害者，在整流和逆变设备较多的电网上，装设补偿电容的同时，必须考虑谐波治理（即防止串联谐振）的问题。1.11电缆及线路敷设

高低压配电室内电缆出线均从电缆夹层由电缆桥架引出至车间。车间内电缆及电力线路，由于数量大且距离长，尽可能在避开恶劣环境和生产操作部位的地方采用电缆桥架敷设；根据实际情况也可穿水煤气管暗敷设或沿墙敷设。

厂区的供电线路主要沿综合管架采用电缆桥架敷设，为便于电缆敷设和维护检修，可在电缆桥架旁设计检修平台；在没有任何依托的区间，架设独立电缆桥架；4根及以下的10KV电缆线路考虑铠装直埋。1.12电气照明

厂区道路照明电源在保证合理电压降情况下实行多点供电，并统一控制开闭，线路一律为铠装电缆直埋, 跨越道路及各种管路及硬敷盖地面的线段必须穿钢管保护，埋设深度为0.8～1.0米。

主要生产车间内照明均采用双电源供电，两路电源分别引自车间低压配电室的不同母线段，并且车间内两路电源供电的照明灯具采取交叉布置的原则，以保证一路电源事故时另一路电源满足事故照明的需要。检修照明电源由车间内布置的检修电源箱提供。

高压配电室增设事故照明，照明电源取自直流屏；有人24小时值班的控制室除双电源供电外，另加自动切换的事故照明，照明电源取自UPS。1.13防雷及接地 1.13.1防雷

根据氧化铝厂各车间的生产性质，本厂属于Ⅲ类防雷等级，另据雷暴日资料，按中雷区计算，建筑物高度凡在15米及以上者，均做防雷设计。1.13.3接地

本工程10KV系统属于小电流接地方式，电气设备正常情况下不带电的金属外壳必须做可靠的接地保护。220/380V系统为TN-S方式，变压器中性点引出的工作接地线（即零线N）在进户后必须严格的与接地线（即PE线）区别开来，禁止经过开关切断。

1）变压器中性点工作接地冲击电阻不大于4Ω 2）保护接地冲击电阻不大于10Ω

3）车间二次配电点的进线侧，若变压器的接地超过50m时，要重复接地，接地电阻不得大于10。

防雷接地、低压工作接地、保护接地根据具体情况可合用一套接地装置组成综合，综合接地冲击电阻不大于1Ω。1.14节能

如何节约电能，是工程设计中必须考虑的问题，主要采取以下措施实现节能：

1）选用干式变压器中低能耗的SG(B)系列线圈非包封变压器。2）尽可能的将车间变压器布置在低压负荷中心，通过压缩低压线路长度减少线损。

3）需要调速的风机及泵类负荷采用变频调速方案，由于其流量正比于电机转速，电机的功率又正比于流量的三次方，所以可认为电机功率正比于转速的三次方，可见其节省效果十分可观，在频繁调速深度达50%时，节电30～60%，投入的变频设备投资约1～2年即可收回。

4）在车间变电所低压侧母线上装设静电移相电容器，使功率因数提高到0.9的同时，由于补偿后的电流有效值减少，可有效降低变压器和线路的损耗。1.15安全防火

1）变压器及配电室门窗均应满足相应防火等级的要求去做设计。配电室门应向外开。进出高低压柜（屏）的电缆孔洞或电缆进出配电室的孔洞安装施工完毕后，均应用防火堵料封严，以防火灾蔓延而扩大灾情。

2）对互为备用的双回路电缆宜分开敷设，在不同的通道中或在同一通道的不同侧支架上或不同桥架内，非得在同一桥架内敷设时，桥架内加金属隔板，以便把互为备用的电缆分开。电缆沟道或桥架较长时，约每隔200m应有隔火措施，以免火灾蔓延。

3）高低压配电室、控制室中的柜（屏）布置，按维护、操作及防火通道要求设计。在上述配电室及操作室内，备有手提式能喷绝缘的灭火粉末之类的喷射器材。

4）配电室及操作室均设有电话，以便有火情时能及时报警。5）选用高压电缆时，酌情可选用阻燃型电缆。

6）对应生产车间，照明供电采用不同电源的双回路交叉供电，以保证有火情时，有足够的照度要求。无双电源时，也可采用应急灯。

第四篇：氧化铝

自动化集成过程控制系统在氧化铝工程中的应用

氧化铝厂通过建立全厂集中控制与调度中心，提高整条生产线设备控制协调性和生产管理协同性，从而提高劳动生产率，提升设备运转率和设备台时产能。通过集中管理过程数据和管理数据，建立全厂生产指标监视系统和管控一体化信息平台，实现管理扁平化和精细化。通过建立氧化铝生产全流程优化管理、运行与控制系统，优化全流程综合生产指标、运行指标、过程运行控制指标，实现氧化铝生产全流程优化运行和优化控制，进而实现综合生产指标优化，全面、持续、稳定的提高氧化铝产量、改善氧化铝质量、降低氧化铝成本。

1）建立全厂集中控制与调度中心，实现全厂管控集中化。2）建立全厂管控一体化信息平台，实现管理扁平化和精细化。

3）建立全流程运行优化与运行控制系统，实现企业综合生产指标、运行指标、控制指标全流程优化。4）建立操作员仿真系统，提高操作员技术水平。引言

本集成过程控制系统以罗克韦尔自动化的集成架构为核心，是一套全面集成的过程控制解决方案。集成架构作为一种技术框架,将车间现场不同的应用项目通过统一的控制、可视化和通信平台集成在一起。这样一来，所有的数据都能够在整个企业内进行无逢的传递。这正是现代化铝厂真正需要的东西。

氧化铝集成过程控制系统下设原料磨、石灰消化、溶出、沉降、种子过滤、蒸发、成品过滤、焙烧八个子系统，负责全厂生产的数据采集和实时控制，并通过以太网光纤环网将信息集中到中央控制室的服务器，实现分散控制和集中管理的目的。本文详细介绍在ControlLogix平台上开发的集成过程控制系统硬件、软件设计。2 氧化铝生产过程的特点和控制要求 2．1 氧化铝生产过程简介

氧化铝是一种两性氧化物，能溶解于酸中也能溶解于碱溶液中。因此，由矿石中提取氧化铝的方法分为酸法和碱法。开曼铝业采用拜耳法碱法生产工艺。

拜耳法的基本原理有两条：

（1）用NaOH溶液溶出铝土矿所得到的铝酸钠溶液，在添加晶种不断搅拌和逐渐降温的条件下，溶液中的氧化铝便呈AI(OH)3析出；

（2）分解得到的母液（主要含NaOH），经蒸发浓缩后在高温下用来溶出新的一批铝土矿。

交替使用这两个过程，就能够连续地处理铝土矿，从中不断析出纯的AI(OH)3产品，构成所谓的拜尔法循环。

拜耳法的实质就是使如下反应在不同条件下朝不同的方向交替进行：

式中当溶出一水铝石和三水铝石时X分别为1和3，当分解铝酸钠溶液时X=3.2．2氧化铝生产对自控系统的要求

氧化铝生产的多工序性，工序之间的互相制约性，要求控制系统必须长期连续稳定运行。被控量既有温度、压力、流量、液位、密度等物理量，又有NT、A/S（硅铝比）、αK（浓度）、AI2O3等化学量，对自控系统的实时性、准确性、安全性等方面提出了极高的要求。3 集成过程控制系统的硬件设计

