氧化铝的基本概念及相关知识[全文5篇]

第一篇：氧化铝的基本概念及相关知识

氧化铝的基本概念及相关知识

Alumina（氧化铝）一词可能来源于Alumen（明矾）而明矾一词最早的文字记载出现在公元前五世纪。纯氧化铝是1746年J.H.波特（Pott）首先从明矾中提取出来的。1786年L.B.莫维约（De Morveau）认为明矾的主要成份是Alumina（矾土），约到1820年英国才将Alum译成Alumina，格来维尔（Grevule）于1799年提出的一种矿物中含有AL2O3成分，称这种矿物为“刚玉”刚玉又称为（α－AL2O3）是唯一一种纯氧化铝天然矿物。

1858年苏打－铝土矿烧结法由（法国）路易.勒萨斯提出，1902年帕卡尔提出了生料配比，使其完善，1868~1892年奥地利化学家K.J.拜耳发明了生产氧化铝的拜耳法，用它处理高品位铝土矿。

每生产一吨金属铝消耗近两吨氧化铝（1.91~1.92吨）我厂2002年1.939吨。我国于1950年开始建设山东铝厂，用碱――石灰烧结法生产氧化铝，该厂于1954年7月1日投产，从此拉开了我国氧化铝工业生产的序幕，继山东铝厂之后，郑州铝厂于1965年、贵州铝厂1978年、山西铝厂1987年，中州铝厂1993年、平果铝厂1995年相继投产。

1、氧化铝的物理化学性质及主要用途

氧化铝是一种白色的结晶体，不溶于水，但可溶于酸和碱溶液，它的碱性和酸性都很弱，是一种典型的两性化学物。

氧化铝主要是供电解炼铝用，（90%以上），但是电子、石油、化工、耐火材料、陶瓷、塑料、纺织、磨料、造纸以及制药等许多部门也需要各种特殊性能的氧化铝和氢氧化铝。并且国内外不少氧化铝厂都重视发展多品种氧化铝生产，例如活性氧化铝、低钠氧化铝、喷涂氧化铝、γ－AL2O3、超α－AL2O3、高纯氧化铝和氢氧化铝，拟薄水铝石以及铝胶等，这些非冶金级的多品种氧化铝占整个氧化铝产量的8~10%左右，品种在200种以上。

2、氧化铝的生产方法分类及细分

氧化铝生产方法分为碱法、酸法、酸碱联合法、热法，其中碱法中包括拜耳法、烧结法、拜－烧联合法

1、串联法、2、并联法、3、混联法。

3、生产氧化铝的铝矿分类，最重要的铝矿资源及衡量标准 铝矿物绝少以纯的状态构成工业矿床，都是与各种脉石矿物共生在一起的。生产氧化铝的矿物有铝土矿、明矾石、霞石、高岭土和粘土等。

其中最重要的铝矿资源是铝土矿，铝土矿是一种主要由三水铝石、一水软铝石和一水硬铝石组成的矿石。

衡量铝土矿质量的最主要标准是氧化铝含量和铝硅比（氧化铝与氧化硅的重量比）此外，铝土矿的质量与氧化铝存在的矿物形态也有很大关系。不同形态的氧化铝及氧化铝水合物在碱和酸中的溶解速度及溶解度是不同的。

三水铝石最易溶，二水软铝石次之，一水硬铝石则最难溶。（其折光率、密度和硬度按下列次序增加：三水铝石＿一水软铝石＿一水硬铝石＿刚玉

4、表征氧化铝物理性质的常用指标及氧化铝按物理性质分类

表征氧化铝的物理性质指标很多，常用的有：粒度、比表面积、磨损指数、堆积密度、安息角、α－AL2O3含量、垂度等。

氧化铝原流动性、粉尘量、保温能力，在冰晶石焰体中的溶解速度和吸附氟化氢的能力等。都取决于上述各项物理性质。

氧化铝按物理性质可分为：砂粉、中间状、面粉状。砂状氧化铝特点：平均粒度组成比较均匀，细粒子和过粗颗粒都少；比表面积大；强度高；流动性好。面粉状氧化铝特点：细粒子含量多，平均粗粒小，比表面积小、强度低，流动性不好，煅烧程度高于砂状氧化铝。

