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氧化铝生产计算手册
氧化铝生产计算手册（内部资料、注意保密）生产运行部技术科第 1 页 共 82 页目录第一章 技术指标和工艺计算.........................................................................................................5 一. 苛性比值αk................................................................................................................................ 5 二. 铝硅比 A/S...................................................................................................................................5 三. L/S 和固含.................................................................................................................................... 5 四．压缩液固比(L/S)压...................................................................................................................... 6 五．返砂率......................................................................................................................................... 6 六. [CaO]/[TiO2]................................................................................................................................. 7 七. 拜耳法溶出的配料...................................................................................................................... 7 八. 碱比[N]/[A]+[F].......................................................................................................................... 9 九. 钙比[C]/[S].................................................................................................................................. 9 十. 石灰石分解率 η 石灰石 ................................................................................................................ 10 十一. 石灰产出率 Q 石灰................................................................................................................... 10 十二. 石灰炉产 CO2 量 V CO2......................................................................................................... 10 十三. 烧结法配料............................................................................................................................ 11 十四. 矿石 A/S 的调配................................................................................................................... 13 十五. 料浆槽配料计算....................................................................................................................13 十六. 拜耳法溶出率........................................................................................................................ 15 十七. 拜耳循环效率........................................................................................................................ 16 十八. 高压溶出热耗计算................................................................................................................17 十九. 原矿浆在高压溶出器机组内的停留时间 T 小时............................................................... 18 二十. 拜耳稀释比............................................................................................................................ 18 二十一. 拜耳法每小时洗液量计算............................................................................................... 18 二十二. 高压赤泥产出率................................................................................................................19 二十三. 矿浆冲淡............................................................................................................................ 20 二十四. 溶出过程反苛化量计算................................................................................................... 21 二十五. 赤泥产出率修正系数 K（未校对）............................................................................... 21 二十六. 沉降产能计算....................................................................................................................22 二十七. 精液产能计算....................................................................................................................23 二十八. 拜耳法生产一吨 Al2O3 所需铝土矿的计算.................................................................... 25 二十九. 活塞泵排量 Q（米 3/小时）............................................................................................ 25 三十. 赤泥附碱损失 N 附（公斤/吨干赤）............................................................................... 25 三十一. 叶滤机产能计算（仅供参考）....................................................................................... 26 三十二. 烧结窑小时蒸水量 Q（吨/小时）.................................................................................. 26 三十三. 熟料标准溶出率ηA 标、ηN 标.......................................................................................... 26 三十四. 熟料的初溶出率和净溶出率........................................................................................... 27 三十五. 调整液配制计算................................................................................................................27 三十六. 粗液产出率 Q 粗，米 3/吨-熟料........................................................................................ 29 三十七. 现场溶出及赤泥分离洗涤系统苛化量的推算............................................................... 30 三十八. 脱硅效率ηs...................................................................................................................... 30 三十九. 硅渣产出率 Q 硅渣（公斤/米 3-粗液）..............................................................................31 四十. 脱硅前每米 3 粗液加种分母液量.................................................................................... 311第 2 页 共 82 页四十一. 精液产出率........................................................................................................................ 32 四十二. 烧结法弃赤泥产量............................................................................................................33 四十三. 烧结法弃赤泥附液量........................................................................................................33 四十四. 赤泥洗涤热水加入量........................................................................................................33 四十五. 碳分分解率ηA％.............................................................................................................. 34 四十六. 碳分母液预计残留 Al2O3 浓度........................................................................................ 34 四十七. 