图1 网络拓扑图

3．1 慨述

集成过程控制系统是一个分布式控制系统。

系统下设原料磨、石灰消化、溶出、沉降、种子过滤、蒸发、成品过滤、焙烧八个过程控制子系统（车间），每个车间均有一台工程师站EWS和2-3台操作员站OPS。车间内部工艺参数的数据采集、实时监控、数据处理等信息的传输由ControlNet控制网实现。整个氧化铝厂的主要生产操作由这八套子系统完成。

集成过程控制系统的信息层采用EtherNet/IP工业以太网，通过以太网将上述八个车间的信息传送到全厂生产信息调度中心，该中心设有两台服务器SERVER1、SERVER2和两台操作站OPS1、OPS2，对全厂生产过程进行集中监视、控制和管理。

整个控制系统共配置有35个CPU模块，650多个I/O模块，100多个通信模块，这些模块分别安装在近90个机架上。用于控制4000多点模拟量和9000多点开关量，系统网络拓扑见图1。

3．2冗余技术是集成过程控制系统的基础[1]

这个由13000多个控制点构成的庞大的自动控制工程，如果因故障停止运行，每天经济损失高达100多万元人民币，如何保证氧化铝生产长期连续稳定运行，决不是一句套话，一句口头禅，而是摆在每一个设计、调试人员面前必须解决的基本课题。

具体而言，我们需要找到下述五种故障的解决途径：

第1种故障：CPU故障； 第2种故障：控制层网络故障；

第3种故障：信息层网络故障；

第4种故障：主机硬件故障；

第5种故障：软件故障。

我们虽然知道：1756/1757系统硬件模块的平均无故障时间（MTBF）在150万小时左右，并且获得了TUV的SIL2的认证。以每天24小时，每年365天计算，模块在171年内将不会失效。但实际上，影响系统有效性的因素远不只模块本身，更重要的是如何用上千个模块构建一个稳定合理的系统。就象钢铁，可以造就万吨巨轮远航四海，也可能变为沉沦海底的一堆锈铁一样。

罗克韦尔自动化集成过程控制系统的冗余技术合理地解决了这些问题。

所谓“冗余”，是指“一个具有相同设备功能的备用系统”，当主设备出现故障时，冗余设备是可以立即使用的替代设备。3．3控制器冗余

图2 硬件冗余

3.3.1控制站冗余

两个互为冗余的控制站配置必须完全相同（图2中的主/从机架），冗余功能是依靠冗余模块1757-SRM实现。当主控制器失效时，从控制器在100ms内接替主控制器，主从控制器的同步对用户来说是完全透明的，冗余模块之间通过冗余的光缆连接。

冗余功能的主要特性如下：

※ 同步透明性：控制器的同步不会引起任何可能的控制中断。

※切换透明性：主从控制器切换时，除了触发相应的报警或事件，不会对操作产生其他的影响，切换的时间可以忽略。

※可靠的存储：当进行同步数据传输时，只有主机架和从机架都收到相同的信息时，系统才确认数据传输成功。

※切换时数据连贯性：进行冗余切换时，输出保持不变，保证过程不发生扰动。

※完全不要用户编程。3.3.2电源冗余

图2所示，每一个I/O远程机架配置一组1756-PAR2冗余电源（每组冗余电源由两个1756-PA75R电源模块，两根1756-CPR电缆和一个1756-PSCA适配器构成）。它们分别由两路不同的系统供电，当任一路供电系统故障时，另一路仍保持供电，因此可以确保I/O机架供电不间断。3.4 控制层网络冗余

图2中1756-CNBR是ControlNet通信模块，它有两个冗余的网络通道：A口和B口，使控制信息实现冗余。传送速率达5Mbps,传送介质是75Ω阻抗的1786-RG6同轴电缆，通过BNC连接器与ControlNet总线相连。3.5 信息层网络冗余

信息层网络故障借助交换机冗余和双光纤环网两个途径解决（见图1）。3.5.1交换机冗余

每个车间的现场信息，是通过两个冗余以太网交换机获取，例如图1溶出车间，左边的交换机接收来自一期、二期和二期扩建主机架上的1756-ENBT模块信息，右边的交换机接收来自一期、二期和二期扩建副机架上的1756-ENBT模块信息，这样做的好处是现场信息具有冗余功能。3.5.2双光纤环网

全厂设有两条100m光纤以太网环网。

(1)环网1

设有9个以太网光纤交换机，用于原料磨、石灰消化、溶出、沉降、分解、蒸发、成品和焙烧等8个车间的现场数据和冗余服务器（ServerS、erver2）进行数据交换。

(2)环网2

设有7个以太网光纤交换机，并在原料磨、溶出、沉降、分解、蒸发和焙烧等6个主要车间各设一台操作员站OPS3，可以监视全厂其他车间的运行情况（只看不控）。

环网1和环网2是两个独立的网络，他们之间只有一个通信通道，即信息只有通过服务器才可以进行交换。

服务器采用双层网络结构，下层以太网（环网1）直接接处理器，上层以太网（环网2）接操作站，上、下二层网络只能通过冗余服务器才能进行通信，互不影响，上层网故障不影响下层网正常工作。

需要说明的是：光纤以太网交换机对网络性能起到十分重要的作用，本系统选用ED6008-MM-SC型光纤交换机[2]，该交换机可进行流量设置，也可对端口进行控制，交换机的电源具有冗余功能，故障恢复时间小于300mS，可以有效的防止网络堵塞。3.6服务器冗余

采用主/从服务器结构。当主服务器出现故障时，从服务器自动转为主服务器，提供与控制器/RTU的通信、数据采集等功能，并为其他操作站提供服务。主服务器定时将数据库中的所有数据信息传送到从服务器，以确保主/从服务器之间的完全同步。3.7其他可靠性措施（图3）

图3 开关量输入隔离

(1)信号隔离

开关量输入/输出经过继电器隔离；模拟量输入/输出经过模拟量隔离器隔离[3];

(2)继电器一次回路、二次回路、模拟量隔离器由三路独立的冗余直流电源供电;

(3)工程师站、操作员站和服务器均由UPS不间断电源供电.4 集成过程控制系统的软件设计

软件设计主要包括两大部分：控制程序设计和监控画面设计。软件编制是在工程师站完成的，在这里进行集成过程控制系统的①编制程序②组态网络③开发操作界面。为此，在工程师站（操作系统为Windows2000 SP4）安装了下列软件：

(1)RSLinx Classic Gateway：通信功能;

(2)RSLogix5000：编程功能;

(3)RSNet Worx for ControlNet：网络配置;

(4)RSV Studio for RSV Enterprise：操作员界面开发.罗克韦尔自动化的集成架构主要由Logix控制平台、NetLinx通信网络、ViewAnyWare人机界面和FactoryTalk企业实时数据交换技术构成。本文以铝厂生产流程中最重要的环节-高压溶出车间（一期）为例，说明集成架构的优势。4.1 网络组态

一期控制系统由两个冗余机架和五个远程I/O机架组成，首先用RSNet Worx for ControlNet软件进行网络组态，为了避免网络负荷过重，将远程机架分成两组（相应地在两个冗余机架上各插有2块1756-CNBR/D模块），组态后获得图4。