5、与国外相比我国铝土矿的特点。

我国铝土矿的一般特点是高铝、高硅、低镁（除广西平果等少数矿区外），因而我国铝土矿的铝硅比较低，铝硅比多数在4~7 之间，在10以上的优质铝土矿较少。从矿石类型来说，绝大多数为难溶的一水硬铝石，而国外多数铝土矿的硅含量较低，铝硅比较高，铁含量一般也较高，从矿石类型来说，多为易溶的三水铝石，欧洲以一水软铝石居多，前苏联则各类矿石都有。

6、拜耳法、烧结法和联合法优缺点比较

拜耳法流程简单，能耗低，产品质量好，处理优质铝土矿时产品成本最低，但随着矿石铝硅比降低，氧化铝回收率下降，碱耗上升，成本增加。因此拜耳法只局限于处理优质铝土矿，其A/S 应在10以上。

此外，拜耳法需要消耗价格比较昂贵的苛性碱。烧结法流程比较复杂，能耗大，单位产品的投资和成本较高，产品质量一般不如拜耳法，但烧结法能有效地处理铝硅比低的高硅铝土矿，而且所消耗的是价格相对较低的碳酸钠。

对中等品位的铝土矿来说，采用拜耳法和烧结法的联合生产流程，可以兼收两种方法的优点，取得较 的拜耳法或烧结法更好的经济效果，同时使铝土矿资源得到更充分的利用。

7、我厂氧化铝生产的工艺流程及其特点。

我厂生产氧化铝采用拜耳法－混联法生产工艺（即小拜耳法部分外排和原混联法生产工艺）其主要特点是：

⑴ 拜耳法赤泥经洗涤和过滤脱水后，一部分直接外排赤泥大坝，一部分用烧结法回收其中氧化铝和氧化钠。

⑵ 结法除处理拜耳法赤泥外，还处理相当数量的中高铝土矿。

⑶ 以廉价的苏打加入烧结法以补偿生产过程的碱人。（根据生产需要有时也补入适量液体碱）。

⑷ 烧结法粗液脱硅的种子取自拜耳法的赤泥浆（分离底流）脱硅后的硅渣经硅渣过滤过滤后，用于烧结法配料。

⑸ 烧结法精液一部分送入种分系统补碱，一部分供碳酸化分解，形成AL(OH)3进入种分槽作活性精种，8、铝酸钠溶液的稳定性通常是指从过饱和溶液开始分解析出氢氧化铝所需时间的长短。

影响工业铝酸钠溶液的稳定性主要因素有：

1、溶液的苛性比值比值

在任何温度下提高工业铝酸钠溶液的都可使溶液的稳定性提高（超高氧化铝浓度的溶液例外）。

2、溶液的温度

3、当铝酸钠溶液的浓度和苛性比值相同时，溶液的稳定性随着温度的降低而下降，直至温度降低到30℃为止，温度低于30℃时，溶液又变得比较稳定。

4、溶液的氧化铝浓度

5、在一定温度下，苛性比值相同的铝酸钠溶液，氧化铝浓度低或高时，溶液具有很高的稳定性，而中等浓度（氧化铝浓度为70~200g/l）的浓度稳定性较小。

6、溶液中的杂质

7、工业铝酸钠溶液浓度中，溶解的杂质SiO3Na2O3NaSO4.NaS以及有机物都不同程度的使溶液的稳定性增高。

9、氧化铝生产氧化硅造成的危害有哪些。

氧化硅是铝土矿中常有的主要杂质，它与碱溶液反应成为含水铝硅酸钠而析出，生产上将含水铝硅酸钠称为钠硅渣，氧化铝生产中固生成钠硅渣而造成的危害包括：

1、引起AL2O3和N2aO的损失。

2、钠硅渣进入氢氧化铝后，降低成品质量。

3、在生产设备和管道上，特别是在换热器表面上析出成为结垢，使传热系数大幅度降低，增加能耗和清理工作量。

4、大量钠硅渣的生成增大赤泥量，并且可能成为极分散的细悬浮体，极不利于赤泥的分离和洗涤。

10、拜耳法原矿浆中配入石灰的目的。

在一水硬铝石型铝土矿中，氧化钛呈凝胶状把氧化铝包惠着。在没有添加石灰的情况下，氧化钛与碱作用生成致密的钛酸钠薄膜，阻碍一水硬铝石的溶出。加入适量石灰后，1、氧化钛与氧化钙作用生成不溶解的钛酸钙，钛酸钙结晶粗大松脆，在搅拌时容易脱落，可使氧化铝溶出不受影响，加快氧化铝的溶解速度。