碳分过程中 SiO2 的沉淀率ηs％.....................................................................................35 四十八. 碳分 Al(OH)3 产品质量（SiO2 含量）的计算................................................................35 四十九. 中和率ηNK（％）............................................................................................................ 36 五十. CO2 吸收率ηCO2 吸.............................................................................................................36 五十一. 每米 3 精液在碳分过程中消耗的 CO2 量（米 3）......................................................... 36 五十二. 种分分解率ηA（％）......................................................................................................37 五十三. 分解 Al(OH)3 产量计算.................................................................................................... 37 五十四. 分解母液量计算................................................................................................................37 五十五. 空气搅拌空气消耗量计算............................................................................................... 37 五十六. 过滤机产能计算................................................................................................................38 五十七. 过滤计算举例....................................................................................................................38 五十八. 种子附液使种分原液αk 升高值的计算......................................................................... 40 五十九. 种子比的计算....................................................................................................................41 六十. 种分槽体积浓缩和蒸水量............................................................................................... 42 六十一. 种分母液蒸发时的蒸浓系数和蒸水量........................................................................... 43 六十二. 拜耳法、烧结法生产比例（未校对）........................................................................... 44 六十三. 氢氧化铝和氧化铝的折合比........................................................................................... 46 六十四. Al2O3 和 Al(OH)3 产量....................................................................................................... 46 六十五. 氧化铝总回收率................................................................................................................47 六十六. 碱耗及碱耗分布................................................................................................................47 六十七. 单耗及 Al2O3 与各中间产品折合比................................................................................ 49 第二章 常用参数及公式...............................................................................................................50 一．常用元素原子量....................................................................................................................... 50 常用元素原子量表 （表一）.................................................... 50 二．常用化合物原子量...................................................................................................................50 常用化合物原子量表 （表二）.................................................... 50 常用分子量比值 （表三）...................................................... 51 三．各管径管道过料能力计算表.................................................................................................. 51 各管径管道过料能力计算表 （表四）...................................... 51 四．固体物料的比重....................................................................................................................... 52 固体物料的比重 （表五）...................................................... 52 我厂实测各种固体物料比重表（未校） （表六）............................ 52 五．固体物料的容重....................................................................................................................... 53 松散物料的容重及安息角 （表七）.............................................. 53 郑州铝厂个别实测数据附录如下 （表八）...................................... 53 六．碱赤泥浆水份、比重对照表.................................................................................................. 53 碱赤泥浆水份、比重对照表（贵铝数据） （表九）........................ 53 七．生料浆水份、比重对照表.......................................................................................................542第 3 页 共 82 页生料浆水份、比重对照表（贵铝数据） （表十）.......................... 54 八．生料浆水份与熟料折合比对照表.......................................................................................... 54 生料浆水份与熟料折合比对照表 （表十一）.............................. 54 九．各种溶液比重计算公式和表格.............................................................................................. 55 NaOH 水溶液的比重 （表十二）...................................................55 NaOH 水溶液的比重 （表十三）.............................................55 Na2CO3 水溶液的比重 （表十四）...................................................56 Na2CO3 水溶液的比重 （表五）...................................................56 不同温度下水的比重 （表十六）.................................................. 57 石灰乳浆液的比重 （表十七）...................................................... 57 硫酸的比重（15℃） （表十八）...................................................... 57 石灰的溶解度表 （表十九）...................................................... 58 Na2OC 浓度与 K 值的关系 （表二十）.................................................. 58 生产中各种铝酸钠溶液的比重及粘度（未校） （表二十一）...................... 59 十．固体物料的比热....................................................................................................................... 60 某些固体物料的平均比热（室温至 t℃） （表二十二）.............................. 60 十一．溶液的比热........................................................................................................................... 62 铝酸钠溶液的比重和比热的乘积与组份的关系 （表二十三）...................... 62 某些浓度的铝酸钠溶液的比热（根据马泽里的资料） （表二十四）.................. 62 克原子热容表 （单位：千卡/公斤原子?℃） （表二十五）............................ 63 十二．铝酸钠溶液的沸点升高.......................................................................................................63 苛性钠溶液的沸点升高 （表二十六）................................................ 64 铝酸钠溶液的沸点升高（常压） （表二十七）.......................................... 64 十三．铝酸纳溶液中 Na2Oc 与 Na2Os 的平衡浓度....................................................................... 65 Na2CO3 在苛性钠溶液中的溶解度 （表二十八）.................................... 