经组态后，机架上的任一点的信息，利用ControlNet特有的“生产者/消费者”通信模式，无须编写程序就可以被其他车间的处理器读取，实现各个处理器之间的标签共享。使设计人员能够将主要精力用在如何让系统完成控制任务，而不是编写与其他处理器通信的程序。

图4溶出车间一期控制网组态

4.2 控制程序的设计

溶出车间由数十条单回路或串级调节回路组成，用来完成矿浆进料流量、料位、温度及密度调节，生产工艺对实时性有严格的要求。利用RSLogix5000的多任务编程方式，将控制程序安排在三个任务中去完成，即主任务、模拟量控制任务和马达控制任务（图5）。[4]

图5 多任务编程

在每个任务中，又构建了程序（Program）和多个例程（Routine）。每个程序都有属于自身的数据（Program Tags）,可以避免和其他程序发生冲突。通过控制器标签（Controller Tags）,实现与其他处理器的数据交换。对每个任务分配合适的周期和优先权，只要到达周期性任务的周期，该任务会中断任何低优先级的任务，执行一次，然后将控制权交回到先前任务的停止处，多任务控制方式满足了溶出过程高实时性的控制要求。

溶出车间需要对100多台电动机、变频器和各种阀门进行实时控制，其数据的组织和管理是一个十分繁重的任务。我们利用RSLogix5000可以自定义数据结构的功能，按照工艺要求自定义四种数据结构：电动机、普通阀、调节阀、变频器（图6），不但大大缩短了创建数据结构的时间，而且提高了程序的可靠性和可读性。图6右边窗口显示了变频器数据结构VPF。

图6 用户自定义数据结构

4.3 监控画面的编制

RSView Studio [5]用于创建丰富的图形显示画面，生动形象地反映生产过程。通过这些显示画面允许操作员直接对生产过程进行操作。

由它开发的人机界面画面既可应用于传统的、单机HMI应用，又适应于大型分布式的现代工业自动化应用。

以溶出车间为例：挂接在环网1上的工程师站EWS及操作员站OPS1、OPS2工作于单机模式，可以监视和操作本车间一期、二期和二期扩建所有设备，挂接在环网2上的操作员站OPS3工作于分布模式，在调度中心冗余服务器上进行操作权限设置，即可在溶出车间监视全厂其他车间的运行工况（但不可对其他车间的设备进行操作）。

监控画面要求对氧化铝生产过程自动控制与监督管理。模拟量控制包括温度、压力、液位、流量等参数的显示、报警、自动调节和控制；开关量控制包括各种溶液泵、真空泵、空压机、冷凝水泵、搅拌电机等电机设备的远方起停控制和联锁、运行状态监视、阀门控制和联锁控制；根据工艺流程及生产操作原理，编制各种流程显示画面、趋势及历史曲线等；设置安全机制，分别对操作员站、工程师站的权限进行限制；对生产过程实时参数进行采集、存储、定时报表打印等。

图7，8和9分别是溶出车间的总貌和PID调节器实例。

图7高压溶出流程总貌

该画面显示了高压溶出的主要工艺流程及参数，操作员可以通过该画面对主要参数进行监控。

·当点击图中各个参数后面的单位符号时，将弹出相应的趋势图;

·画面上相关设备位号后的圆圈为红色表示该设备没有投入使用，为绿色表示该设备已投入使用;

·画面最下方是报警行，你可以看到最近发生的报警;

·点击画面下方的按钮，将进入相应的子画面。

图8 高压溶出参数测量总貌

该画面、高压溶出的主要工艺参数监控画面，操作员可以通过该画面监控高压溶出的主要参数：

·当点击相应参数后的单位符号时，将显示相应的趋势图;

·画面最下方是报警行，你可以看到最近发生的报警;

·点击画面下方的按钮，将进入相应的画面。

图9 Td101/Td102脱硅槽内矿浆温度串级调节回路

图9中，以Td101/Td102脱硅槽内矿浆温度为主调节回路，以进入Td101/Td102脱硅槽脱硅蒸汽流量为副调节回路，构成串级调节回路，通过调节13FCV104调节阀，控制进入Td101/Td102脱硅槽脱硅蒸汽流量。其中“13TE105/107选择”按钮是主回路的温度测量值，用来选择Td101脱硅槽浆液温度13TE105或选择Td102脱硅槽浆液温度13TE107。4.4 服务器

服务器用于对数据的采集、控制、记录和报警，并向操作员站提供人机界面服务。

服务器采用DELL公司的产品，并安装了网络版软件。

监控系统有下面三个特点：

(1)一次性完成标签创建工作

在RSLogix5000中定义的标签，借助Factory Talk企业实时数据交换技术，在REView SE 的画面中可以直接引用，而不必象过去那样导入、导出所需的数据。

(2)RSView SE Server冗余

当主Server出现故障时，自动切换到从Server.当主Server再次可用时，它自动重新继续执行HMI Server的任务。从而保证Server组件向Client提供连续的信息，提高系统可访问性，确保用户监控到生产现场的运行情况，为他们做出重要的决策提供信息支持。

(3)全局报警

报警汇总画面反应当前报警状况，报警内容包括：报警描述、报警类型、报警值、报警日期、报警时间等，点击“Ack Current”按钮，将对选定的那条报警进行确认，点击”Ack Page“按钮，将对该页的报警项进行确认，点击”Ack All”按钮，将对所有的报警进行确认。

报警项显示红颜色，表示该报警存在且操作人员还没有进行报警确认，确认后将显示紫色。报警项显示紫色，表示该报警已进行确认，但报警依旧存在，当报警消失后，该报警项也将从报警页中消失。4.5 操作员站

开曼铝业八个主要车间，每个车间设有2-3个操作站。

操作站是DCS控制系统的人机界面，采用DELL高性能计算机，安装有RSView SE人机界面接口软件，是操作员监视、管理和操作生产过程的窗口。所有生产过程信息通过操作站呈现在操作员面前，所有的操作、控制和管理指令，也通过操作站下达。操作站供操作人员使用，由系统工程师管理和维护。

操作站的安全管理

每台操作站均有对应的登录、注销窗口，点击登录按钮，输入相应的用户名和密码后可进入监控画面，每个用户均有相应的权限，只有管理员才有所有权限，可对任何参数进行修改，有些参数如PID参数操作员用户不能修改。集成过程控制系统在氧化铝成功应用的意义

5.1通过建立全厂集中控制与调度中心，实现氧化铝生产过程的集中控制，提高整条生产线设备控制协调性。

5.2通过建立全厂集中控制与调度中心，压缩车间级管理职能，整合车间操作岗位，优化岗位设置，实现全厂生产管理扁平化，显著提高生产管理协同性，从而提高劳动生产率，提升设备运转率和设备台时产能。

5.3 集中管理过程数据和管理数据，建立全厂生产指标监视体系，开发生产指标监视平台，随时随地为各级领导提供全方位的生产和管理数据信息，辅助领导高效决策，从而提高领导决策效率，改善生产管理效率。

5.4 建立全厂管控一体化控制系统信息平台，实现质量管理、设备管理、物料管理、能源管理的精细化，从而实现全厂“物流、资金流、信息流”三流同步，精细化成本核算，改善经济技术指标，降低生产成本。