2、能消除氧化钛与苛性碱作用生成钛酸钠所造成的碱损失，降低碱耗。

3、减轻加热设备表面上的结垢现象。

4、相对改善赤泥沉降性能，减少了赤泥的比表面，赤泥的沉降性能有所改善。

5、起到消除杂质的作用。添加CaO后，可以使铝酸钠溶液中钒酸根、铬酸根、氟离子转变为相应的钙盐进入赤泥，降低它们在溶液中的积累浓度。并且CaO使有机物中草酸根成草酸钙析出也是有利的。

11、影响铝土矿溶出过程的因素

1、铝土矿的矿物组成及结构；

2、矿浆的磨细程度；

3、溶出温度及时间；

4、循环母液苛性碱浓度

5、配料分子比（即预期溶出液的苛性比值）

6、矿浆搅拌强度；

7、添加剂作用。（石灰）

12、评价高压溶出过程的质量指标和决定因素。衡量溶出质量的指标主要是溶出率和溶出苛性比值。溶出质量指标好坏主要取决于溶出设备。现场技术操作水平和配料的精、准程度。

13、比较高压溶出器机组和管道化溶出机组优缺点直接加热高压溶出设备流程的优点 是：

1、用蒸气直接加热，碱浓度被蒸气冷凝水冲淡，大大增加了蒸浓循环母液的蒸气消耗。

2、原矿浆预热温度与溶出温度相差很大，增大了溶出的新蒸气消耗和矿浆冲淡程度；

3、一次蒸气热利用率低，也增大了溶出的新蒸气消耗。

管道化溶出设备有以下几个优点：

1、管道化可获得高的氧化铝 和低的溶出苛性比值，因而可以强化整个拜耳法生产过程；

2、管道化溶出操作温度高，并且管内矿浆流动处于紊流状态，搅拌强烈，因而可以加速反应，缩短溶出过程。

3、高温、高压溶出允许用低浓度的循环母液，且碱溶液不会被蒸气冷凝水冲淡，因此分解母液可以不经蒸发或稍加蒸发，大大降低了蒸发汽耗；

4、二次蒸气热利用率高，溶出新蒸气消耗降低。

14、有机物的危害及清除的基本方法

拜耳法溶液中有机物数量达到一定程度后，造成许多生产问题并降低溶液的产出率。有机物带来的危害饮用氧化铝产量的降低，使AL(OH)3颗粒过细，氧化铝中杂质含量高，使溶液和AL(OH)3带色，降低赤泥沉降速度，由于钠有机化合物的形成而损失碱，提高溶液的密度，粒度、沸点和使溶液起泡。清除有机物的基本方法:

1、鼓入空气并提高温度以加强其氧化和分解；

2、向蒸发母液中添加适量石灰吸附，有机碳和适度降低；

3、向蒸发母液中添加草酸钠晶种，使有机物结晶析出；

4、将母液蒸发使之析出一水碳酸钠结晶，则有机物被吸附带出，然后经火煅烧除去。我国氧化铝一般采用此法煅烧后去。

5、通过向低浓度洗液中添加石灰乳（添加石灰10~12kg）排除草酸钠。

6、蒸发氢氧化铝洗液排除流程中草酸钠

7、向铝酸钠溶液中添加MgSO4除草酸钠

8、向铝酸钠溶液中添加草酸钙排除草酸钠。

8、用二氧化锰从拜耳法种分母液中除去有机物。

10、日本的C.SoTo提出一种新的工艺方法来除去拜耳法溶液中有机物，他认为其他的除有机物的方法只能排除草酸钠和碳酸钠而不能清除有机钠盐，所以拜耳法中的有机钠盐仍不断积聚，他提出将氢氧化铝与拜耳法母液充分混合，使混合料浆浓缩，并在130℃下干燥，再经高温煅烧使其中杂质分解，并生成固体铝酸钠，就可有效的排除流程中有机物，这种方法可有效地排除有机钠盐和与有机钠盐在一起的一些杂质，还可以同时排除草酸钠和碳酸钠。煅烧温度越高（1200℃）时间越长，有机物排除的效果就越好。

15、氧化铝生产中常说的“结疤”是如何形成的通过氧化铝厂高压溶出、脱硅、种分和蒸发工序结疤的化学成份的特点及主要清除手段。

在氧化铝生产中，有不少物质是过饱和存在于溶液之中，这些溶解度很小的化合物不稳定，会不断从溶液中析出，在溶器表面结晶，这就成为湿法生产设备结垢的原因，结疤在生产中又被成为结疤。