65 铝酸钠溶液中苏打的溶解度*（95℃） （表二十九）.................................... 65 铝酸纳溶液中 Na2Oc 与 Na2Os 的平衡浓度 （表三十）......................................... 66 十四．燃烧热值、灰份含量及灰份组成...................................................................................... 67 燃烧热值、灰份含量及灰份组成（贵铝数据） （表三十一）.......................... 67 十五．饱和水蒸气表（按压力编排）.......................................................................................... 68 饱和水蒸气表（按压力编排） （表三十二）.................................................. 68 过热蒸汽热焓表 i 过热 千卡/公斤 （表三十三）.................................69 十六．磨矿细度换算....................................................................................................................... 71 磨矿细度换算 （表三十四）.......................................................... 71 十七．常用离心泵性能...................................................................................................................72 离心式清水泵（未校） （表三十五）.............................................. 72 BA 型泵性能表 （表三十六）........................................................72 SH 型泵性能表 （表三十七）............................................................ 73 4DA8×5 型泵性能表 （表三十八）............................................... 74 GC 型给水泵性能表 （表三十九）............................................... 74 4″单轮离心泵性能表 （表四十）........................................................ 75 砂泵性能表 （表四十一）.............................................................. 75 SP 型砂泵清水性能表 （表四十二）.....................................................75 5PS 泵性能表 （表四十三）.......................................................753第 4 页 共 82 页ZS--150 泵性能表 （表四十四）............................................................ 76 MHB--2 砂泵清水性能表 （表四十五）........................................... 76 十八．SZ 型真空泵......................................................................................................................... 76 真空泵性能表 （表四十六）.............................................................. 76 压缩机性能表 （表四十七）.............................................................. 77 十九．随水流量和管径而不同的速度和单位水头损失表.......................................................... 77 随水流量和管径而不同的速度和单位水头损失表 （表四十八）...................... 77 二十．压缩空气管计算表 （表四十九）........................ 814第 5 页 共 82 页第一章 技术指标和工艺计算一. 苛性比值αk 苛性比值α 是铝酸盐溶液的重要特性函数之一。 它是溶液中所含的苛性氧化钠与氧化铝 分子数的比值。 αk＝Na 2 O苛 / 62 Na 2 O苛 ＝ × 1.645 Al 2 O3 / 102 Al 2 O3-------------⑴式中：Na2O、Al2O3-----分别为溶液中 Na2O 与 Al2O3 的含量，克/升； 62、102 -----分别为 Na2O 与 Al2O3 的分子量。 从公式可见， 苛性比值在数量上等于溶液中 Na2O 与 Al2O3 的重量比与系 数 1.645 的乘积。 二. 铝硅比 A/S 是铝土矿、赤泥等固体物料或各种溶液中所含 Al2O3 和 SiO2 的重量比。 在固体物料中 A/S=Al 2 O3 (% ) × 100% SiO2 (% )-------------⑵在各种溶液中 A/S=Al 2 O3 ( g / l ) × 100% SiO2 ( g / l )-------------⑶式中：Al2O3（％）和 SiO2（％）-----分别为各种物料中 Al2O3 和 SiO2 的百分 含量，％； Al2O3（g/l）和 SiO2（g/l）-----分别为各种溶液中 Al2O3 和 SiO2 的 浓 度 ， g/l。 各种溶液的铝硅比 A/S 又叫硅量指数， 脱硅所产精液中的 A/S 也又叫脱硅指数 三. L/S 和固含 L/S 称液固比，即各种浆液中液体和固体的重量比。 固含为单位浆液体积内的固体含量，单位为克/升或公斤/米 3 L/S= 泥浆重 ? 固体重 1000γ 浆 ? 固含 = 固体重 固含 -------------⑷L/S=γ 液 (γ 固 ? γ 浆) γ 固 (γ 浆 ? γ 液 )-------------⑸5第 6 页 共 82 页固含=1000γ 液L / S + γ 液 /γ固 γ浆 ?γ液1? γ 液 / γ固=1000γ 浆L / S +1 γ浆 ?γ液 γ固 ? γ 液× 1000 -----------⑹=× 1000 = γ 固 ×式中：γ 液 ? ? ? 为液体的比重; γ 浆 ? ? ? 为浆液的比重; γ 固 ? ? ? 为固体的比重四．压缩液固比(L/S)压 四．压缩液固比(L/S) 取一定体积（如 100 厘米 3）的泥浆经过一定时间静止压缩沉降后，压经赤 泥中的液固比叫压缩液固比。 将公式⑸中的γ浆换成压缩泥浆比重即得压缩液固比的公式： (L/S)压=γ 液 (γ 固 ? γ 压 浆) γ 固 (γ 压 浆 ? γ 液 )100γ 浆 ? l ? γ 液 100 ? l-----------⑺式中：γ压浆=-----------⑻γ压浆-----压缩泥浆比重100压缩泥浆五．返砂率 亦称分级返砂循环负荷率，是分级返砂量与分级溢流中固体量的比值。 设分级机溢流中固体量为 Q，分级机返砂量为 P，分级机给矿量为 Q+P；分 级机给矿（磨排矿）中所含某一粒级筛下的含量（或 L/S）为 a，分级返砂中所 含同一粒级筛下的含量（或 L/S）为 b，分级溢流（成品）中所含同一粒级筛下 的含量（或 L/S）为 c。 根据进出料平衡的原理，得： Q?c+P?b=（Q+P）?a c?a P=Q? a?b 所以，返砂率的公式为：6100-LL第 7 页 共 82 页Ｓ＝P c?a = × 100% Q a?b入磨矿石------------⑼分级给矿 分级返砂 P Q+P分级溢流 Q必须强调指出， 式⑼中所指的返砂率是指分级返砂量与分级溢流中固体量的 比值，分级返砂率也有指分级返砂量与分级给矿量之比值的，此时的返砂率恒小 于 1，可用下式表示： SP c?a = × 100% P+Q c?b-------------⑽另外必须注意，在高压溶出矿浆磨制过程中，分级机溢流中的固体量几乎等 于入磨混矿给矿量（因溶出量甚微） ，所以按式⑼算出的返砂率也是返砂量与入 磨混矿量之比值。 而在熟料溶出过程中， 因熟料中的 Al2O3 量绝大部分已经溶出， 所以分级机溢流中的固体量不等于入磨熟料量， 按⑼计算的返砂率不等于返砂量 与入磨熟料量之比值。 六. [CaO]/[TiO2] 是 CaO 与 TiO2 的分子比。 （分子式外面加[ ]，表示克分子或分子数） [CaO ] CaO / 56 CaO = = × 1.43 [TiO2 ] TiO2 / 80 TiO2 式中：CaO、TiO2-----分别为矿石或赤泥中 CaO 和 TiO2 的百分含量，％ 当[CaO]/[TiO2]=2 时，CaO=2÷1.43×TiO2=1.4 TiO2 当[CaO]/[TiO2]=2.5 时，CaO=2.5÷1.43×TiO2=1.75 TiO2 七. 拜耳法溶出的配料 1．高压溶出的配料 设循环母液中 Na2OK 浓度为 nK 克/升，Al2O3 浓度为 a 克/升；矿石中的 Al2O3 含量为 A％，SiO2 含量为 S％，TiO2 含量为 T％；当溶出以后的αk=1.645 时，则 母液中的有效碱浓度为 nK-a；如预期溶出赤泥中的 A/S=b，N/S=d，则：7第 8 页 共 82 页每 1000 公斤铝矿石中将有（A-b?S）×10 公斤 Al2O3 进入溶液，需配碱 （A-b?S）×10 公斤 赤泥中损失碱 10d?S 公斤 共需配循环母液A ? bS + dS × 10米 3 nK ? a--------------⑾即A ? bS + dS × 10γ 母吨 nK ? a式中：γ母-----循环母液之比重 当[CaO]/[TiO2]=2.5 时，一吨矿石需配入石灰 1.75T/C 吨 式中：C----石灰 CaO 的含量，％ 所以配料 L/S=A ? bS + dS 1.75T × 10γ 母 ÷ (1 + ) ----------⑿ nK ? a C这就是当溶出液αk=1.645 时的配料公式 在现行配料中，把公式作了如下简化： 1. 设母液比重≈1.4 2. 设石灰添加量为矿石量的 10％，即 1.75T/C=0.1 3. 根据操作规程要求αk=1.53～1.62，A/S=1.8～2.2 将公式中 bS 和 dS 简化为一个系数 K，K=0.8～0.9，因此配料公式为： L/S=A A × 10 × 1.4 K ÷ 1.1 = 12.7 K nK ? a nK ? a------------⒀说明： ① 如矿石中 Al2O3 含量为 70％、 SiO2 为 7％、 TiO2 为 4％，则公式中的 A=70、S=7、T=4； ② 石灰加入量为矿石量的 10％，[CaO]与[TiO2]的分子比大于 2.5； ③ 生产上可按 K=0.85 计算， 编算配料单， 并定时根据溶出矿浆αk 高于或低 于指标规定值的情况， 0.8～0.9 的范围内以减少或增大 K 值 在 （一般说， 矿石 A/S 较高时，其 K 值偏小）的办法进行调整； ④ 不同溶出α k 、赤泥 A/S 和 N/S 情况下的配料公式（[CaO]/[TiO2]=2.5） 为： L/S= [0.608( A ? bS )α a + dS ] × 10γ 母 (1 + 1.75T / C )(n K ? 0.608 ? a ? α a ) ------------⒁式中： αa----预期溶出的αk 0.608----当溶液αk=1 时，Na2OK 与 Al2O3 的重量比，其它符号意义同上。 例如：设矿石中 Al2O3 含量为 70％、SiO2 为 7％、TiO2 为 4％，石灰中 CaO 含 量为 85％，循环母液比重为 1.4，其中 Na2OK 和 Al2O3 的浓度分别为 280 克/升和 140 克/升，予期溶出赤泥 A/S：b=2，N/S：d=0.4（溶出液α 试分别按公式⑿和⒀求溶出配料 L/S。 k=1.58～1.62），K 值按 0.85 计算， 解：按公式⑿计算得8第 9 页 共 82 页L/S= =A ? bS + dS 1.75T × 10γ 母 ÷ (1 + ) nK ? a C70 ? 2 × 7 + 0.4 × 7 1.75 × 4 × 10 × 1.4 ÷ (1 + ) =5.4 280 ? 140 85 按公式⒀计算得 L/S=A A × 10 × 1.4 K ÷ 1.1 = 12.7 K nK ? a nK ? a=12.7×0.85× 70 =5.4 280 ? 1402．管道化溶出预脱硅矿浆的母液加入量 每 m3 预脱硅矿浆需加入的母液量 QA预浆 ? (1 ? Q=W N W ) + W ? A预固% ? η + RP （ ） ? W ? S 预固% ? RP ? N K预浆 （ ? ? ?1 ） 泥 3000 S 3000 R P ? N K 母 ? A母式中：A 预浆 ----预脱硅矿浆溶液中的氧化铝含量 W ----预脱硅矿浆溶液中的固体含量 A 预固 ----预脱硅矿浆固体含量中的氧化铝含量 η ----溶出率 RP ----溶出矿浆的 RP N/S ----溶出赤泥中的钠硅比 S 预固 ----预脱硅矿浆固体含量中的氧化硅含量 NK 预浆----预脱硅矿浆溶液中的苛性碱浓度 NK 母 ----蒸发母液苛性碱浓度 A 母 ----蒸发母液氧化铝浓度 八. 