5.5 建立氧化铝生产全流程优化管理、运行与控制系统，优化全流程综合生产指标、运行指标、控制指标，使之全面、持续、稳定的提高氧化铝产量、改善氧化铝质量、降低氧化铝成本。

5.6 在传统过程控制系统基础之上，通过建立全流程一体化控制系统，提高产量1-2 %、提高氧化铝回收率0.5-1 %、节能能耗2-3 %。

第五篇：氧化铝教案

第十二章 母液蒸发

教学目的：

1、掌握母液蒸发在氧化铝生产中的重要作用。

2、掌握蒸发作业的基本原理。

3、了解蒸发系统及蒸发作业流程的特点。

4、了解加热式自然循环蒸发器的构造。

5、掌握外加式自然循环蒸发器的作业流程。

6、知道各种技术条件是如何控制的。

7、了解结晶分离系统。

教学重点：原理及流程

教学难点：工艺条件的控制

教学方式：讲解、提问、练习、作业等结合

课时安排：2课时

教学过程：

复习引入：

第一节 概 述

一、母液蒸发在氧化铝生产中的重要作用

在氧化铝生产中，蒸发是用来保持水量平衡，使母液蒸发到符合

生产要求的浓度和排除生产过程中积累的杂质的很重要的一个生产

工序。

氧化铝生产中，水在若干生产阶段进入流程。举例：以烧结法厂

为例介绍并讲解。通过分析得出：拜耳法生产氧化铝每吨氧化铝需要

蒸发的水量更多。

设问：为什么必须要母液蒸浓到符合生产要求的浓度？

碳分母液分直接作调整液外，其余部分均蒸浓后返回配料。在烧

结法生产过程中，生料浆的水分过大，将影响熟料窑的操作，并使熟

料窑产能下降。在拜耳法生产中提高循环母液苛性碱尝试，可以提高

母液的循环效率。因此，蒸发过程必须将母液蒸浓到符合生产要求的

浓度。

设问：母液蒸发还有哪些作用呢？

由于原、燃料中的杂质进入铝酸钠溶液，有些杂质并在生产中循

环积累。如：碳酸钠、硫酸钠及部分有机物等。它们对生产的危害很

大。对于它们的排除可以通过蒸发，利用碱浓度提高，碳酸钠、硫酸

钠溶解度降低这一特性，从而使它们结晶析出。随着钠盐的析出，有

机物也跟着被排除。

结晶析出的碳酸钠，对拜耳法来说，经苛化处理后则可以变成苛

性碱返回配料，而联合法无须苛化便直接送烧结法系统配料。

氧化铝生产中的蒸发，都是间接加热。加热蒸汽的凝结水是单独

排除的，可作锅炉或洗涤等用水。因此，蒸发作业在氧化铝生产中还

起到软化水站的作用。

设问：蒸发过程的能量消耗如何？

蒸发过程消耗大量的热能，约占拜耳法蒸汽总消耗量的30—50%，占混联法总能耗的26%左右。这方面的蒸汽消耗、操作费用和投资费

用在氧化铝成本上也占有相当重的比例。所以适当选择蒸发器及工艺

流程来降低热耗是蒸发工序的关键。

二、蒸发的基本原理

蒸发是靠把溶液加热，使溶液中的水分部分汽化，而使溶液浓缩

也即是使溶液的浓度升高的过程。

蒸发操作可分为沸腾蒸发和自然蒸发两种，由于沸腾蒸发的速率

远远超过自然蒸发的速率，工业上的蒸发大多采用沸腾蒸发。

为使溶液沸腾而溶剂不断汽化，就必须不断向蒸发器输入热能，并随时排除汽化出来的溶剂蒸汽。

母液的蒸发，就是利用蒸汽把母液间接加热至沸腾使水激烈汽

化，同时将生成的水蒸汽连续地抽至冷凝器中冷却成水加以排除。

溶液的沸点和其表面的压力有关，对一定浓度的溶液来说压力降低溶

液的沸点显著下降。为了增大加热蒸汽和溶液沸点之间的温度，以提

高蒸发能力或减少蒸汽耗量，工业上常采用抽真空的办法来进行蒸发

作业，就叫做真空蒸发。加热溶液用的新蒸汽叫做一次蒸汽。溶液沸

腾激化所产生的蒸汽叫做二次蒸汽。根据二次蒸汽是否被利用，蒸发

又有单效与多效蒸发之分。多效蒸发时由于二次蒸汽得到重复利用，可以节约新蒸汽，并且冷凝器的冷却水消耗量也将成比例下降。

三、蒸发系统及蒸发作业流程的特点

蒸发系统：我国氧化铝厂母液的蒸发一般采用的是蒸发器多效蒸

发系统。国外多采用升膜式蒸发器，目前又趋于降膜式蒸发器。蒸发

母液的另一种近代蒸发系统是多级闪急蒸发，这种系统所根据的原理

和铝土矿高压溶出的逆流式热回收以及和铝酸钠溶液的自蒸发冷却

相同。

介绍课本12-1闪急蒸发式蒸发器组流程。

我国氧化铝厂现采用外加热式自然循环蒸发器蒸发种分母液。而

碳分母液则用标准式蒸发器，一般都是采用三效真空蒸发系统。也准

备采用外热式强制循环蒸发器三效蒸发器组与三级闪急蒸发相结合 的新系统。

2、蒸发作业的特点：

根据蒸发器中蒸汽和溶液的流向不同，可分为顺流、逆流和错流

三种不同的作业流程。有如下的特点：

（1）顺流流程：即加热蒸汽和待蒸发母液的流动方向一致。优点：

过热的母液在蒸发器里自蒸发，强化了沸腾的热交换，加热蒸汽比逆

流流程少。顺流作业由于后一效蒸发室内的压力较前一效的低，故可

借助于压力差来完成各效溶液的输送，不需要用泵，可节省动力费用。

（2）逆流流程：即加热蒸汽和待蒸发母液的流动方向相反。优点：

溶液温度随温度升高而升高，这就保证了较高的传热强度。溶液中氧

化铝和苛性碱浓度的增加，提高了二氧化硅的溶解度，而温度升高，则降低二氧化硅溶解度。故可消除前几效的含水铝硅酸钠结垢。

第二节 种分母液的蒸发

种分母液的溶剂是水，溶质含有氧化铝、苛性钠以及杂质碳酸钠、硫酸钠、氧化硅、有机物等。我国氧铝厂，种分母液的蒸发多采用外

加热自然循环蒸发器，三效真空蒸发系统。其杂质结晶采用沉降槽和

过滤机串联作业进行分离。

一、外加热式自然循环蒸发器的构造

如课本图12-3所示。

1、加热室

是蒸发器的主要组成部分，它是由若干条钢管组成，加热面积为

1100平方米。由于加热管较长，溶液便可获得较大的循环速度。

加热室的上、下封头均设置有导流板，起着导流的作用，其目的

是减少溶液的阻力损失，有利于循环速度的提高。加热室有四个蒸汽