在氧化铝生产中想在加热器表面上不生成结疤是不可能的，只有设法减少结疤的生成速度，延长清理周期和改变结疤成分，以利于清理，这就出现了两个环节，结疤和防止结疤的清除。结疤的防止手段有：

1、原矿浆预脱硅：原矿浆预脱硅就是将原矿浆在送入预热系统之前，先在常压下与铝酸钠溶液反应。让矿石中SiO2生成水合铝硅酸钠析出，而不在加热器面上析出，从而有效的防止结疤。

2、分段保温法：在矿浆中结疤物最容易析出的温度区间设置脱疤罐，能够有效的减轻加热面上的结疤。为了实现分段保温法，只需在热交换器之间连接一个容器——脱疤罐，在这个容器中，料浆不加热，也无机械搅拌装置，矿浆的流动速度以不产生沉淀为限，一般是预热管内矿浆流速的1/16~1/20。

3、添加晶种：矿浆在进入预热器之前，添加与结疤物质成分相同的晶种，使其在晶种表面上优先析出并进入料流，可以降低换热表面的结疤速度。

4、添加剂：添加适量的石灰和铁绿泥石可降低结疤速度。

5、双流法：一般采用双流法是把循环碱掖分成两部分，80%~85%的碱液加热，而15%~20%的碱液与铝土矿一起湿磨不加热，两股料流合并达到溶出温度，进行溶出。

从防止结疤角度来说，采用双流法是有效的。循环碱液加热时生成的硅渣结疤，也很容易用酸清洗。

用双流法处理三水铝石型或一水软铝石型铝土矿，在工业上普遍采用，但处理我国一水硬铝石型铝土矿，尚要解决以下问题：

1、由于碱液加热温度高，在280℃时一般钢材就严重腐蚀，必须用昂贵的镍合金材料。

2、由于一水硬铝石型铝土矿硬度大，输送高固含矿浆磨损严重，这就对泵和管道提出更高的要求。

3、与单流相比，操作复杂，投资大。

6、换热器结构及表面处理。

采用大直径管或预热器，能减少结疤速度；使换热表面光洁或用抗粘材料处理制造，阻止结疤物质在其上面附着，能防止结疤。

7、磁场处理

用磁场处理含硅渣的铝酸钠溶液，可以使部分硅渣以水合铝硅酸钠结晶析出，避免在换热器表面上结疤。析出水合铝硅酸数量与磁场强度，溶液中温度成正比。

165~170℃是个分界线，经过磁场处理的矿浆，低于这个温度，结疤比未经过磁场处理的重；而高于这个温度，结疤则较轻，采用经过磁场处理生成的结疤，与换热器结合不牢，此处赤泥中小于56kn粒子增加，使其沉降速度降低27~45%。

8、电场处理

由于铝硅酸盐带负电，当将换热表面阴极极化，可便这类物质结疤厚度减少1/2~3/4，而且生成的结疤气孔率大，与器壁表面结合不牢。

9、超声波处理

用超声波直接处理，会使换热表面上结疤加重，若用超声波作用换热表面，可使结疤速度减少一半。结疤的清除方法

1、机械清除法A、铣刀用风动装置经软管驱动，穿过每根热交换管破碎结疤，然后用水将其中洗掉。B、硬质合金制作的风钻，用风动装置经组装的空心钻杆驱动，空心钻杆内通水，钻头往复运动清除结疤。C、用风镐气动振打热交换管中的结疤。机械清除法一般用清除大面积设备中的结疤，用于清除热交换管中的结疤比较彻底。

2、流体力学清除法 用特制的喷头喷射出高压水流冲击结疤，能够有效一将其清除。影响水流冲击结疤的主要因素有：A、结疤性质、物质组成。结构、硬度、脆性、气孔、透水性等。B、液压特性：压力、流量、C、技术特性：水流移动速度，喷嘴与物体的距离及相关对角度。

3、化学清除法化学清除法的基本过程是，某些结疤物质先进行全部或部分化学溶解，打碎结疤，随倒流带过碎结疤块，同时要求循环运行中溶剂应具有较高的流速和温度。(碱清除法和酸清除法)。