碱比[N]/[A]+[F] 碱比[N]/[A]+[F] 是指干生料或熟料中 Na2O 与 Al2O3 和 Fe2O3 之分子比，简称为 N/R。 N/R=Na 2 O / 62 [N ] = [ A] + [ F ] Al 2 O3 / 102 + Fe2 O3 / 160-----------⒂式中：Na2O、Al2O3、Fe2O3----分别为 Na2O、Al2O3、Fe2O3 的百分含量，％； 62、102、160----分别为 Na2O、Al2O3、Fe2O3 的分子量。 九. 钙比[C]/[S] 钙比[C]/[S] 是指干生料或熟料中 CaO 与 SiO2 的分子比。 [C ] CaO / 56 CaO = = 1.07 × [ S ] SiO2 / 60 SiO29第 10 页 共 82 页式中：CaO、SiO2----分别为干生料或熟料中 CaO 和 SiO2 的百分含量，％ 56、60----分别为 CaO 与 SiO2 的分子比。 十. 石灰石分解率 η石灰石η 石灰石C 石灰石 C 1 ? 石灰石 C 石灰 C 石灰 = = × 100% 44 CO2 石灰石% C 石灰石% × 561?-----------⒃式中：C 石灰石----石灰石中含 CaO 量，％ C 石灰 ----石灰中含 CaO 量，％ CO2 石灰石----石灰石中含 CO2 量，％ 44 CO2 石灰石= C 石灰石× 56 44、56----分别为 CO2 与 CaO 的分子量。 十一. 石灰产出率 Q 石灰 十一. 即每吨石灰石产石灰量（吨） ，如不计焦碳灰份量，则： Q 石灰=C 石灰石 × 100% C 石灰-----------⒄符号意义同上。 十二. 石灰炉产 CO2 量 V CO2 十二. VCO2=（V CO2 石灰石+VCO2 焦碳）×90％-----------⒅22.4 44 V CO2 石灰石=W 石灰石×C 石灰石％× η 石灰石% × CO2 浓度% 22.4 44 ）× CO2 浓度%-----------⒆＝W 石灰石×（1-C 石灰石 C 石灰22.4 12 V CO2 焦碳= W 焦碳×C 焦碳％× η 焦碳燃% × CO2 浓度% 式中：V V VCO2----石灰炉产-----------⒇CO2 量，千（米 3） 3 CO2 石灰石----石灰石分解 CO2 量，千（米 ） ----焦碳燃烧产 CO2 量，千（米 3） CO2 焦碳10第 11 页 共 82 页90％ W 石灰石 C 石灰石----石灰炉 CO2 回收率％ ----入炉合格石灰石量，吨 ----石灰石中含 CaO 量，％η 石灰石 ----石灰石分解率，％C 石灰 W 焦碳 C 焦碳 ----生石灰中含 CaO 量，％ ----入炉焦碳量，吨 ----焦碳中固体炭含量，％η 焦碳燃 ----焦碳燃烧程度，％44、12---- CO2 的分子量和 C 的原子量 22.4 ----在标准状况下，一克分子（或吨分子）气体所占的体积，单 位为升/克分子（或千米 3/吨 分 子 ） 。 十三. 烧结法配料 十三. 烧结法配料考虑的指标有 A/S、C/S、N/A+F 和含水率。生料在烧结过程中加 入了无烟煤， 同时各成份不一定按同样的比例损失， 因此生料和熟料的 A/S、C/S、 N/A+F 各有一定的差值，应经常根据现场的差值和技术操作规程对熟料成份的要 求，调整生料中各比值。 现以 A/S=2.8、C/S=2.15、N/A+F=0.99 作生料浆配料计算示例。为了避免解 复杂的联立方程，计算上作一定的简化。我们不考虑石灰石（或石灰）中的 Al2O3、 Fe2O3 含量，将碱比按提高 0.01 即 1.00 计算，在计算 A/S 时不考虑石灰石中的 SiO2，将 A/S 按提高 0.25 即 3.05 计算。 假定物料成份如下： 成 份 ％ 名 称 Al2O3 SiO2 Fe2O3 CaO Na2O H2O 比 重 碱赤泥浆 20.5 9.0 4.0 9.0 22.0 55 1.47 矿 石 57 13.1 2.40 2.5 碱 粉 57 石灰石 3.0 51 2.0 3 碱赤泥浆为基础进行物料计算，碱赤泥浆中： 根据上述成份，以 100 米 水量 100×1.47×0.55=80.85 吨 固体 100×1.47-80.85=66.15 吨 其中 Al2O3 66.15×0.205=13.56 吨 SiO2 66.15×0.090=5.95 吨 Fe2O3 66.15×0.04=2.65 吨 CaO 66.15×0.09=5.95 吨 Na2O 66.15×0.22=14.55 吨 若要求 A/S=3.05，配入矿石量为 X，则： 0.57 X + 13.56 = 3.05 0.131X + 5.95 X=26.91 吨 26.91 吨矿石中各成份重量为：11第 12 页 共 82 页Al2O3 26.91×0.57=15.13 吨 SiO2 26.91×0.131=3.52 吨 Fe2O3 26.91×0.024=0.66 吨 26.91 附着水 × 0.025 = 0.69吨 0.975 将 100 米 3 碱赤泥浆和 26.91 吨矿石中各成份相加： 成 份 Al2O3 SiO2 Fe2O3 CaO Na2O 干料 H2O 碱赤泥浆 13.56 5.95 2.65 5.95 14.55 66.15 80.85 矿 石 15.13 3.52 0.66 0 0 26.91 0.69 混 矿 28.69 9.47 3.31 5.95 14.55 93.06 81.54 石灰石中有效 CaO 量： 2.15 CaO 效= 51 ? × 3.0 = 51 ? 6.03 = 44.97 （％） 1.07 需配入的 CaO 量： 2.15 9.47 × ? 5.95 = 13.08吨 1.07 需配入的石灰石量： 13.08 = 29.09吨 0.4497 附着水： 29.09 × 2 = 0.57吨 98 式中：51、3----石灰石中 CaO 和 SiO2 的含量，％ 9.47、5.95----混矿中 SiO2 和 CaO 的含量，％ 2.15----要求的钙比 1.07----为 SiO2 和 CaO 的分子量的比值 2----湿石灰石中附着水量，％ 石灰石（或石灰）中含有 Al2O3 和 Fe2O3，但未作分析，因此计算混矿配碱粉 量时，应把碱比提高 0.01，而按 1.00 计算。 混矿需配入的 Na2O 量为： 28.69 3.31 ( + ) × 1.0 × 62 ? 14.55 = 4.18吨 102 160 式中：28.69、3.31----分别为混矿中 Al2O3 和 Fe2O3 的重量，吨 需配入的碱粉量： 4.18÷0.57=7.33 吨 式中：0.57----碱粉中 Na2O 的含量，％ 因而得入磨物料各成份重量，计算如下表： 重 量（吨） 物料名称 注明 Al2O3 SiO2 Fe2O3 CaO Na2O H2O 干料 碱赤泥浆 13.56 5.95 2.65 5.95 14.55 80.85 66.15 铝矿石 15.13 3.52 0.66 0 0 0.69 26.91 100 米 石灰石 0 0.87 0 14.84 0 0.57 29.09 3 已配 入煤 碱 粉 0 0 0 0 4.18 0 7.33 生料浆 28.69 10.34 3.31 20.79 18.73 82.11 129.4812第 13 页 共 82 页生料浆各项指标复核如下： A 28.69 铝硅比 = = 2.77 S 10.34 18.73 N 0.302 62 碱比 = = = 1.00 A + F 28.69 3.31 0.281 + 0.021 + 102 160 C 20.79 钙比 = × 1.07 = 2.15 S 10.34 82.11 82.11 水份 H2O= = = 38.8% 82.11 + 129.48 129.48 可知计算无误，即可按管磨 35 吨/小时（指可磨物料铝矿石和石灰石）填写配 料单。 烧结法配料单 物料名称 配 料 比 小时下料量 3 3 碱赤泥浆 100 米 362.5 米 61.2 米 3 铝矿石（湿） 27.6 吨 100 吨 16.9 吨 石灰石（湿） 29.66 吨 107.5 吨 18.1 吨 碱 粉 7.33 吨 26.6 吨 4.5 吨 其指标为：碱比 =1.00（未考虑石灰石中的 Al2O3 和 Fe2O3 ） 、钙比=2.15、 A/S=2.8、水份=38.8％ 十四. 矿石 A/S 的调配 十四. 已知矿石Ⅰ中 Al2O3 和 SiO2 的百分含量为 A1％ 、 1％， S 矿石Ⅱ中 Al2O3 和 SiO2 的百分含量为 A2％ 、S2％。问： 一吨矿石Ⅰ需配入 X 吨矿石Ⅱ以后， 可使混矿 A/S 达到 MSi？ 解：设每吨矿石Ⅰ需配入 X 吨矿石Ⅱ，则A1 + A2 X = MSi S1 + S 2 XA1+ A2X= S1MSi+ S2XMSi （A2- S2MSi）X= S1MSi- A1 则一吨矿石Ⅰ需配入的矿石Ⅱ为： X=S1 M S i ? A1 A2 ? S 2 M Si或=A1 ? S1 M Si S 2 M Si ? A2十五. 料浆槽配料计算 十五. 1．改变入磨下料比例进行调配： 例如：某槽有 V 米 3 碱比不合格的料浆，含 Na2O 为 14.5％，如料浆碱比要 求为 0.99，算得 Na2O 含量应为 15％。试问，在正常下料的时候，补加多13第 14 页 共 82 页少碱粉入磨内？ 解：设补加碱粉量为 X X= 槽存料浆V米 3 × (要求Na 2 O% ? 分析Na 2 O% ) 碱粉含Na 2 O%式中是假设每米 3 生料浆中的固体含量为一吨而得出的近似计算公式 当 V=280 米 3，碱粉中含 Na2O 为 57.5％时，则 280 × (15% ? 14.5% ) X= = 2.44吨 57.5% 设调整钙比时需补充加入的石灰石量为 Y Y= 槽存料浆V米 3 × (要求CaO% ? 分析CaO% ) 石灰石中有效CaO%石灰石中有效 CaO％计算见烧结法配料。 同理，可利用改变下料量的办法，调整几个指标同时不合格的料浆。 实际上这种办法只限于调整碱比、钙比，而 A/S 和水份一般不采用此法。 因为调整 A/S 和水份，实际上等于临时改变配料单，计算比较复杂，所以采用 倒槽混合的方法调整之。 2．倒槽混合调配计算： 假如：将三个槽所存料浆全部混合均匀，则混合后料浆的成份为： Al2O3=A1V1 + A2V2 + A3V3 × 10 0% V1 + V2 + V3SiO2=S1V1 + S 2V2 + S 3V3 × 100% V1 + V2 + V3式中：A1、A2、A3----为用于调配的第一、第二、第三槽料浆中 Al2O3 含量，％ S1、S2、S3----为用于调配的第一、第二、第三槽料浆中 SiO2 含量，％ V1、V2、V3----为用于调配的第一、第二、第三槽料浆的体积，米 3 例如：有 11#、12#、21#三槽不合格的料浆，经计算混合合格，倒入同一槽 子中混合调配，按上式计算值与混合后分析值比较如下表： 体积 成 份％ 指 标 槽号 3 米 Al2O3 SiO2 Fe2O3 CaO Na2O H2O 碱比 钙比 A/S # 11 302 26.4 8.78 2.20 17.5 12.44 37.89 0.735 2.14 3.02 # 12 358 22.0 7.85 2.15 16.9 15.5 37.89 1.09 2.30 2.80 # 21 316 21.6 8.16 2.10 15.0 16.9 42.3 1.21 1.97 2.64 计算 976 23.2 8.25 2.16 16.5 15.24 39.4 1.013 2.14 2.81 分析 24.2 8.16 1.96 16.0 15.7 39.15 1.017 2.10 2.96 这种调配方法，用两个槽倒槽混合在生产上用得较为普遍，第一次调配不合 格，可进行第二次调配。 当第一个槽中 Al2O3 和 SiO2 的百分含量为 A1（ ％ ） 1（％） 、S ，体积为 V1；第 二个槽中 Al2O3 和 SiO2 的百分含量为 A2（ ％ ） S2（％） 、 ，问需向第一个槽中加入 多少体积的第二个槽的料浆 V2，可使混合后的生料浆的 A/S 达到 MSi？ 其计算公式如下：14第 15 页 共 82 页V2=V1 ( S1 M S i ? A1 ) A2 ? S 2 M Si或=V1 ( A1 ? S1 M S i ) S 2 M Si ? A2其公式推导类同矿石 A/S 的调配。 3．用碱赤泥浆进行调配的计算。 当料浆钙比、A/S 偏高，水份、碱比偏低时，可用碱赤泥浆调配。 例如：某槽料浆和碱赤泥浆成份如下： 成份 Al2O3 SiO2 Fe2O3 CaO Na2O H2O 碱比 钙比 A/S 料浆 24.8 8.10 2.75 17.4 38.52 38.52 0.915 2.3 3.06 赤泥浆 20.8 10.2 5.3 4.82 55.0 55.0 1.71 0.556 2.04 3，设需加入碱赤泥浆 X 米 3，则 该槽体积为 280 米 280 × 0.915 + 1.71X = 0.99 280 + X X=29.17 米 3 但求出的 X 只满足调配后的碱比，因此尚须进行其它指标的核算 280 × 2.3 + 29.17 × 0.556 钙 比= = 2.14 280 + 29.17 280 × 3.06 + 29.17 × 2.04 铝硅比= = 2.96 280 + 29.17 280 × 38.52 + 29.17 × 55.0 水 份= = 40.07 280 + 29.17 用此方法不一定一次成功，因为碱比合格，并不一定其它指标都合格，所以 先要进行试算。