进口，凝结水排出口和不凝性气体排出口等。蒸汽进口一般均采用切

线方向进汽，这样可以减少阻力损失，同时使蒸汽分布均匀，有利于

提高传热效率。

加热室是完成热交换的场所，用来加热的蒸汽能通过加热管传给

管内的溶液。

加热蒸汽自身放出潜热冷凝成水，而溶液便得到热能而汽化蒸

发，完成整个热交换过程。

2、沸腾室

是由钢板焊制而成的圆筒。溶液在沸腾室内沸腾而蒸发。顶部，二次蒸汽出口处设有雾沫分离器。作用是使二次蒸汽在排出之前将含

碱液滴加以回收。

沸腾室的器壁上，装有窥视目镜，便于操作人员观察室内的液面

和沸腾情况。

3、循环管

为了使溶液在蒸发器内进行多次循环，在沸腾室的下部与加热室

下部之间设有循环管。溶液由循环管加入，经加热室加热后从连通管

进入沸腾室蒸发。除部分溶液出料外，绝大多数溶液从此管返回加热

室，再次循环。这样就构成了外加热式自然循环蒸发器的溶液循环路

线：溶液从循环管加入到加热室，到连通管，到沸腾室，然后到循环

管。

二、外加热式自然循环蒸发器的作业流程

流程图如课本图12-4，种分来料进原液槽，用原液泵送到1号、2号预热器，经预热后的溶液进入Ⅱ效蒸发器，从Ⅱ效出料自压至Ⅲ

效蒸发，由Ⅲ效出料的中间液用中间泵送到3号、4号预热器提温后

进入Ⅰ效蒸发器进行浓缩。由Ⅰ效出料至自蒸发器进行自蒸发，然后

从自蒸发器自压至沉降槽，经一定时间后到Ⅲ →Ⅰ→Ⅱ流程。

三、技术条件的控制

1、技术条件及产品质量指标

（1）新蒸汽使用压力不大于5公斤／厘米2.（2）末效真空不低于600毫米汞柱。

（3）

一、二效液面控制在第一目镜的一半处，沸腾液而不得超过第

三目镜，三效看到循环液面即可。

（4）循环上水温度：冬季不高于28度，夏季不高于35度，下水温

度不高于60度。

（5）新蒸汽的凝结水含碱量不大于0.01克／升，二次蒸汽凝结水含

碱量不大于0.03克／升.（6）水冷器循环上、下水含碱差不大于0.05克／升.（7）蒸发母液苛性碱浓度稳定在280-300克／升.以上种分母液蒸发 的技术条件，不同的氧化铝厂控制的指标不完全相同。

2、技术条件的控制

（1）使用汽压的控制

在蒸发过程中，新蒸汽的加入是蒸发作业的基本条件之一，使用

汽压越高，有效温度越磊，蒸发效率越高。在使用汽压和水冷器一定

真空度下，蒸发器组的总温差是一定的。使用汽压不能无限制地提高。

使用汽压与蒸汽在加热室中的传热速度有关，传热速度的快慢取决于

蒸汽与溶液间的温差和加热管之结垢。当溶液的浓度控制在一定值

时，汽室压力便不再升高。但随着过程的不断进行，演播室压力又逐

渐地启动上升到某一规定值时，这就是说明加热管内的结垢已达到了

严重的程度，此时便应停车洗罐。

（2）真空的调节

在多效真空蒸发过程中，系统中保持一定的真空，作用在于降低

溶液的沸点，以保持一定的有效温差，并使二次蒸汽能充分地利用和

顺利地排除。

真空度突然降低的主要有：真空泵不正常或是突然跳闸。水冷器 的循环上水不足或是突然停水。使用汽压突然升高，或机组出现漏真

空的地方。凝结水泵出问题，汽室积水过多等。当发现真空突然降低

时，操作者务必找出原因，及时处理，使真空稳定，保证蒸发作业的

顺利进行。

（3）液面的控制

一般控制在第一目镜的一半处。保持操作液面是蒸发器组正常运

转的标志。液面的控制，可用进、出料量来调节。当调节某一效液面

时，应注意其它各效液面的变化。

（4）浓度的控制

在实际操作中，一般可通过调节使用汽压和调整进、出料量来控

制出料浓度。

（5）水冷器温度的控制

在操作中，通常是调节上水的水量和上水水温来控制水冷器的出

口水温。

（6）凝结水及不凝性气体的排除

从上述的各控制可看出，稳定各技术条件的操作是特别重要的，是正常作业的根本保证。在操作时要做到五稳定，即汽压、真空、液

面、浓度和出口水温，是蒸发器组操作的关键。

四、结晶分离系统

种分母液在蒸发过程中结晶析出的碳酸钠和硫酸钠以及附着在

结晶表面上的有机物，需从蒸发母液中分离出来。得到合格的种分母

液。分离过程多采用沉降槽和过滤机串联作业。过滤分离越彻底越好。

课堂小结 课后作业

第三节 碳分母液的蒸发

教学目的：

1、了解标准蒸发器的构造。

2、掌握蒸发器的作业流程和技术条件。

3、了解蒸发器结垢原因及影响。

4、知道蒸发器结垢是如何清除的。

5、了解一水碳酸钠的苛化原理及影响因素。

6、知道一水碳酸钠苛化生产工艺流程及条件。

教学重点：

2、4

教学难点：5

教学方式：讲解、提问、练习、作业等结合

课时安排：2课时

教学过程：

复习引入

我国烧结法氧化铝厂，目前采用标准蒸发器三效真空蒸发系统进

行碳分母液的蒸发。

一、标准蒸发器的构造

又叫做中央循环管式蒸发器，有带搅拌和自然循环的两种。带搅

拌的标准蒸发器如课本图12-5所示。

标准蒸发器由加热室、沸腾室、雾沫分离器以及搅拌装置所组成。

由于标准蒸发器加热管短，单靠自然循环速度太慢。另一方面蒸

发的物料是碳分母液，所含的碳酸钠结晶较多，容易堵塞出料口，加

此，搅拌的作用，不仅可以强制溶液的循环，提高蒸发效率，而且可

以防止出料口堵塞，有利于蒸发作业的顺利进行。

二、标准蒸发器的作业流程和技术条件

1、作业流程

标准蒸发器三效顺流作业的流程如图12-6所示。在生产上采用

顺流Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ、错流Ⅲ→Ⅰ→Ⅱ和Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅰ三种流程轮换操