4、热法 热法是将金属壁或结疤加热，利用二者热膨胀系数不同，而使结疤崩碎脱落。

16、生料浆配制的目的和意义

1、从混联法工艺上讲生料浆配制要消耗大部分拜耳法赤泥，从而更经济的回收其中的氧化铝和氯化钠，别处从某种意义上讲拜耳法生产所有的波动或变化因素都需借熟料烧成前的配料来调正，因此生料浆的配制是最主要最基础的工作。

2、使熟料有较好的化学成分以及能获得高的。

3、使生料浆具有合适的铝桂比和含水率，以适应烧结窑技术规定。

4、配入适量的固定碳，以便在烧结过程中降硫降低熟料含硫量，确保溶出赤泥在沉降槽中的沉降性能。

17、不同生料配比的比较

生料浆配方分为饱和配方（N/R=1，C/S=2）非饱和配方（N/R=1,S/C=2）从理论上讲，在饱和配方的条件下，熟料中的AL2O3能完全转变为可溶性的Na2O.AL2O3.SiO2则都变成2CaO.SiO2这时AL2O3和Na2O.的溶出率应该最高，但是生产实践与科学研究证明，采用非饱和配方时，却可以得到Na2O最高溶出率，而AL2O3的溶出率并不低。

在非饱和配方中，Fe2O3在还原气氛中，有一部分没有参加生成Na2O Fe2O3的反应，所以合理的配方应该是N/R＜1，但必须保证N/R≥1，就能满足全部生成Na2O AL2O3。非饱和配方也有缺点，在烧成中烧结法温度范围变窄，给熟料窑操作带来一定困难，但是非饱和配方比饱和配方能减少碱的单位消耗量，不仅是由于非饱和配方Na2O溶出率有所增加，同时也是由于配入生料中的碱的绝对数量有所减少，相应降低碱耗。

不同配方的比较：

碱比 N/R太低，将有部分AL2O3不能生成Na2O.AL2O3和Na2O，而且烧出熟料硬度大，溶出时难以磨细，使AL2O3、Na2O溶出率降低。

N/R太高，熟料中除生成AL2O3.Na2O和Na2O Fe2O3以外，有剩余的Na2O，将产生以Na2O.CaO.SiO2为主的三元化合物。及少量的Na2O.nAL2O3.m Fe2O3，造成Na2O.AL2O3.的损失。

C/S太低，将有一部分SiO2将与AL2O3和Na2O反应生成3CaO..AL2O3(oh)SiO2.和Na2O AL2O3.1.7SiO2，造成Na2O.AL2O3.的损失。

C/S过高，熟料中有大量游离CaO存在，使熟料性质变坏，溶液与废渣难以分离。若熟料A/S降低，溶出拓渣量增大，溶出过程中AL2O3Na2O的损失也将增大，A/S太低还会使烧结温度降低影响熟料质量。

18、熟料烧结的影响因素

熟料烧结过程的化学反应主要是在固态物质中完成的。生产实践证明，烧结反应在液相（熔融后）出现之前早已进行，而在出现部分液相的情况。

由于参加反应物质要扩散穿过反应物质，才能使固相反应继续进行，因此，固相反应速度取决于化学反应速度（快）和晶体内扩散速度（慢）。影响因素有：

1、温度：固相间的扩散作用随温度的升高而增强。所以在熟料烧成的温度范围内，提高温度有利于固态反应的进行。

2、反应物质的微观结构：晶格本身疏松时，不稳定的及非晶形的物质比晶格致密，管理的物质易于扩散，即反应速度快。

3、反应物质的粒度：粒度小，比表面积大，接触良好，有利于扩散，故固态反应速度与颗粒半径平方成反比。但粒度过细，不仅会增高磨细费用，而且灰尘量增大，消耗高。

4、反应时间：在一定条件下，延长时间，反应程度自然会提高，但窑的规格型号一定，操作条件一定，时间也就一定。

5、矿化：氟化钙（CaF2）加入有助于烧成。

19、多通道

20、结法生料加煤工艺及脱硅原理。

铝矿石、石灰石、燃料以及生产系统积累的硫，在烧结过程中，与Na2W3反应生成NaSO4，NaSO4在生产系统中循环积累，同时使赤泥分离和碱液蒸发困难，并导致碱耗增加。