用这种方法计算虽快，但不精确，因而料浆比重差距较大，合格 率较低。只能作为第一次调配用，先调配碱比、钙比合格，然后再用倒槽混合来 调配水份和 A/S。 在生料浆成份项目中，把 Al2O3、SiO2、Fe2O3、CaO、Na2O、H2O、细度全部都 分析叫全分析。以上举例的料浆都是以全分析为依据的。另外，也有用控制分析 结果为依据的，因为控制分析时间短，速度快。 把控制分析结果的 CaO、Na2O 含量与配料单上列举的 CaO、Na2O 比较，如果 差距不大，则不需调配，便可取样作全分析，以验证是否合格。如果有差别，则 根据具体情况用上述调配方法调整其成份后， 再控制分析比较其 CaO、Na2O 含量 。 十六. 拜耳法溶出率 十六. 是指在高压溶出过程中，溶出的 Al2O3 量为矿石中 Al2O3 含量的百分比。 1．理论溶出率： 假定在理想的溶出条件下，铝土矿中的氧化硅完全参与反应，生成Na 2 O ? Al 2 O3 ? 1.7 SiO2 ? nH 2 O ，且其在铝酸钠溶液中的溶解度取作零，其它杂质对氧化铝的损失无所影响，此时计算的溶出率为理论溶出率。η A理 =( A / S )矿 ? 1 A ? 1.0S × 100% = × 100% A ( A / S )矿式中：A、S----分别为铝土矿中 Al2O3 和 SiO2 的含量，％15第 16 页 共 82 页1.0----由于生成 Na 2 O ? Al 2 O3 ? 1.7 SiO2 ? nH 2 O ，其中 Al2O3、SiO2 的重量 比为 1 （A/S）矿----矿石铝硅比 2．初溶出率η A初 ： 假定在溶出过程中，溶出中的 SiO2 全部进入溶出赤泥时，计算出的 Al2O3 溶 出率叫初溶出率。η A初 =( A / S ) 矿浆 ? ( A / S ) 溶赤 ( A / S ) 矿浆× 100%式 中 ： A/S）矿浆----原矿浆（固体）铝硅比 （ （A/S）溶赤----溶出赤泥铝硅比 3．净溶出率η A净 ：通过高压溶出及赤泥分离洗涤过程后计算出的 Al2O3 溶 出 率 。η A净 =( A / S ) 矿 浆 ? ( A / S ) 末赤 ( A / S )矿浆× 100%式 中 ： A/S）末赤----末次洗涤赤泥中铝硅比。 （ 由于在分离及洗涤过程中有进一步的脱硅作用， 末次洗涤赤泥 A/S 一般 小于溶出赤泥 A/S，所以按上述办法计算出的 η A净 要大于 η A初 。 4. 相对溶出率η A相 ：即实际溶出率与理论溶出率的百分比。 设实际溶出率按分离赤泥 A/S 计算，则相对溶出率为： ( A / S ) 矿 ? ( A / S ) 分赤 ( A / S )矿 ( A / S)矿 ?1 ( A / S )矿 因为溶出率不但决定于赤泥 A/S，同时也决定于矿石 A/S，矿石 A/S 不是溶 出条件所能控制的，所以用相对溶出率 η A相 这个指标更能反映出结果的好坏。 十七. 拜耳循环效率 十七. 是指每米 3 循环母液在溶出过程中所溶出的 Al2O3 量。 设循环母液中 Al2O3 和 Na2OK 的浓度分别为 A 母和 N 母（克/升） ，循环母液苛 性比为α母； 高压溶出矿浆（溶出液）中 Al2O3 和 Na2OK 的浓度分别为 A 溶和 N 溶 （克/升） ，其苛性比为α溶。 则循环母液中每公斤 Na2OK 结合的 Al2O3 量为： ( A / S ) 矿 ? ( A / S ) 分赤 ( A / S)矿η A相 =× 100% =× 100%A母 1.645 = N母 α母16第 17 页 共 82 页高压矿浆中每公斤 Na2OK 结合的 Al2O3 量为： A溶 1.645 = N溶 α溶 每米 3 循环母液在溶出过程中溶出的 Al2O3 量为： E= N 母 (α ?α溶 1.645 1.645 1 1 ? ) = 1.645 N 母 ( ? ) = 1.645 N 母 ? 母 α溶 α母 α溶 α母 α 溶 ?α 母这就是循环效率的计算公式。 从公式可见，循环母液中 Na2OK 浓度 N 母越高，苛性化系数α母就越高；高压 矿浆苛性化系数α溶越低，循环效率越高，而高压矿浆苛性比的影响大于循环母 液苛性比的影响。 另外，很容易知道 一吨 Na2OK 在溶出过程中溶出的 Al2O3 量为：E1 = 1.645α母 ?α溶 (吨) α溶 ?α母每溶出一吨 Al2O3 所需要的循环 Na2OK 量为：N 1 = 0.608α溶 ?α母 (吨) α母 ?α溶单位产品的循环 Na2OK 量和单位碱量的循环效率互为倒数，即E1 =1 N1每吨 Al2O3 产品所需的循环母液体积为：V母 = 1000 ×N1 (米 3 ) N母每吨 Al2O3 产品对应的铝酸钠溶液体积为：V溶 = 1000 ×N1 (米 3 ) N溶上述公式中都忽略了 Na2O 的化学损失，赤泥附液及机械损失，因此只能作 近似值计算。 十八. 高压溶出热耗计算 十八.Ｑ＝Q加 + Q损 （公斤 / 吨 ? Al 2 O3） i ″ ? i′式中：Q 加----加热矿浆需要的热量（从预热温度到溶出温度）千卡/吨 Al2O3 Q 损----损失于周围环境的热量，千卡/吨 Al2O3，暂未详细测定，可取 为总热耗的 5％17第 18 页 共 82 页i″、i′----分别为蒸汽和冷凝水的热焓，千卡/公斤 Q 加=（m1c1+m2c2+m3c3） t 终-t 始）+m1×A％×ηA％×153 （ 式中：m1、m2、m3----分别为每吨氧化铝产品所耗铝土矿、石灰及循环母液的 重量，公斤/吨 Al2O3 c1、c2、c3----分别为铝土矿、石灰及循环母液的比热，千卡/公斤B度， 有的资料分别取为 0.23、0.19、0.83 t 终、t 始----分别为溶出温度和预热温度，℃ A％----矿石中 Al2O3 的百分含量 ηA％---- Al2O3 的溶出率 153----是一水硬铝石的溶解热为 153 千卡/公斤 Al2O3（见苏有色 金属 1968 年的第二期 56-59 页） 十九. 原矿浆在高压溶出器机组内的停留时间 T 小时 十九.T=m ? v容 ?η k ? v进式中： m----每个机组中溶出器个数 V 容----每个溶出器的体积，米 3 η----满罐率或容积利用系数，％；依操作情况而异，一般在 70～90％ v 母----原矿浆进料量，米 3/小时 k----由于冷凝水的加入和矿浆温度的升高，使矿浆体积增加的系数 假定每米 3 原矿浆消耗蒸汽 0.24 吨，240℃左右水的比容为 1.22 米 3/吨，原矿浆从 90℃左右升高到溶出温度，体积膨胀 10％ ， 此时的 k 值为： k=1.1+0.24×1.22≈1.4 二十. 拜耳稀释比 二十. 待稀释矿浆 （自蒸发后矿浆） 中每米 3 铝酸钠溶液在稀释时所需加入的洗液量 。 g=A自 ? A稀 A稀 ? A洗式中：A 自----经自蒸发后的铝酸钠溶液中的 Al2O3 浓度，克/升 A 稀----预期稀释后铝酸钠溶液中的 Al2O3 浓度，克/升 A 洗----赤泥洗液中的 Al2O3 浓度，克/升 二十一. 拜耳法每小时洗液量计算 二十一. G= v ? κ ? g (米 3 / .小时) 式中：v----高压溶出进料量，米 3/小时 k----换算系数，每米 3 原矿浆所生成的待稀释矿浆中的铝酸钠溶液的 体积，经统计 k=0.91～0.9318第 19 页 共 82 页g----稀释比 例如：待稀释矿浆与脱硅溢流混合，设溶出进料量为 360 米 3/小时，溶出液 Al2O3 浓度 260 克/升；脱硅溢流量为 150 米 3/小时，Al2O3 浓度 110 克/升。 则混合后的量为：360+150=510 米 3/小时 360 × 260 + 150 × 110 Al2O3 混合后的浓度= = 216 克/升 510 稀释比=AO混 合 ? AO要求 AO要求 ? AO洗液若洗液的 Al2O3 浓度 60 克/升，所要求的粗液 Al2O3 浓度 170 克/升 216 ? 170 稀释比= = 0.418 170 ? 60 则洗液加入量=混合量×稀释比=510×0.418=213 米 3/小时 二十二. 高压赤泥产出率 二十二. 1．原矿浆中每吨固体产赤泥量 Q： Q=S固 × K （吨/吨） S 分赤式中：S 固----原矿浆（固体）中 SiO2 含量，％ S 分赤----分离赤泥中 SiO2 含量，％ K----修正系数，考虑到在原矿浆磨制与储存过程中有一部分 SiO2 进入 溶液，使计算赤泥产出量偏低，K 值约为 1.04 3 原矿浆产赤泥量 Q′： 2. 每米 Q′=S固 × K × 固含 S 分赤（公斤）式中：固含---每米 3 原矿浆的固体含量，公斤/米 3 3. 每小时产赤泥量 Q″： Q″=S固 × K ? V × 固含 （公斤） S 分赤式中：Ｖ----每小时原矿浆进料量，米 3/小时 说明：①矿石取样及计量的准确性不如原矿浆，赤泥计量以原矿浆为基础。 ②因为矿石和赤泥的灼碱量不同，且矿石溶出以后，经过一系列化学变 化，所以 矿石量-溶出 Al2O3 量≠赤泥量。 4 ． 拜 耳 溶 出 年 产 量 = 进 料 量 × ( 矿 浆 固 含 ÷ 1000) × 矿 石 AO 含 量 ×(溶出率-AO 损失)×24×365×运转率19第 20 页 共 82 页二十三. 矿浆冲淡 二十三. 1．从母液至原矿浆的冲淡率：由于矿石附着水、泵盘根冷却水、刷磨水及其它 污水的混入，至使原矿浆浓度低于循环母液浓度，其冲淡量为η1 =NT 母 N T 原矿( 液) + N 1-------------①式中： NT 母----母液中全碱浓度，克/升 NT 原矿（液）----原矿浆液体中全碱浓度，克/升 N1----从原矿浆中每米 3 液体部分转入固体中的 Na2O 量，约为 1 公斤/米 3 例如：循环母液全碱浓度为 285 克/升，原矿浆液中全碱浓度为 275 克/升 ， 其冲淡率为 285 η1 = = 1.033 275 + 1 2．每米 3 原矿浆中液体所占的体积：V = 1?固含 v固式中：固含----每米 3 原矿浆中的固体含量，公斤 V 固----固体比重可取 3150 公斤/米 3 3．进入赤泥中的碱量： 如果我们不考虑矿石和石灰石中带来的碱量，则在原矿浆制备、储存及高压 溶出整个过程中，从 1 米 3 原矿浆中进入赤泥的碱量为N 2 = 固含 ×S固 × N 溶赤 × 1.03 S 溶赤 × 100原矿浆液部分相应的碱浓度变化为N=S × N 溶赤 固含 × 固 × 1.03 固含 S 溶赤 × 100 1? v固-----------②式中： 1?固含----每米 3 原矿浆中的固体含量，公斤/米 3 固含 ----1 米 3 原矿浆中液体体积，米 3 v固S 固----原矿浆固体中 SiO2 含量，％ S 溶赤----溶出赤泥中 SiO2 含量，％ N 溶赤----溶出赤泥中 Na2O 含量，％ 1.03----修正系数 我厂 N 溶赤=N+0.658 4．从母液至高压矿浆的总冲淡率： 我们将进入赤泥中碱全部并入溶出过程考虑， 从上面公式②可算出由于碱的 进入赤泥，致使原矿浆中液体部分碱浓度的变化为 N，因而从母液至高压矿浆的20第 21 页 共 82 页总冲淡率为η=N T母 N T原矿(液 )×N T原矿 (液) ? N N T自-------------③式中：NT 母、NT 原 矿（ 液 ） T 自----分别为循环母液、原矿浆中的液体部分、自 、N 蒸发后高压矿浆中的液体部分的全碱浓度，克/升。 二十四. 溶出过程反苛化量计算 二十四. 1． 1 米 3 母液在原矿浆制备及储存过程中的反苛化量：Nc原矿( 液) Nc母 + X = Nk 母 ? X Nk 原矿( 液) + N 1解得 X =Nc原矿(液 ) N T原矿(液)× {N T母 ? N 1η1} ? Nc母式中： Nc 母、Nk 母、NT 母----母液中 Nc、Nk、NT 浓度，克/升 Nc 原 矿 （ 液 ） 、Nk 原 矿 （ 液 ） T 原矿（液）----原矿浆液体中 Nc、Nk、NT 浓度 、N N1η1----见公式① 3 母液在高压矿浆（自蒸发后）的反苛化量 N 2．1 米 反苛（公斤）为：Nc母 + N 反苛 Nc = 自 Nk 母 ? N 反苛 ? Nη Nk自解得 N 反苛 =Nc自 × {N T母 ? Nη} ? Nc母 N T自式中：Nc 自、Nk 自、NT 自----自蒸发后高压矿浆中 Nc、Nk、NT 浓度，克/升 Nc 母、Nk 母、NT 母----循环母液中 Nc、Nk、NT 浓度，克/升 N、η----分别见公式②和公式③ 二十五. 赤泥产出率修正系数 K（未校对） 二十五. 假如以 1 米 3 原矿浆为基数 名称 原矿浆（液体） 母液 精液 体积，米 3 0. 1.835 SiO2，克/升 1.442 0.65 0.393 SiO2 量，公斤 1.323 0.575 0.72 1． 溶入原矿浆液体中的 SiO2 有 1.323-0.575=0.748（公斤） 将这部分 SiO2 重新返入原矿浆固体中，则固体中 SiO2 百分含量将升高： 0.748÷260=0.288％ 原矿浆固体中的 SiO2 含量应为： 5.8+0.288=6.088％21第 22 页 共 82 页式中：260----固含，公斤/米 3 5.8----原矿浆中 SiO2 含量，％ 2．从固体中转入精液中的 SiO2 量为： 0.72-0.575=0.145（公斤） 如重新返回赤泥，可使赤泥中 SiO2 的百分含量增加 X％ 分离赤泥中 SiO2 含量为 14.6％（分析值） 米 3 原矿浆可产赤泥 ，1 6.088 × 260 （公斤） 14.6 + X 则 0.145 × 100 =X 6.088 × 260 145 + X 解得 X=0.135（％）所以，赤泥中 SiO2 百分含量应为 14.6+0.135=14.735（％） 3．