作，每八小时倒流程一次。

2、技术条件及技术指标

如课本191页，不同的厂控制的不完全相同。控制操作与外加热

式自然循环蒸发器大同小异。

第四节 蒸发器结垢的生成及清除

一、结垢的生成

在母液蒸发过程中易形成结垢的溶质主要是碳酸钠、硫酸钠和氧

化硅。因为它们在蒸发过程中会有不现程度的结晶析出，有的附着在

加热管壁而形成结垢。

在拜耳法生产中，铝酸钠溶液中的碳酸钠是逐渐积累的。碳酸钠

在母液中的溶解度随温度升高而增加，温度低，析出碳酸钠多。因此，用外热式自然循环蒸发器蒸发种分母液时，为了减轻碳酸钠结垢，不

宜采用顺流作业。

温度对硫酸钠的溶解度的影响与碳酸钠相同。升高温度使溶解度

增加。在蒸发过程中，还能形成一种水溶性复盐碳钠矾的物质，它往

往和铝硅酸钠一起析出在加热管壁上形成致密的结垢，恶化传热过

程。

综上所述，在温度较高的出料易产生碳酸钠和硫酸钠的结垢，而

高温低浓度那一效加热管硅渣结垢最为严重。加此在生产过程中应尽

量避免此种流程的操作。

二、结垢对蒸发过程的影响

蒸发是热能传递的过程，根据传热方程式可知，单位时间的传热

量与传热系数、传热面积及有效温差成正比。由于蒸发器加热管内的

结垢是热的不良导体，结垢的生成，会大大地降低传热系数。结垢的

生成，一方面减少了单位时间内的传热量，降低了蒸发效率，另一方

面由于结垢速度快，清垢周期短，导致设备运转率的降低。

三、结垢的清除

为了保持蒸发器具有良好的传热性能和较高产能，对蒸发器加热

管表面的结垢必须及时进行定期清除。在保证有较高的蒸发效率的前

提下，清垢周期越长，设备运转效率越高。

清除蒸发器结垢的方法有：

1、倒流程

2、水煮

3、硫酸洗罐

近年来，国外氧化铝厂中采用高压水射流装置清理结垢，取得良

好效果。

氧化铝生产中蒸发器结垢的清除工作是相当繁重的。特别是对于

铝硅酸钠结垢的清除更是如此。为此，防止或减轻蒸发器的结垢就更

为重要。

第五节 一水碳酸钠的苛化回收 一、一水碳酸钠的苛化原理及影响因素

拜耳法生产过程的苛性碱，由于在浸出过程中生产反苛化作用以

及铝酸钠溶液吸收空气中二氧化碳有约3%左右转变为碳酸碱，这些碳

酸碱在蒸发过程中以固相一水碳酸钠析出。为减少苛性碱的消耗，将

析出的碳酸钠进行一定的处理，以回收苛性碱。

拜耳法生产回收苛性碱用石灰苛化法。原理是，将一水碳酸钠溶

解，然后加入石灰乳，使之发生如下的反应：

碳酸钠转变为氢氧化钠的转化率，即苛化率，我们要求越高越好。

要获得高的苛化率，苛化反应必须在较低的浓度下进行。

在原始溶液中碳酸钠含量越高，苛化效率越低，即在苛性化后溶

液中苛性钠相对含量越少。故工业上用石灰来苛化碳酸钠溶液时，都

是采用低浓度的溶液，经蒸浓后再送去配料。

为了提高苛化效率，可以配入过量的石灰，但石灰配入量不宜太

多。二、一水碳酸钠苛化生产工艺流程及条件

苛化流程为：先将碱粉用热水溶化，碱水与蒸发后所析出结晶碱

一起送化灰机与石灰一同消化，消化后碱水灰乳送苛化桶苛化，苛化

浆液沉降分离，溢流液送蒸发蒸浓，使浓度满足生产要求。苛化渣浆

经过滤，滤渣送往赤泥沉降洗涤系统，滤液返回苛化浆澄清桶。

条件：如课本196页。

课堂小结

课后作业

第十三章 氧化铝生产的消耗及成本

教学目的：

1、了解氧化铝生产成本的构成有哪些。

2、掌握氧化铝总回收率和碱耗。

3、了解氧化铝生产的工序物料流量及氧化铝单耗。

教学重点：1

教学难点：2

教学方式：讲解、提问、练习、作业等结合

课时安排：2课时

教学过程：

复习引入

第一节 氧化铝总回收率和碱耗

一、氧化铝总回收率

是指产出氧化铝中含氧化铝量，占消耗物料中含氧化铝量的百分

比。它反映冶炼过程中，氧化铝的回收程度。计算公式如下：

总回收率越高，一吨氧化铝所耗用的铝土矿数量就越少。构成成

本的主要单耗指标也都随之降低。

氧化铝的回收率也可用下面的公式表示，由上式可看出，氧化铝回收率越高，则氧化铝的损失就越低，原

料被利用得就越充分。

氧化铝的损失分为化学损失与机械损失。所谓化学损失是指铝土

矿溶出时未发生化学反应的氧化铝损失，或熟料溶出时溶液中部分氧

化铝转入赤泥的二次反应损失等，称之为弃赤泥带走的不溶性的氧化

铝损失。

属于机械损失的则包括弃赤泥附液损失、窑气、分解槽、碳酸化

槽和其它的损失等。

氧化铝的化学损失占总损失的比例：烧结法为55-65%而混联法为

55-60%。

二、氧化铝生产中的碱耗

是指每生产一吨成品氧化铝所耗用的纯碱或苛性碱数量。以公斤

／吨-氧化铝NaCO3或 表示。我国烧结法生产氧化铝

碱耗一般为。而混联法碱耗较低。拜耳法的碱耗最低。

碱损失分为化学损失与机械损失。弃赤泥带走的不溶性的碱损

失，属于化学损失。机械损失包括赤泥附液损失，窑灰烟尘带碱以及

其他生产工序的机械损失。氢氧化铝所带走的碱包括可洗碱和不可洗

碱，计算时单独列为一项。各项的碱损失通常以NaO的形式来计算，然后再换算成纯碱。烧结法或混联法生产氧化铝，碱耗计算步骤如下：

第二节 氧化铝生产的工序物料流量及氧化铝单耗

一、氧化铝生产工序的物料流量

氧化铝生产流程长，物料流量大。详见表13-4.二、氧化铝主要单耗

每吨氧化铝的辅助材料、燃料和动力消耗详见表13-5.第三节 氧化铝生产成本的构成

氧化铝生产成本一般由原料、主要材料、辅助材料、燃料、动力、工资、管理费用及消售费用等构成。设备折旧与维修费用包括在车间

管理费之中。

燃料动力费用在氧化铝车间成本中所占比例最大，烧结法尤其突

出。在烧结法中，烧结过程的加工费用几乎占全部加工费用的的40%。

在联合法中，以抽取同样数量氢氧化铝而论，烧结法的加工费相当于

拜耳法加工费用的183%。但是烧结法系统提供了拜耳法系统所需要的

碱，而且熟料的铝硅比仅2.4左右。在比较加工费用时，这些都是不

利于烧结法的因素。

课堂小结

课后作业

第十四章 氧化铝生产的环境保护与原料的综合利用

教学目的：

1、了解氧化铝厂的环境保护。

2、了解赤泥的综合利用。

教学及难点：2

教学方式：讲解、提问、练习、作业等结合

课时安排：2课时

教学过程：

复习引入

第一节 氧化铝厂的环境保护

氧化铝生产的环境保护问题，从氧化铝厂本身来看主要危害只有

物料粉尘，溶液的跑冒滴漏，噪音、蒸汽及烟气挟带等。但由于近代