为了排除硫的危害，为防止硫在流程上的积累，1960年生产上实现了“生料掺煤”这一重大技术改革，有效一抑制了硫的积累。

生料加煤可使烧结过程中Na2SO4最大限度地呈硫化物状态存在，也就是使大部分+

6、+4价硫变为-2价硫化物（FeS.CaS）及SO2从赤泥中排出，降低碱耗，提高了窑产能，改善熟料质量，可磨性好，改善了赤泥沉降性能，提高了净溶出率（化学反应式略）。

21、烧结法二次反应及抑制措施

熟料溶出时，氧化铝和氧化钠进入饱和后（固体铝酸钠溶解），由于一系列的反应而又重新进入固相这些引起氧化铝和氧化钠进入固相的反应，叫做二次反应（副反应）由此而引起的氧化铝和氯化钠的损失，叫做二次反应损失。

引起二次反应损失的原因，主要是原硅酸钙被氢氧化钠中、碳酸钠所分解，分解产物硅酸钠和氢氧化钙又与铝酸钠作用，使氧化铝和氧化钠损失于赤泥中。因此原硅酸钠是导致二闪反应的根源，原硅酸钙的水化反应及原硅酸钙被氧化钠和碳酸钠的分解反应均为二次反应的诱导反应，并且此反应随着溶出温度及苛性碱浓度的提高和溶出时间延长而辊深。影响二次反应的因素

1、熟料的质量和粒度的影响 配制合格的生料浆并在烧结过程中烧成高质量的熟料是保证溶出效果和减少二次反应的前提。熟料在化学成分、物相组成和组织结构上都应该符合一定要求，其中包括熟料AL2O3含量越高越好；可溶性与不溶性物相能够尽量快速分离；原硅酸钙尽可能转变为活性最小的，在溶液中具有最稳定的形态；应具有一定的强度、孔隙度和气孔率。

2、溶出赤泥的粒度的影响

fd2(pp介质)斯托克斯定律：W =

18u介质式中：W－颗粒的自由沉降速度，m/s

d－沉降颗粒的直径；m

ρ－沉降颗粒的密度；kg/m3

ρμ介质－沉降介质的密度；kg/m3 －沉降介质的粘度；kg/s

介质依据其公式，赤泥粒度是影响赤泥分离、洗涤沉降槽产能的关键，赤泥粒度过细（即磨机过磨），不但降低了沉降槽的产能，而且细泥逐级前返，长期排不走，相应延长了细颗粒的停留时间，洗涤效率差，沉速差，甚至有絮状物漂浮，导致赤泥变性。

3、温度的影响

溶出过程温度过于升高使二次反应加剧，溶出放热，若熟料冷却不充分，往往温度过高。但温度也不能太低，过低溶液粘度增大，妨碍赤泥与溶液的分离，增加了原硅酸钙的分解，严重时引起赤泥性质的改变，使生产无法进行。

4、铝酸钠溶液（NaALCO2O4）浓度的影响 依据斯托克斯定律沉降颗粒的密度与沉降的密度差值越小，沉降速度越差，液固分离越困难，越容易使二次反应增大。

5、氧化钠浓度的影响

溶液中苛性碱浓度升高，加快了原硅酸钙的分解，并使CaCO2O2转变成水化石榴石的量增加。

6、碳酸钠浓度的影响

在熟料溶出过程中，Na2CO3与Ca(OH)3进行苛化反应减少了水化石榴石的生成，相应提高了熟料氧化铝净溶，但Na2CO3浓度超过一定限度后反而会原硅酸钙的分解和钠硅渣的析出。

7、溶出时间和在沉降槽中停留时间的影响

缩短细泥在沉降槽中的停留时间以及知优化指标情况下尽量缩短溶出时间是缓解二次反应损失的较好方法。如：二段磨的溶出工艺；新型快速分离过滤设备（旐流器、沉降过滤器、加压过滤机、翻盘过滤机等高效絮凝剂的应用。