按原矿浆固体和分离赤泥 SiO2 含量算出的赤泥产出率为： 5.8 × 1000 = 397 公斤/吨原矿(固体) 14.6 按原矿浆固体和溶出赤泥 SiO2 含量算出的赤泥产出率为： 5.8 × 1000 = 401 公斤/吨原矿(固体) 14.44 按修正后的原矿浆固体和分离赤泥 SiO2 含量算出的赤泥产出率为： 6.088 × 1000 = 413 公斤/吨原矿(固体) 14.735 所以计算分离赤泥产量的修正系数为： 413 K分 = = 1.04 397 计算溶出赤泥产量的修正系数为： 413 K溶 = = 1.03 401 同样可以根据溶出过程的物料平衡算式算出 K 值，我们计算的结果是一样 的，因计算复杂不再列出。 二十六. 沉降产能计算 二十六.V = 3600 FWη米 3 / 小时式中： F----沉降槽面积，米 2；Φ16M 单层沉降槽面积约为 200 米 2 W----沉降速度，米/秒 η----产能系数，％ 利用此公式进行计算的关键问题，在于确定沉降速度和产能系数。现场在计 算中取在 100 毫升量筒中 10 分钟内测定的平均沉降速度进行计算，此时的产能 系数约为 65％左右。假设每 10 分钟沉降 90mm，则沉降速度为： 90 W= = 0.15mm / 秒 = 0.00015米 / 秒 60 × 1022第 23 页 共 82 页V = 3600 FWη = 3600 × 1000 × 0.00015 × 65% = 351米 3 / 秒二十七. 精液产能计算 二十七. 精液中 Al2O3 量由三个部分组成，一部分是从低硅矿石中溶出的 Al2O3，一部 分是从硅渣附液带来的 Al2O3，一部分是由 Al(OH)3 洗液带来的 Al2O3；因此，我 们也可以将精液分成三个部分进行计算。 第一部分 Q 精 1， 是高压溶出的实际产量 ； 第二部分 Q 精 2，实际上是从烧结法补入拜耳法精液的一部分（补碱之用） ；第三 部分 Q 精 3，是 Al(OH)3 洗液带来的，在稳定情况下可看着循环物料。所以，Q 精 1 是要计算的高压溶出的实际精液量，而 Q 精= Q 精 1+ Q 精 2+ Q 精 3 只是来表征通过精 液槽或精液泵的流通精液量。 1．高压溶出的实际精液产量 Q 精 1： (1 ? 固含 ) ? V ? A液 + V ? 固含 ? A% ? η A% ? A赤附 3150 ---------④ A精( 拜)Q精1 =式中：V----每小时原矿浆进料量，米 3/小时 固含----每米 3 原矿浆中的固体含量，公斤/米 3 3150----原矿浆中固体的比重，公斤/米 3 A 液----原矿浆液体中 Al2O3 浓度，公斤/米 3 A％----原矿浆固体中 Al2O3 的百分含量 ηA％----原矿浆固体中 Al2O3 的溶出率 A 赤附----过滤赤泥滤饼附液中 Al2O3 含量，公斤/小时 A 精（拜）----拜耳法精液中 Al2O3 浓度，公斤/米 3 含水率 1 × × C A赤附 公斤/小时-------⑤ 1 ? 含水率 988其中 A赤附 = (Q拜赤 + Q硅渣 ) ×式中：Q 拜赤----每小时拜耳法赤泥量，公斤/小时 Q 硅渣----每小时产硅渣量，公斤/小时 含水率----过滤赤泥滤饼含水率，％ 988----50℃时水的比重，公斤/米 3 注：每米 3 末次洗涤赤泥附液中的含水重量与此数近似 CA 赤泥----末次洗涤赤泥附液中 Al2O3 浓度，公斤/米 3 2．烧结法补入拜耳法精液的一部分精液量 Q 精 2：Q精2L S × A烧精 = V烧精 A拜精 Q硅渣 ?---------------⑥式中：Q 硅渣----硅渣量，公斤/小时 L/S----硅渣沉降槽底流液固比，公斤/公斤 A 烧精----烧结法精液中 Al2O3 浓度，公斤/米 3 A 拜精----拜耳法精液中 Al2O3 浓度，公斤/米 3 V 烧精----烧结法精液比重，公斤/米 323第 24 页 共 82 页3． Al(OH)3 洗液带来的 Al2O3 组成的精液量 Q 精 3：Q AH × Q精3 =含水率 1 × × 0.98 × A种母 1 ? 含水率 975 A拜精------------⑦式中：QAH---- Al(OH)3 产量，公斤/小时 含水率----种分分离过滤滤饼含水率 975----每米 3 种分母液中的大致水量，公斤/米 3 A 种母----种分母液中的 Al2O3 浓度，公斤/米 3 A 拜精----拜耳法精液中的 Al2O3 浓度，公斤/米 3 0.98----洗涤效率 Q 精= Q 精 1+ Q 精 2+ Q 精 3 固含 （ ? 1 ）V ? A液 + V ? 固含 ? A% ?η A% ? 3150 或 Q精 = × 1.02 ---------⑧ A拜精 例如（未校对） ：设每小时产拜耳法赤泥及烧结法硅渣总量为 29.8 吨，赤泥 过滤滤饼含水率为 44.6％，拜耳法末次洗涤赤泥附液中的 Al2O3 浓度为 15.8 公 斤/米 3。 则每小时随拜耳法赤泥过滤滤饼附液带走的 Al2O3 量为（见公式⑤） 44.6 1 A赤附 = 29800 × × × 15.82 = 384公斤 100 ? 44.6 988 设每小时原矿浆进料量为 236 米 3，其固含 260 公斤/米 3，固体中 Al2O3 含 量为 63.7％，Al2O3 溶出率为 80％，原矿浆液体中 Al2O3 浓度为 133.4 公斤/米 3， 拜耳法精液中 Al2O3 浓度为 136 公斤/米 3。 则每小时高压溶出实际产精液量为（见公式④） 260 (1 ? ) × 133.4 × 236 + 236 × 260 × 0.8 × 0.637 ? 384 3150 Q精1 = = 440米 3 136 设每小时产硅渣量 4.4 吨，硅渣沉降槽底流 L/S 为 2.5，烧结法精液比重 1.203，其 Al2O3 浓度为 94.78 公斤/米 3。 则每小时随硅渣附液带来的 Al2O3 组成的精液量为（见公式⑥） 4400 × 2.5 94.78 Q精2 = × = 6.4米 3
设每小时产 Al2O3 量为 31.7 吨，折 Al(OH)3 产量约 49 吨，过滤种分 Al(OH)3 滤饼含水率为 20％，种分母液中 Al2O3 浓度为 65.5 公斤/米 3。 则每小时随 Al(OH)3 洗液带来的 Al2O3 组成的精液量为（见公式⑦） 20 1 65.5 Q精3 = 49000 × × × 0.98 × = 5.9米 3 80 975 136 所以每小时通过拜耳法精液泵的精液总量为 Q 精=440+6.4+5.9=452.3 米 3 或按公式⑧作近似计算如下：24第 25 页 共 82 页(1 ?Q精 =260 ) × 133.4 × 236 + 236 × 260 × 0.8 × 0.637 3150 × 1.02 = 452米 3 136二十八. 拜耳法生产一吨 Al2O3 所需铝土矿的计算 二十八. 设矿石 A/S=MSi，赤泥 A/S=mSi，矿石中 Al2O3 含量为 A 矿％，a 是由于水解作 用、机械损失等引起的总损失及随赤泥附液和结晶附液流入烧结法系统的 Al2O3 总量％，G 矿是生产一吨 Al2O3 所需的矿石重量，公斤。G矿 ×A矿 M Si ? m Si a ×( ? ) =
M Si 10010 7 × M S i A矿 {M Si (100 ? a) ? 100m SiG矿 =二十九. 活塞泵排量 Q（米 3/小时） 二十九. 对于双缸双作用活塞泵：d2 Q = ( D ? ) ? π ? l ? n ? 60η 22式中：D----缸套直径，米 d----活塞杆直径，米 l----冲程，米 n----冲次，1 次/分 η----容积效率，％ 当 D=185mm，d=65mm，l=450mm，η=93.6％Q = (0.185 2 ?0.065 2 ) × 3.1416 × 0.45 × 93.6% × n = 2.55n米 3 / 小时 2三十. 三十.赤泥附碱损失 N 附（公斤/吨干赤） （公斤/N附L ( )末 = S × NT γ 末附式 中 ： L/S）末----末次洗涤沉降底流液固比，公斤/公斤 （ γ末附----末次洗涤沉降底流附液比重，吨/米 3 NT----末次洗涤沉降底流附液中全碱浓度，公斤/米 325第 26 页 共 82 页三十一. 叶滤机产能计算（仅供参考） 三十一. 叶滤机产能计算（仅供参考） 2P ? F 2 × t（米3 ） η ? γ ?αV=式中：P----叶滤压力，公斤/厘米 2 F----叶滤面积，米 2 t----叶滤时间，小时 η----粘度，厘泊 γ----滤饼比阻力 α----单位滤液中滤渣含量，公斤/米 3 V----叶滤运行 t 小时的产量，米 3 滤饼比阻力γ随时间的延长，滤饼增厚而增大，在每个叶滤周期中是一个变 数。此公式可供分析影响叶滤产能的因素时参考。 三十二. 烧结窑小时蒸水量 Q（吨/小时） 三十二. （吨/Q = V ? γ ? W% （吨／小时）式中：Q----大窑小时蒸水量，吨/小时 V----大窑小时下料量，米 3/小时 γ----生料浆比重，吨/米 3 W％----生料浆含水率，％ 三十三. 熟料标准溶出率ηA 标、ηN 标 三十三. 熟料标准溶出率η 熟料在标准条件下进行溶出， 熟料中 Al2O3 和 Na2O 溶出的数量分别占熟料中 Al2O3 和 Na2O 总量的百分数，就叫熟料的 Al2O3 和 Na2O 的标准溶出率ηA 标、ηN 标 其标准条件如下： L/S=15，温度 85℃±5℃，Nc=5g/l，搅拌溶出时间 15 分钟。 其溶出率可按溶液成份变化进行计算，也可按赤泥成份进行计算。 按赤泥成份进行计算的公式如下：η A标 = 1 ? （A赤 ? C熟 A熟 ? C赤 N 赤 ? C熟 N 熟 ? C赤） 100% ×η N标 = 1 ? （） 100% ×式中：A 熟、C 熟、N 熟----分别为熟料中 Al2O3、CaO、Na2O 的含量，％ A 赤、C 赤、N 赤----分别为赤泥中 Al2O3、CaO、Na2O 的含量，％26第 27 页 共 82 页三十四. 熟料的初溶出率和净溶出率 三十四. 在工业溶出条件下，由于二次反应的结果，使一部分已溶出的 Al2O3 和 Na2O 重新进入赤泥（二次反应损失） ，所以实际溶出率一般低于标准溶出率。 按溶出赤泥成份计算的溶出率叫初溶出率ηA 初、ηN 初 。 按弃赤泥成份计算的溶出率叫净溶出率ηA 净、ηN 净 。 计算方法同按溶出赤泥成份计算标准溶出率的方法一样。即η A净 = 1 ? （A弃赤 ? C熟 A熟 ? C弃赤 N 弃赤 ? C熟 N 熟 ? C弃赤） 100% ×η N净 = 1 ? （） 100% ×三十五. 调整液配制计算 三十五. 设 ⑴每吨熟料中含 Al2O3 和 Na2O 量（不包含 Ns）分别为 A 和 N，公斤 ⑵熟料中 Al2O3 和 Na2O 的初溶出率分别为ηA 初、ηN 初，％ ⑶赤泥洗液中 Al2O3、Na2OK、Na2OC 的浓度分别为 A 赤、NK 赤、NC 赤，克/升 ⑷碳分母液中 Al2O3、Na2OK、Na2OC 的浓度分别为 A 碳、NK 碳、NC 碳，克/升 ⑸要求溶出液中 Al2O3、Na2OK、Na2OC 的浓度分别为 A 溶、NK 溶、NC 溶，克/升 （此根据技术规程要求） ⑹在溶出过程中，苛化的 Nc 量为调整液中总 Nc 量的百分数 K（可根据生产 实际情况进行统计） 则即可从下列联立方程式中解出赤泥洗液、碳分母液、种分母液的体积，分 别以 V 赤、V 碳、V 种表示，单位米 3 ? A ? η A初 + A赤 ? V赤 + A碳 ? V碳 + = A溶 ? V赤 + V碳 ? ? N ?η + N ? V + N ? V K ? Nc溶 ? N初 K赤 赤 K碳 碳 = N K溶 ? ? V赤 + V碳 1? K ? ? Nc ? V + Nc ? V Nc溶 碳 碳 ? 赤 赤 = V赤 + V碳 1? K ? ? 此式为三元一次联立方程式，可按一般的消元法或三阶行列式的方法求解， 请参考有关数学书籍。 生产上在一般情况下，调整液由赤泥洗液和碳分母液两种成分组成，因此方 程式简化如下（暂不考虑溶出液中 NK 的浓度或αK，算出 V 赤、V 碳后 进 行 校 核 ） ： ? A ? η A初 + A赤 ? V赤 + A碳 ? V碳 = A溶 ? V赤 + V碳 ? ? ? Nc赤 ? V赤 + Nc碳 ? V碳 = Nc ? V赤 + V碳 1? K ?27第 28 页 共 82 页按消元法或二阶行列式办法求得：Nc溶 ? A ?η A初 ? ( Nc碳 ? ) ? 1? K ?V赤 = Nc溶 Nc ? ( A溶 ? A赤 ) ? ( Nc碳 ? ) + ( A溶 ? A碳 ) ? ( 溶 ? Nc赤 ) ? 1? K 1? K ? Nc ? A ?η A初 ? ( 溶 ? Nc赤 ) ? 1? K ?V碳 = Nc溶 Nc ? ( A溶 ? A赤 ) ? ( Nc碳 ? ) + ( A溶 ? A碳 ) ? ( 溶 ? Nc赤 ) 1? K 1? K ?V 赤、V 碳求出来后，校正溶出液 NK 浓度或αK，如果αK 低于技术操作规程要 求下限（1.20） ，可加种分母液调正之；如果α K 高于技术操作规程要求上限 （1.24） ，此时只有联系配料车间改变配料，提高熟料质量。 调整溶出液αK 时，种分母液量计算公式如下：V种 =(α K要 ? α K计 ) ? A溶 (α K种 ? α K要 ) ? A种米3式中：αK 要----要求溶出液αK 值 αK 计----根据赤泥洗液和碳分母液量及成份，熟料溶出 Al2O3 和 Na2O 计算出的溶出液αK αK 种----种分母液的αK 加入调整之种分母液后，溶出液的 Nc 浓度会有所提高，但其值影响甚微， 一般不会超出 Nc 浓度溶出允许范围。 