生产技术的发达，氧化铝厂本身的环境保护问题还是比较容易解决 的。氧化铝生产影响环境比较大的方面是矿区处置、污水和赤泥处置

三大问题。

铝土矿的开采主要是露天采矿，矿床的大小，深度、硬度和位置 的变化很大，碱用采矿对环境的影响也不一样。近年来各铝土矿的主

权国对矿区回填、地面平整，表土复原，造地还国和植树再生等方面

都提高了要求。

氧化铝生产需要大量工业用水，同时产生大量含碱和含量其它污

染物的废气，其废水若不加限制的向外排放，引起大面积水系的污染

和土地盐碱化。这些废水若不回收利用，氧化铝生产的新水供应也将

造成困难。因此很多氧化铝厂在废水处理储存和循环利用方面做了很

多工作。如冷却用水循环使用，冲洗设备和地面的污水均应返回工艺

系统，加强生产管理，防止跑冒滴漏。

氧化铝生产将排出大量含碱赤泥浆，拜耳法赤泥产出率最少。赤

泥的综合利用问题是解决铝氧生产最大的污染源的主要问题。虽然有

不少途径回收赤泥，但于赤泥量很大，含水率太高，粒度很细等，至

今拜耳法赤泥仍不能大量利用，它仍是氧化铝生产一个值得研究的问

题。

因此，氧化铝厂的设计、建设、生产过程中，必须十分重视环境

保护问题，避免污染环境，并努力实现三废的充分利用，变废为宝。

第二节 赤泥的综合利用

由于矿石的成分和生产氧化铝所用的方法不同，赤泥的化学和矿

物组成差别很大，其用途也各不相同。

目前国内外提出的综合利用赤泥的途径，归结起来有以下几个方

面：

1、回收赤泥中的有用成分。

2、利用赤泥生产水泥及其它建筑材料，这是大量利用赤泥的主

要途径。

3、用做肥料、土壤改良剂、脱硫剂、净水剂等。

本节主要详细介绍烧结法赤泥生产硅酸盐水泥工艺。赤泥生产硅

酸盐水泥是我国烧结法氧化铝厂1958年研究成功的，现已发展成年

产110万吨水泥和能生产多品种水泥的大型水泥厂，我国联合法氧化

铝厂的水泥厂也早已投产。

一、普通硅酸盐水泥的成分、性质和用途

水泥是建筑工程中常用的建筑材料。普通硅酸盐水泥也称普通水

泥，它是以硅酸盐水泥熟料加入适量的石膏及水硬性混合材料，共同

粉磨成细粉的水硬性胶凝材料。

水泥熟料的主要化学成分有：。它们

在高温下发生反应，生成大量的水硬性矿物组分，其中起决定作用的

是硅酸三钙，硅酸二钙，铝酸三钙和铁铝酸四钙四种矿物。

铝酸三钙和铁铝酸四钙在硅酸盐水泥熟料中统称为熔媒矿物，它

们的总含量约占20-24%，其中铝酸三钙一般在6-11%。

熟料中还会含有有害成分氧化镁等。

普通水泥由熟料、石膏和混合材料组成。其中含有相当数量的硅

酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙及铁铝四钙，所以它具有加水后发生化

学变化，产出新的水化物，进而凝结感化，发挥强度，以及一定的抵

抗水的侵蚀能力等性质。此外，水泥、石子和砂加水混合后成为流动

性很大的浆体，可以预制成型，水泥建筑物还具有一定的抗冻性的抗

渗透性。所以普通水泥广泛地用作农用、水利工程、造船、厂房等制

品。

二、硅酸盐水泥的质量标准

水泥有多种标号。标号越高，强度越大。水泥的物理性质、化学

成分应符合规定：

1、细度 4900孔／厘米2

2、凝结时间 初凝不早于45分钟，终凝不迟于12小时

3、体积安定性 蒸煮后体积变化均匀

4、化学成分 烧失量不超过5%，熟料含氧化镁不超过4.5%、水泥

中三氧化硫含量不超过3%。

三、赤泥生产硅酸泥水泥

碱---石灰烧结法赤泥中，含有大量的 等

成分，因而可以利用赤泥来生产水泥。

利用赤泥生产水泥与普通水泥厂的生产工艺流程和技术条件基

本相同。将氧化铝厂排出的赤泥先经真空过滤机过滤，以降低赤泥浆 的水分，然后按水泥配料比配入石灰石和砂岩磨制成生料浆。经调配

合格的生料浆送回转窑煅烧成水泥熟料。按普通硅酸盐水泥的技术条

件配以一定的混合材和石膏再经球磨机磨制成水泥产品。利用 赤泥

生产硅酸盐水泥流程图如课本图14-1所示。

课堂小结

课后作业

第三节 镓的回收

教学目的：

1、了解镓的性质和用途。

2、了解镓的生产方法。

3、了解如何从母液中回收镓

教学重点：3

教学难点：3

教学方式：讲解、提问、练习、作业等结合

课时安排：1课时

教学过程：

复习引入

一、镓的性质和用途

镓属于稀散元素，在自然界中是以类质同晶混合物状态存在于

铝、锌、镉等的矿物中。铝土矿中一般含镓0.01-0.001%。镓是一种

柔软的银白色金属，具有良好的反光性。化学性质与铝、铟相似，在

热空气中能氧化形成氧化膜，能溶于氢氧化钠、氢氟酸、硫酸和盐酸，能与卤素化合。

镓本身的用途远没有铝的用途广泛。但镓的化合物：砷化镓、磷

化镓、锑化镓等用于抽取半导体的材料，广泛应用于信息放大器件，微波器及激光雷达的元件，镓还用于配制低熔点合金、高强度合金和

用作原子能工业的载热休，用于电学源材料及制造反射镜。

二、镓的生产方法概述

用铝土矿生产氧化铝时，镓自然地富集于循环母液中，从中回收

比较容易，也比较经济。方法有：

1、化学法

2、直接电解法

3、置换法

三、化学法从母液中回收镓

1、碳酸化---石灰法从碳分母液中回收镓

工艺流程如图14-2所示：（1）二次碳酸化分解 将碳分母液通

入二氧化碳气进行彻底碳酸化分解，使溶液中的铝和镓尽可能地完全

沉淀出来。（2）加石灰乳脱铝 二次沉淀中镓的含量仍很低，加石灰

乳脱铝的目的是使二次沉淀中的氧化铝和氧化镓分离，使镓进一步富

集。（3）三次碳酸化分解 分离铝酸钙渣后的溶液通入二氧化碳进

行三次碳酸化分解，其目的是使溶液中的镓完全沉淀析出，制得三次

沉淀。（4）溶解 利用氢氧化钠，硫化钠进行溶解，除铅，达到制得

合格的电解原液的目的。（5）电解提取金属镓 将电解原液盛在塑料

板或玻璃钢制成的电解槽内，以不锈钢制成的阴极和阳极交替排列于

电解槽中，通入直流电进行电解。在阴极上金属镓和氢气，在阳极上

析出氧气。（6）粗镓精制

2、分步碳酸化—溶解法回收镓

分步碳酸化—溶解法回收镓是将二次沉淀物直接溶解到种分母

液中去，便可取得富含镓的溶液。再经分解、溶解、电解便可得到金

属镓。本方法与石灰法比较，主要就是脱铝方法不同，不产生铝酸钙

渣，因而减少了对三氧化二铝生产的影响。流程如图14-3所示。

分步碳酸化—溶解法从种分母液中回收镓技术上是可行的，经济