8、二次反应抑制的应用

一方面在熟料烧成添加氟化物（CaFe2）使原硅酸钙变成更稳定的形态，另一方面溶液中有机物腐植酸钠、藻肮酸钠的添加相应抑制了原硅酸钙的分解。

9、液量、泥量波动的影响

正常生产中，沉降槽应处于平衡状态下运行，即进出液量和泥量应相等。平衡状态一旦破坏，溢流必然跑浑，且个别泥量增大，两者连锁反应，危及其它沉降槽安全运行。

生产实践中的抑制措施

1、稳定生料浆配制，确保熟料烧成质量是前提

2、精心操作，严格控制 溶出赤泥细度，严防过磨或两级分化。

3、按要求控制各段温度及热水温度

4、加强分离、洗涤槽的操作，要求勤探槽，勤作样。勤分析、勤联系。

5、控制沉降槽进出泥量平衡和后段热水加入量的稳定。

6、定期抽查洗涤各段溶液成分。关键是浮游物和ak的变化，对变化魂飞天外的槽子隔离处理。

7、严格各段絮凝剂质量配制、加入关，使其真正起到絮凝剂作用。

8、杜绝热水含碱，减少外来碱量的进入。

22、赤泥的变性

烧结法赤泥的变性分为赤泥膨胀与粘结，两者对生产危害较大。

一、1、泥的膨胀现象

溶出后的赤泥体积为正常赤泥体积的几倍，赤泥很松软，流动性很差，耙机能切穿赤泥而不能带走赤泥。

2、泥浆沉降性能很差，沉速、沉高、压缩L/S 均有较大异常，向不利于沉降诉方向发展。

3、在显微镜下观察，膨胀赤泥是大块的模糊不清的胶状物质。而未膨胀赤泥基本上是小颗粒结构。

4、在偏光显微镜下，还可以看到膨胀赤泥的胶粒周围有一层透明的薄膜包围着，这可能是

粒子发生水化现象，表面吸附有水化膜所致。

二、赤泥的粘结现象。

赤泥粘结与赤泥膨胀不同，这种赤泥开始时在沉降槽的耜＝耙机、横梁、耙齿刮不着的死角部位积累，以后逐渐凝硬化，并在槽内蔓延、扩张，若处理不及时，整个槽内都是硬泥。

23、絮凝剂的分类、组成及应用。絮凝剂可分为

1、天然高分子絮凝剂，在淀粉的和含淀粉的蛋白质物质。包括马铃薯、玉米粉、红薯粉动物胶等。

2、聚乙酰胺

3、羰基纤维和聚乙烯其乙醇。合成高分子絮凝剂，有离子型（阴阳离子）和非离子型。其主要组成为我厂目前使用聚丙烯酸钠。属于阴离絮凝剂，A－1000，A－2000，雪莲－1，雪莲－12，PAN－1等。

应用中注意事项：

①絮凝剂的制备应注意搅拌强度、搅拌时间、溶解温度和溶液的碱度范围。②絮凝剂的输送。剪切力对高分子絮凝剂的破坏，离心泵输送过程中，絮凝能力降低。

③絮凝剂的浓度和用量 高分子絮凝剂在低浓度时具有较高的，而浓的絮凝剂溶液可使絮凝剂活性降低，且由于粘度太大，难于与赤泥浆混合，从而影响了絮凝剂的效果。

④混合方式，使絮凝剂有效分离，可适度降低搅拌强度。⑤只有在一定进料液固比范围内，絮凝剂效果最隹。

⑥不同的NK浓度范围使用不同的絮凝剂。在反向洗涤的不同阶段，选用不同的聚合物（即随着浆液中碱含量降低而增加聚合物中的丙烯酰爱胺含量）会得到最隹效果。

24、烧结法铝酸钠溶液的脱硅实质、目的与影响因素：

脱硅的实质：在熟料溶出后，粗液中含4－6g/lsio2,这些sio2是不稳定的，分解时大部分折出氢氧化铝，为保证成品质量，必须设置专门的脱硅过程，简而言之一句话，脱硅的实质是使溶液中的SiO2转变为溶解度很小的化合物沉淀析出。脱硅的目的：