调整液中各种液体体积配比为： 赤泥洗液：V赤 V赤 = × 100% V调 V赤 + V碳 + V种 V碳 V碳 = × 100% V调 V赤 + V碳 + V种 V种 V种 = × 100% V调 V赤 + V碳 + V种碳分母液：种分母液：调整液的成份分别为： ? A赤 ? V赤 + A碳 ? V碳 + A种 ? V种 ? Al 2 O3 = V赤 + V碳 + V种 ? ? N K赤 ? V赤 + N K碳 ? V碳 + N K种 ? V种 ? ? Na 2 OK = V赤 + V碳 + V种 ? ? Nc赤 ? V赤 + Nc碳 ? V碳 + Nc种 ? V种 ? Na 2 OC = V赤 + V碳 + V种 ? ? 计算数字与实际结果往往有出入， 可根据溶出液的实际分析数量重新进行适 当调整。必须指出，在摸索了一定的实际经验以后，在生产中往往不须经过复杂28第 29 页 共 82 页的计算，根据经验便可调整。 例如：已知每吨熟料中 Al2O3 286.7 公斤，Na2O 182.9 公斤，初溶出率为η A 初 91.42％，ηN 初 93.17％；碳分母液浓度为 A 11.29 克/升，NK 15.29 克/升 ， Nc 101.42 克/升；赤泥洗液浓度为 A 50.52 克/升，NK 41.07 克/升，Nc 8.65 克/升；要求溶出液中的浓度为 A 114 克/升，Nc 21 克/升，Nc 苛化量为调整液 中 Nc 量的 2.2％。试求每吨熟料所需调整液中赤泥洗液和碳分母液的体积？ 解： A ? η A初 ? ( Nc碳 ?Nc溶 21 ) = 286.7 × 0.9142 × (101.42 ? ) = 20955 1? K 1 ? 0.022A ?η A初 ? (Nc溶 21 ? Nc赤 ) = 286.7 × 0.9142 × ( ? 8.65) = ? K 1 ? 0.022( A溶 ? A赤 ) ? ( Nc碳 ?Nc溶 Nc ) + ( A溶 ? A碳 ) ? ( 溶 ? Nc赤 ) 1? K 1? K 21 21 = (114 ? 50.52) ? (101.42 ? ) + (114 ? 11.29) ? ( ? 8.65) 1 ? 0.022 1 ? 0.022 = 63.48 × 79.95 + 102.71 × 12.82 = 6391.9V赤 =20955 = 3.28米 3 / 吨 ? 熟料 0.1 V碳 = = 0.526米 3 / 吨 ? 熟料 6391.9 如果略去公式中的 K 值， 则例子的计算结果为赤泥洗液 3.17 米 3/吨-熟料 ， 碳分母液 0.51 米 3/吨-熟料。 所以 三十六. 粗液产出率 Q 粗，米 3/吨-熟料 三十六. 10 A ?η A ? K 3 米 / 吨 ? 熟料 A粗Q粗 =史中： A----熟料中 Al2O3 的百分含量，％ 10A----每吨熟料中 Al2O3 的含量，公斤 ηA---- Al2O3 的净溶出率，％ A 粗----粗液中 Al2O3 浓度，克/升 K----修正系数，根据历年生产统计所作的物料平衡计算结果， K=1.013 说明：在熟料溶出及赤泥分离洗涤系统中，进入溶液的 Al2O3 量，来自熟料 和碳分母液，支出的 Al2O3 量即粗液与弃赤泥附液中 Al2O3 量之和，据此可以作 物料平衡计算，并求出其 K 值，72 年 K=1.016，73 年 K=1.011，平均 K=1.013。29第 30 页 共 82 页三十七. 现场溶出及赤泥分离洗涤系统苛化量的推算 三十七. 我们把溶出及赤泥分离洗涤过程看成一个总的体系，以一吨熟料中 Al2O3 含 量作为计算基数，进入体系的有一吨熟料和相应的碳分母液中的 Al2O3 量，从体 系排除的有弃赤泥附液和粗液中的 Al2O3 量。 例如： 设一吨熟料中 Al2O3 含量 286.7 公 斤 ， A 净=89.73％ ， 2OK 含量 182.9 η Na 公斤，ηN 净=94.05％，随弃赤泥附液带走的 Al2O3 量为 2.9 公斤，Na2OK 量为 3.6 公斤，Na2OC 量为 0.9 公斤；碳分母液成份为 Al2O3 为 11.29 克/升，Na2OK 为 15.3 克/升，Na2OC 为 101.4 克/升。 则，溶出的 Al2O3 量为： 286.7×89.83％=257 公斤 溶出的 Na2O 量为: 182.9×94.05％=172 公斤 设随碳分母液带入的 Al2O3 量为 X 公斤，则其相应带入的 15.3 Na2OK 量为： X公斤 11.29 101.4 Na2OC 量为： X公斤 11.29 如果 Na2OC 苛化量为 Y 公斤 而粗液中的 Al2O3 量为 257-2.9+X 公斤，则其相应的 15.3 Na2OK 量为： 172.0 ? 3.6 + X + Y = 168.4 + 1.355 X + Y 11.29 101.4 Na2OC 量为： X ? 0.9 ? Y = 8.99 X ? 0.9 ? Y 11.29 如果已知粗液成份为 Al2O3 112.1 克/升，Na2OC 20.4 克/升，αK=1.22 则，可立如下方程式： ? 254.1 + X 8.99 X ? 0.9 ? Y ? 112.1 = ? 20.4 ? ?168.4 + 1.355 X + Y = 1.22 ? 254.1 + X 1.645 ? 得一吨熟料所产粗液量： 254.1 + 7.08 Q粗 = = 2.332米 3 112.1 一吨熟料在溶出及赤泥分离洗涤过程中的反苛化量为 152 公斤。 三十八. 脱硅效率ηs 三十八. 脱硅效率η 在脱硅过程中， 从粗液进入硅渣的 SiO2 量占粗液中所含 SiO2 总量的百分数。 ηs= (1 ??粗 ?精) × 100%式中：μ粗、μ精----分别为粗液和精液的硅量指数。30第 31 页 共 82 页三十九. 硅渣产出率 Q 硅渣（公斤/米 3-粗液） 三十九. （公斤/ 生产现场所产生的硅渣系混合硅渣， 由两部分组成。 一部分是由溶液中 SiO2 含量所产生的正常硅渣，其量为粗液中的 SiO2 量×硅渣量与硅渣中的比值×脱 硅效率，其值约为粗液中 SiO2 量的 3 倍；另一部分硅渣由粗液中的浮游物所产 生，其硅渣量依浮游物的数量成份而定。浮游物的成份分析还缺乏数据，可近似 地认为其成份与弃赤泥成份相同，由此所产生的硅渣量与浮游物重量大致相等。 故得计算每米 3 粗液产出硅渣量的近似公式为： Ｑ硅渣＝３Ｓ粗 +Ｑ浮 （公斤／米３ ? 粗液） 式中：Q 硅渣----每米 3 粗液所产生的硅渣量， （公斤/米 3-粗液） S 粗----粗液中 SiO2 含量，公斤/米 3 3----理论硅渣为粗液中 SiO2 含量的倍数 Q 浮----粗液中浮游物含量，公斤/米 3 四十. 四十. 脱硅前每米 3 粗液加种分母液量 (α K精 ? ?α K ) ? α K粗V母 =α K 母 ? (α K精 ? ?α K )×A粗 A母式中： Ｖ母----1 米 3 粗液所加种分母液的体积，米 3 αK 粗、αK 精、αK 母----分别为粗液、精液和种分母液中的苛性比 ΔαK----精液αK 比脱硅原液αK 的升高值，当粗液浮游 物在 5～8 克/升时，ΔαK=0.06～0.08 推导：设脱硅过程中没有αK 变化，即精液αK 等于脱硅原液αK 。 则按下式可得精液αK 值：α k精A粗 ? α K粗 V母 ? A母 ? α K母 + 1.645 1.645 = × 1.645 A粗 + V母 ? A母移项简化 A粗 ? α K粗 + V母 ? A母 ? α K母 = A粗 ? α K精 + V母 ? A母 ? α K精A粗 (α K精 ? α K粗 ) = V母 ? A母 ? (α K母 ? α K精 )所以V母 =α K精 ? α K粗 α K母 ? α K精×A粗 A精由于脱硅原液的脱硅反应（包括原液中的 SiO2 及浮游物）和脱硅过程中少 量的苛化作用，使精液αK 比计算的精液αK 高一个ΔαK 值，将实际精液的αKΔαK 代替计算的精液αK 即得简化公式。 式中ΔαK 值在现行条件下可取 0.07，当条件变化（如浮游物特别高）时， 重新通过物料平衡进行校对。 注： 考虑到种分母液中存在浮游物 Al(OH)3,在脱硅条件下,溶入溶液,实际上31第 32 页 共 82 页是降低了种分母液的αK 母,所以公式中的αK 母值应取为αK 循母，即入磨母液 A 母值 应取为N母 × 1.645 进行计算更准确。 α K循母四十一. 精液产出率 四十一. 即每吨熟料所产精液量 Q 精，米 3/吨-熟料。Q精 = Q粗 × （A粗 + A母 ? V母 ? S 粗 A精? Q硅渣附）米 3 / 吨 ? 熟料式中：Q 粗----粗液产出率，米 3/吨-熟料 A 粗----粗液中的 Al2O3 含量，公斤/米 3 A 母----种分母液中的 Al2O3 浓度，公斤/米 3 V 母----1 米 3 粗液脱硅时加入的种分母液体积，米 3/米 3 S 粗----粗液中 SiO2 的含量，公斤/米 3 A 精----精液中的 Al2O3 含量，公斤/米 3 Q 硅渣附----1 米 3 粗液脱硅时，呈硅渣附液带走的精液体积，米 3 其中Q硅渣附 = Q硅渣 ×L/S 米3 1000γ 精L/S----硅渣沉降槽底流重量液固比 γ精----精液的比重，吨/米 3 例如：以生产统计数据为例，试求： ⑴ 每吨熟料产粗液量； ⑵ 每米 3 粗液产硅渣及附液量； ⑶ 每米 3 粗液脱硅时加入的种分母液量； ⑷ 每吨熟料产精液量。 解 ：⑴ 熟料 Al2O3 含量 28.67％ ，ηA 净 89.73％；粗液中 Al2O3 浓度 112.1％ 。 根据公式可得每吨熟料产粗液量：Q粗 =10 A ?η A ? K 10 × 28.67 × 89.73 × 1.015 = = 2.332米 3 A粗 112.10⑵ 粗液中 SiO2 含量 5.43 公斤/米 3，浮游物 11.37 公斤/米 3。 根据公式可得每米 3 粗液产硅渣量：Q硅渣 = 3S 粗 + Q浮 = 3 × 5.43 + 11.37 = 27.66公斤又知精液比重γ精=1.203，设硅渣沉降底流液固比 L/S=2。 根据公式可得每米 3 粗液产硅渣附液量：Q硅渣附 = Q硅渣 ×L/S 2 = 27.66 × = 0.046米 3 1000γ 精 1000 × 1.203⑶ 已知循环母液αk=3.36，种分母液 Nk=135.92 公斤/米 3，考虑种分 母液浮游物在内，计算种分母液 Al2O3 浓度为：32第 33 页 共 82 页A母 =Nk 135.92 × 1.645 = × 1.645 = 66.5公斤 / 米 3 αK 3.36若粗液αk=1.22，Al2O3=112.10 公斤/米 3，精液αk=1.56。 根据公式可得每米 3 粗液脱硅时加入的种分母液量：V母 ==(α K精 ? ?α K ) ? α K粗αK 母 ? (α K精 ? ?α K )×A粗 A母(1.56 ? 0.07) ? 1.22 112.10 0.27 112.1 × = × = 0.243米 3 3.36 ? (1.56 ? 0.07) 66.5 1.87 66.5⑷ 又已知精液中 Al2O3 浓度为 94.78 公斤/米 3。 根据公式可得每吨熟料产精液量：Q精 = Q粗 × （A粗 + A母 ? V母 ? S 粗 A精? Q硅渣附）112.1 + 66.5 × 0.243 ? 5.43 = 2.332 × （ ? 0.046） 2.91米 3 = 94.78 四十二. 烧结法弃赤泥产量 四十二. 即每吨熟料产出弃赤泥量。Q弃赤 =C熟 吨 / 吨 ? 熟料 C弃赤式中： C 熟----熟料中 CaO 含量，％ C 弃赤----弃赤泥 CaO 含量，％ 四十三. 烧结法弃赤泥附液量 四十三.L V弃赤附 = Q弃赤 × ） （ 弃赤 S 式 中 ： L/S）弃赤----弃赤泥浆重量液固比，公斤/公斤 （四十四. 赤泥洗涤热水加入量 四十四. 指在每吨熟料所产出赤泥的洗涤过程中需加入的热水量。V热水 = V洗液 ? Q弃赤 × {式中：( L / S ) 分 ? (1 + K% )γ分?(L / S )末γ末}V 热水----热水量，米 3/吨-熟料 V 洗液----赤泥洗液量，米 3/吨-熟料 Q 弃赤----弃赤泥量，吨/吨-熟料 （L/S）分----分离底流液固比，公斤/公斤33第 34 页 共 82 页（L/S）末----末次洗涤底流液固比，公斤/公斤 K％----循环赤泥量 γ分----分离底流附液（即粗液）比重，吨/米 3 γ末----末次洗涤底流附液比重，吨/米 3，烧结法弃赤泥附液比 重可取作 1 在拜耳法沉降洗涤计算中， 由于拜耳法系统一次洗涤沉降溢流 （即一次洗液 ） 浮游物很低，可不考虑赤泥循环量。 例如：已知熟料中 CaO 含量 C 熟为 21.38％，弃赤泥中 CaO 含量 C 弃赤为 46.39 ％，赤泥洗液浮游物 20 公斤/米 3，每吨熟料溶出时耗赤泥洗液 3.28 米 3，试求 弃赤泥产出率及赤泥循环率？ 解：根据公式可得弃赤泥产出率为：Q弃赤 =C熟 21.38 = = 0.46 （吨 / 吨 ? 熟料） C弃赤 46.39循环赤泥占总弃赤泥量的百分数（赤泥循环率）可按下式计算：K=V赤洗 × 洗液浮游物 × 100% 1000Q弃赤式中：V 赤洗----每吨熟料溶出时耗赤泥洗液量，米 3/吨-熟料 Q 弃赤----弃赤泥产出率，吨/吨-熟料 根据公式可得赤泥循环率： 3.28 × 20 K= × 100% = 14.26% 1000 × 0.46 四十五. 碳分分解率ηA％ 四十五. 碳分分解率η 碳分所产 Al(OH)3 中的 Al2O3 含量占精液中 Al2O3 含量的百分数。A精 ? A母 × ηA = A精N T精 N T母? A N ? × 100% = ?1 ? 母 × T精 ? × 100% ? A精 N T母 ?式中：A 母、A 精----分别为碳分母液和碳分精液中 Al2O3 含量，克/升 NT 母、NT 精----分别为碳分母液和碳分精液中全碱浓度，克/升 NT 精/ NT 母----碳分过程中的浓缩系数 四十六. 