上是合理的，已通过技术鉴定。

课堂小结

课后作业

第四节 多品种氧化铝

教学目的：

1、了解多品种氧化铝有哪些。

2、了解多品种氧化铝的特性及其制备方法。

教学重点：2

教学难点：2

教学方式：讲解、提问、练习、作业等结合

课时安排：1课时

教学过程：

复习引入

设问：什么是多品种氧化铝？

一、多品种氧化铝概述

为了将电解铝用氧化铝和其它非炼铝用氧化铝相区别，我们将在

晶型结构、化学纯度、外观形状、粒度组成等物化性质上具有特色，因而具有某种特殊用途，而其主要成分（除去附着水、结晶水外）仍

为氧化铝者，叫做多品种氧化铝（或非炼铝用氧化铝）。

发展趋势：近年来国外多品种氧化铝的应用和发展非常迅速。据

国际原铝协会公布的数字，世界每年使用的多品种氧化铝已达230多

万吨，占世界氧化铝总产量的8%左右。生产品种达200多种。随着我

国国民经济的发展，使用多品种氧化铝的部门越来越多。用量也不断

增加，约占氧化铝总产量的15%左右。产品品种已开发30多种。

氧化铝厂具有生产多品种氧化铝的原料和工艺。尤其是烧结法生

产过程中的铝酸钠溶液，做为多品种氧化铝的生产原料，由于有机物

等杂质含量低，易于制得高纯度、高白度的产品，再者高浓度的二氧

化碳气，可以代替化工部门生产催化剂载体原料时必不可的酸、碱、盐等昂贵的化工原料。因此，氧化铝厂大力发展多品种氧化铝的生产

占有很大优势。

二、多品种氧化铝的特性及其制备方法

多品种氧化铝的种类繁多，下面简单介绍我国氧化铝厂生产的几

种产品的主要特性及其用途和制备方法。

1、活性氧化铝

它是一种多孔性、高分散度的固体颗粒物料，有很大的表面积及

其机械强度，其微孔表面具备催化作用所要求的特性。不溶于水及有

机溶剂，但能溶于强酸及强碱液中。无毒、无味、无臭。在空气中能

吸湿，吸水后不胀不裂保持原状，吸水失效后可在180-250度下活化

再生，对二氧化氮、二氧化硫等气体都有吸附作用。

用途：广泛用于饮水除氟，空气净化、绝缘油除酸等。在化工及

石油化工部门中作各类催化剂和催化剂载体。

制备：由氧化铝水合物加热脱水而成。其制备过程一般包括成胶、老

化、分离洗涤、干燥成型和活化焙烧等工艺过程。用工业氢氧化铝直

接抽取粒状活性氧化铝，目前尚有困难，一是活性差，二是造粒困难。

2、拟薄水铝石

是一种结晶不够完整的一水炊铝石类型，故称假一水铝石。孔容

大，比表面高，胶溶性能好。具有触变性凝胶的特点。其三水氧化铝

含量仅在1-2%左右。目前国内已大量用作新型催化剂的原料。也可作

活性氧化铝的原料。

制备：我国烧结法氧化铝厂，在制取作粘结剂的拟薄水铝石时，也用工业铝酸钠溶液为原料，用石灰炉高浓度二氧化碳气作沉淀剂，在低温、低浓度和快速通气彻底碳酸化条件下中和成胶。工艺流程：

首先将工业铝酸钠溶液按条件冲稀，冷却经过滤净化除去杂质后，送

成胶反应器进行碳酸化分解成胶。其沉淀产物加温老化一定时间，然

后，压滤分离并洗涤。得到湿的拟薄水铝石产品可直接包装为成品。

或经烘干，磨细后包装作成品。洗液用作冲稀液。母液和剩余洗涤可

返回氧化铝生产流程。

3、氢氧化铝牙膏摩擦剂

氢氧化铝牙膏摩擦剂具有白度高、粒度细，性能稳定，酸碱度适

中和含重金属，硫、砷等有害物质较低的特性。一般粒度小于320目。

白度大于95%。由于它齿洁力高，适于做药物牙膏的摩擦添加剂。

制取氢氧化铝牙膏摩擦剂是采用种子搅拌分解法生产工艺。此工

艺是以工业铝酸钠溶液为原料，用特殊加工后具有较高活性的晶种进

行低温搅拌分解，制取具有一定粒度的氢氧化铝。分解后的浆液经分

离、洗涤、烘干、粉碎即得成品。母液和洗液返回到工业氧化铝生产

流程中。

4、低钠氧化铝

主要用于电子工业中真空绝缘、高频陶瓷制品及高级耐火材料，刚玉原料、机械密封等。

生产方法是以工业氧化铝加工除钠（软水洗涤）。

5、喷涂氧化铝

用于隔热、防腐、耐磨设备的喷涂材料。生产方法是用三级品氧

化铝为原料，除钠、水选。

6、γ-AL2O3产品用于制药工业，专作VB12的吸附剂，微粒用于

油漆填料。

生产方法是以工业氢氧化铝为原料，经过去钠，活化焙烧制取。

在粒度要求上采用水选、过筛、研磨等工艺处理。

7、超细α-AL2O3微粉

是国防陶瓷的主要原料。生产方法是先将氧化铝加工为低钠氧化

铝，再焙烧，将全部结晶转变为α型，然后长时间研磨、水选、烘干

和过滤。

8、高纯氢氧化铝

主要用于石油、化肥工业中的催化剂和催化载体。生产方法是将

工业铝酸钠溶液进行三次脱硅，碳分、种分混合分解的办法制取符合

质量要求的高纯度氢氧化铝。

9、低铁氢氧化铝

此产品为激光钕玻璃的原料、激光技术要求氢氧化铝中铁、铜含

量越低越好。我们采用生产高纯氢氧化铝的方法，中间对铝酸钠溶液

再加一次脱铁措施进行生产。溶液中氧化铁的存在状态，一般认为是

固态悬浮物。增加过滤介质，添加石灰乳过滤，添加活性物质吸附都

有助于除铁。

课堂小结

课后作业

关于《氧化铝生产工艺》这本书：

研发理念：中国铝土矿广泛分布在山西、河南、贵州和广西等省

份，我们平顶山地区也有优质的铝土矿资源，本课程的研究和学习，就是为了培养具有特色的、为本地区服务的化工中等专业技能型人

才。

内容特点：主要学习河南汇源化工公司（位于河南平顶山地区鲁

山县）化铝生产工艺流程，即拜耳法生产氧化铝和氢氧化铝。

体例创新：该生产工艺能够更加有效地消化低品位矿石，从而全面利用

和保护现有的铝矿资源。而其投资成本较传统的混联法氧化铝生产工艺降低

50%，并可有效防止环境污染。

特色陈述：本书主要介绍氧化铝生产工艺中的拜耳法。从氧化铝 的生产概述开始，分章节、逐渐、系统地学习原料的制备，高压溶出，熟料烧结，熟料溶出，赤泥分离与洗涤，铝酸钠溶液的精制及分解，氢氧化铝焙烧，母液蒸发，氧化铝生产的消耗及成本，最后还学习到

氧化铝生产的环境保护与原料的综合利用。学习时由浅入深，由面到

点，由点到面的进行学习，并且注意培养学习者的环境保护理念、以

及工厂的成本核算理念，树立学习者的主人翁意识与观念。

后续规划与设想：进一步加强与企业的合作办学，真正地做到“请

进来，走出去”。“请进来”是指可聘请企业的技术人员定期或不定期

地到学校为学生和专业课教师讲课。“走出去”是指学生和老师均可

参加定岗实习，学生进一步加深认识，教师真正向“双师型”转变。