1、精液硅量指数越高，碳分时得到的符合质量要求的氢氧化铝越多。

2、减少了整个生产中的物料流量和机械损失

3、减轻了蒸发时的结垢现象。

4、形成粗颗粒结晶沉淀物用利于沉降分离。

影响脱硅的因素：

1、温度压力。温度、压力是影响脱硅速度的重要因素。

铝硅酸钠结合物水解反应加速，而且还可以使聚合离子的反应能力及运动速度增加，因此脱硅反应速度加快，脱硅显著提高，但它对溶液中氧化铝的最终含量却没有影响。

2、铝酸钠溶液浓度

提高溶液浓度，二氧化硅的平衡浓度增设，因而精液脱硅指数降低，即在其它条件一定时，溶液高浓度比低浓度脱硅指数要低。

3、脱硅时间

脱硅随时间的延续而提高，但是随时间的延长，脱硅指数增长较慢，且脱硅率不高。（反应速度与浓度差成正比，越接近二氧化硅浓度中的平衡浓度，浓度差越小，反应越慢）。

4、搅拌强度的影响

在用蒸气直接加热的脱硅中，蒸气不仅作为加热介质，而且起搅拌作用，搅拌作用使种子始终保持悬浮状态，并使溶液浓度均匀，从而有利于脱硅过程的进行。

5、Na2Ok浓度

在AL2O3.浓度、温度一定条件下，SiO2饱和浓度随溶液中NaO2浓度的增大而迅速升高。所以，理论上不希望Na2Ok太高，但Na2Ok的浓度太低，溶液的不稳定性增加，会造成叶滤机布结硬。

6、Na2SO4.Na2CO3.NaCl的影响

铝酸钠溶液中含有Na2SO4.Na2CO3.NaCl盐类时，在脱硅过程中能形成方钠石型化合物，分子式为3(Na2O.AL2O3.2SiO2.2H2O)Na2X.nH2O，它是以钠硅渣为核心结合生成的化合物，它们在铝酸钠溶液中溶解度均小于不结合附加盐类的含水硅酸钠的溶解度，因此，当它们存在时，脱硅效果较好。

7、添加物

铝酸钠溶液的脱硅，包括铝硅酸钠的结晶过程，而结晶的速度又取决于结晶核心的产生和晶体长大的速度。V1＝V2S

V1――结晶析出速度 V2――长大速度 S晶核表面积

a拜耳法赤泥

a1依据结晶学原理，晶形晶格相或相同或相似的晶粒，最容易起核心作用，最易促进结晶析出和使晶粒附着长大。

a2拜耳法赤泥中可能有一部分水合铝酸钙（尤其拜耳法石灰配量较高时，这在脱硅中有化学作用，从而也加深了脱硅深度）。

A3拜耳法赤泥颗粒小表面积大，有利于脱硅。在联合法氧化铝生产中，其优点：1、2、3、B硅渣 与加石灰相比，能节省石灰，减少氧化铝和氧化钠的损失。与加硅渣脱硅相比，不存在循环问题，不存在降低活性问题。取材容易

第二篇：机械行业知识介绍-基本概念

机械行业范围定义

机械制造业是指金属切削机床从事生产活动的工业部门，机械工业是国民经济的装备和为人民生活提供消费类机电产品的供应工业，素有“工业的心脏”之称。机械制造业对金属原材料物理形状的改变、加工组装进而成为产品。总之，只要是以一个个金属零部件加工组装为主要工序的工业领域都是属于机械制造业的范畴。

机械制造业是历史悠久的工业形式，时至今日，其第一大工业的地位仍然无法被撼动，机械制造业依旧是我国最主要的工业之一。它对国民经济运行的质量和效益、产业结构的调整和优化具有极其重要的作用。

根据我国机械工业联合会的划分，机械制造行业主要包括农业机械、工程机械制造行业、仪器仪表行业、石化通用行业、重型矿山、机床工具行业、电工电器行业、通用基础件行业、食品包装机械制造行业、汽车行业、其它行业（包括各类纺织机械、铸件、锻件、建筑用金属品）共11个行业。

机械工业包括装备制造业，又称装备工业，主要是指资本品制造业，是为满足国民经济各部门发展和国家安全需要而制造各种技术装备的产业总称。

本方案的机械行业主要包括以下细分机械行业：农业机械（包括拖拉机、内燃机）、工程机械制造行业、石化通用行业（其中通用设备包括泵、风机、气体压缩机、阀门、制冷空调设备、大气污染防治设备、造纸机械、印刷机、装订机械、制药工业专用设备、塑料加工设备、水泥设备、金属结构制品、金属制液体储藏罐、金属制气体储存罐）、重型矿山、机床工具行业、电工电器行业（不包括电线电缆、焊条、家用电器）、通用基础件行业、食品包装机械制造行业、其它行业（包括锻件、铸件、铸铁管、纺织针织染整设备,不包括建筑用金属品）

机械行业的企业的组织规模大小不一，原国有企业一般都是包括机械加工、钣金加工、热表处理、铸造、锻造、装配等工艺手段齐全的综合全能厂，改革开放以来，不少企业的热表处理、铸造、锻造等专用工艺从原有企业独立出来成立专业加工企业。

第三篇：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。

第四篇：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。

第五篇：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。