碳分母液预计残留 Al2O3 浓度 四十六. 根据预定分解率、碳分精液 Al2O3 浓度及浓缩系数即可算出碳分母液中应残 留的 Al2O3 浓度， 此项计算为分解工控制分解率和掌握停气时间的一项重要计算。 其计算公式可由分解率计算公式演变而来，即A母 =A精 (1 ? η A ) N T精 / N T母克/升34第 35 页 共 82 页式中ηA％由试验确定的“A/S 和ηA”的关系表查出，取其下限值，浓缩系 数 NT 精/NT 母可由经验求得， 约为 91％。 由于在溶液停气后还要继续分解一段时间 ， 该溶液中的 Al2O3 浓度还会继续有所下降，因此在确定停气时间时，预计溶液中 残留的 Al2O3 浓度比公式计算值要高一些， 根据生产经验， 一般加上 1～2 克/升。 即A母 =A精 (1 ? η A ) + 1 2克 / 升 ~ N T精 / N T母我厂碳分精液 A/S 与碳分分解率对照表 351～400 401～450 386～88 88～90 〉450 〉90精液 A/S 分解率％四十七. 碳分过程中 SiO2 的沉淀率ηs％ 四十七. 的沉淀率ηS精 ? S母 ? ηS = S精N T精 N T母× 100% = 1 ? （S 母 N T精 × ） 100% × S 精 N T母式中： S 母、S 精----分别为碳分母液和精液中的 SiO2 浓度，克/升 NT 母、 NT 精----分别为碳分母液和精液中的全碱浓度，克/升 四十八. 碳分 Al(OH)3 产品质量（SiO2 含量）的计算 四十八. 产品质量（SiO 为了知道某槽 Al(OH)3 产品质量，可通过计算来了解，其计算公式如下：PA =η S ? S精 × 100% 1.53 × η A ? A精 S精 ? S母 × N T精 N T母（ =× 100% ） S 精 × S精 × 100% 1.53 × η A ? A精N T精 N T母 = × 100% 1.53 × η A ? A精 S精 ? S母 ×式中：PA----某槽 Al(OH)3 产品中 SiO2 的百分含量，为 SiO2 与干基 Al2O3 之 比，％。 （如计算对 Al(OH)3 量之比，分母应乘以系数 1.53） 1.53---- Al2O3 换算成 Al(OH)3 的换算系数 其它符号意义同上 注：①公式未考虑 CO2 气体含尘中的 SiO2 ； ②严格地说， 分母应为 η A ? A + η S ? S + 其它微量杂质 之和， 但影响甚微 。35第 36 页 共 82 页四十九. 中和率ηNK（％） 四十九. 中和率η 是指碳分过程中转变为 Na2O 碳的 Na2O 苛量占精液中总 Na2O 苛量的百分数。η NK = 1 ? （N T 母 ? N C母 N T 精 × ） 100% × N T 精 ? N C精 N T 母式中：NT 母、NT 精----分别为碳分母液和精液中的全碱浓度，克/升 NC 母、NC 精----分别为碳分母液和精液中的 Na2O 碳浓度，克/升 五十. 五十. CO2 吸收率ηCO2 吸 吸收率η指被吸收的 CO2 量占通入碳分槽 CO2 总量的百分数。可根据 Na2CO3 浓度的增 长情况进行计算η CO2吸 =被吸入的CO2 量 × 100% 通入的CO2 量N K精 ? V精 ?η NK ×= 式中：VCO2入 ? C CO244 62 × 100% × 1.98NK 精----精液中 NK 浓度，公斤/米 3 V 精----精液体积，米 3 ηNK----中和率，％ VCO2 入----通入 CO2 量，标米 3 CCO2---- CO2 浓度，％ 44、62----分别为 CO2 和 Na2O 分子量 1.98----标准状态下 CO2 的重量，公斤/米 3五十一. 每米 3 精液在碳分过程中消耗的 CO2 量（米 3） 五十一.（N K精 ? N K母 ×Q=N T精 22.4 ） × N T母 62 η CO2吸 ?η CO2回收 ? C CO2式中： ηco2 吸----在碳分槽内 CO2 吸收率，％ ηco2 回收---- CO2 在从石灰炉至碳分槽输送过程中的回收率，％ CCO2---- CO2 气体浓度，％ 62----Na2O 分子量 22.4----在标准状况下，一公斤分子气体的体积 22.4 米 3 其它符号意义同上 由于缺乏系统测定，现假定ηco2 吸=90％，ηco2 回收=90％，CCO2=38％，则 每中和一公斤苛性碱所需标准状况下 CO2 气体的体积为：36第 37 页 共 82 页22.4 22.4 62 62 K= = = 1.174(标米 3 / 公斤 ? N K ) η CO2吸 ?η CO2回收 ? C CO2 0.9 × 0.9 × 0.38 五十二. 种分分解率ηA（％） 五十二. 种分分解率η 是指种分 Al(OH)3 中 Al2O3 含量占精液中 Al2O3 含量的百分数， 其计算方法类 同碳分分解率计算方法，也可按下式计算：ηA = 1? （α K精 ） 100% × α K母五十三. 分解 Al(OH)3 产量计算 五十三. 1.53 × V精 ? A精 ? η A × (1 ? A损% ) 1000Q AH =式中：V 精----分解（碳分或种分）精液体积，米 3 A 精----精液中 Al2O3 浓度，公斤/米 3 ηA---- Al2O3 分解率，％ A 损---- Al2O3 损失的百分数，％（一般为 0.1～0.3％） 五十四. 分解母液量计算 五十四.V母 = V精 ×N T精 Q湿AH ? P附液% Q湿AH ? (1 ? P附液% ） ? ? N T母 γ母 γ AH式中： V 母----分解母液体积，米 3/小时 V 精----分解精液体积，米 3/小时 NT 精----精液全碱浓度，公斤/米 3 NT 母----母液全碱浓度，公斤/米 3 Q 湿 AH----湿 Al(OH)3 重量，吨/小时 P 附液----一次滤饼附液含量，％ γ母----滤饼附液（母液）比重，吨/米 3 γAH---- Al(OH)3 比重，吨/米 3 五十五. 空气搅拌空气消耗量计算 五十五.V=1.75h H + 10 C ? ?g 1037第 38 页 共 82 页式中：V----在常压下扬升 1 米 3 料浆面以上 h 高度所需空气量，米 3 h----扬升高度（液面以上套管高度） ，米 H----沉浸深度（液面以下通气入口深度） ，米 H C----经验系数，随比值 （深浸度）不同而异，见下表 H +h H 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 H +h C 9.6 10.6 11.5 12.4 13.1 13.6 H 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 H +h C 13.9 14.1 14.2 14.3 14.4 14.4五十六. 过滤机产能计算 五十六.Q湿AH = 60n ? F ? δ ? γ 容 ?η 实 (吨 / 小时) Q干AH = 60n ? F ? δ ? γ ?η 实 ? (1 ? P% )(吨 / 小时)式中：Q 湿 AH----每小时过滤湿 Al(OH)3 滤饼重量，吨/小时 Q 干 AH----每小时过滤干 Al(OH)3 滤饼重量，吨/小时 n ----滤鼓转数，转/分 60----每小时内分钟数，分/小时 F ----滤饼每转一周的过滤面积，米 2/转 F = d ? π ? ? 其中 d---滤鼓直径，米； ? ---滤鼓长度，米。 δ ----滤饼厚度，米 γ容----湿滤饼容重，吨/米 3 η实----实收率， ％ 是溶入滤饼混合槽的滤饼数量占总滤饼量的百 分数，实收率为吹脱率扣除回槽率后的综合指标，即 η实=η吹×（1-η回） P％----在种分过滤中为湿滤饼中附液百分含量，在 AH 成品过滤及 赤泥过滤中为滤饼中含水量，％ 五十七. 过滤计算举例 五十七. ⑴ 由滤饼含水率 P 水，求滤饼附液百分含量 P 附：P附 =P水 × γ 附 100%) （ W式中：P 附----滤饼中附液百分含量，％ P 水----滤饼中含水率，％ W ----每米 3 附液中水量，公斤/米 3 γ附----附液比重，公斤/米 338第 39 页 共 82 页根据种分母液的计算表明，每米 3 母液约含水为 942 公斤（50℃） 则 其 比 ， 重等于 942 与溶液中各溶质重量之和。 例如：已知种分母液的平均组成见下表（公斤/米 3） A NK NC CO2 ClNS SO3 K2O 97.37 162.51 24.3 11.89 3.932 4.91 11.1 36.3 求其比重。若 Al(OH)3 过滤滤饼含水率为 18％，求湿滤饼中附液的百 分含量？ 解： 母液比重： γ50℃=97.37+162.51+24.3+3.932+4.91+36.30+942=1271 公斤/米 3 此值与按比重公式算出的值极为相近 根据公式可得湿滤饼中附液百分含量为：P附 =P水 18 ×γ附 = × 1271 = 24.29 % ） （ W 942⑵ 从滤饼附液百分含量，求液固比（重量比和体积比） ：P附 L （ ） = 重量 S 100 ? P附 P附 γ附 P附 γ γ L = = × 固 = ( ) 重量 × 固 100 ? P附 100 ? P附 γ 附 S γ附 γ固L （ ） S 体积式中：γ固、γ附----分别为干固体及附液的比重 例如：设湿 Al(OH)3 滤饼附液含量为 22.6％，附液比重为 1225 公斤/米 3， 干 Al(OH)3 比重为 2400 公斤/米 3， 求附液与干 Al(OH)3 的重量比和体 积比？ 解：根据公式可得P附 L 22.6 （ ） = = = 0.292 重量 S 100 ? P附 100 ? 22.6 γ L L 2400 （ ） = ） × 固 = 0.292 × = 0.572 重量 体积 （ S S γ附 1225例如：已知拜耳法末次洗涤赤泥附液成份如下（公斤/米 3） ： NK A NC NS CO2 SO3 H2O 比重 24.2 15.82 2.8 1.6 1.99 2.06 988 1036 赤泥过滤滤饼水份为 44.6％，求赤泥滤饼中附液的百分含量、重量 液固比（L/S）及每吨干赤泥的附液体积？ 解：根据公式可得赤泥滤饼中附液百分含量：P附 =P水 44.6 ×γ附 = × 1036 = 46.（% ） 7 W 988根据公式可得重量液固比（L/S） ：39第 40 页 共 82 页P附 L 46.7 （ ） = = = 0.875 重量 S 100 ? P附 100 ? 46.7则每吨干赤泥的附液体积： 0.875 V= = 0.845米 3 1.036 注：末次洗涤赤泥附液浓度很稀，该温度下水的比重（988）加上各溶 质质量之和与溶液比重误差很小。 ⑶ 对应于 1 吨干 Al(OH)3 产品之种分母液量： 例如：设出料种分槽固含为 400 公斤/米 3，Al(OH)3 滤饼含水率 18％，种 分母液比重 1225 公斤/米 3，问过滤一吨干 Al(OH)3 滤饼能出多少种分母 液？ 解：过滤一吨干 Al(OH)3 滤饼需种分浆液体积为：V浆液 = = = 2.5米 3 固含 4001 米 3 浆液中的固体体积为： 固含 400 = = 0.1665米 3 比重 2400 1 米 3 浆液中的液体体积为： 1-0.5 米 3 由上式知一吨干 Al(OH)3 带走的附液重量为 0.292 吨，其体积为： 0.292 = 0.238米 3 1.225 所以，一吨干 Al(OH)3 所得的种分母液量为： V=2.5 米 3 种分浆液中液体体积―1 吨干 Al(OH)3 带走的附液体积 =0.-0.238=2.084-0.238=1.846 米 3 五十八. 种子附液使种分原液αk 升高值的计算 五十八. 种子附液使种分原液α 例如： 设种分母液含 Al2O3 65.51 克/升，NK 135.92 克/升，比重 1225 公斤/米 3， 种分原液含 Al2O3 130.38 克/升 ， K 133.49 克/升 ， K 1.684，Al(OH)3 N α 滤饼含水率 18％，求在不同种子比情况下种分原液αK 的升高值？ 解：由上式知湿 Al(OH)3 的附液体积为干 Al(OH)3 体积的 0.572 倍，当种 子比为 0.5 时，种子中 Al(OH)3 量为： 130.38×0.5×1.53 130.38 × 0.5 × 1.53 其附液体积为： × 0.572
× 0.5 × 1.53 其中 Na2OK 量= × 0.572 × 135.92 = 3.22公斤
× 0.5 × 1.53 Al2O3 量= × 0.572 × 65.51 = 1.559公斤 2400 加入种子后的种分原液αK 为：40第 41 页 共 82 页133.49 + 3.22 × 1.645 = 1.704 130.38 + 1.559 所以αK 的升高值 ΔαK=1.704-1.684=0.02 同样可求出，当 种子比=1.0 时 ΔαK=0.04 种子比=1.5 时 ΔαK=0.06 种子比=2.0 时 ΔαK=0.08 当 Al(OH)3 过滤条件不正常，滤饼含水率增大时，其αK 的升高值也相应增 大，可计算求实。 注：当碳分 Al(OH)3 产品占总 Al(OH)3 产品的 20％，种子比为 2 时，碳分 1 Al(OH)3 产品虽全部用做种子，但只占种子总量的 左右，所以在考虑种子附液 10 对原液αK 升高的影响时，碳分的影响可忽略不计。 αK= 五十九. 种子比的计算 五十九. 作为晶种加入的 Al(OH)3 中的 Al2O3 含量与用于分解的铝酸钠溶液中的 Al2O3 含量的比值叫种子比或种子系数。 由于在我厂种子连续搅拌分解过程中，种分原液和种子连续加入，种子所带 的附液致使αK 约有升高，同时在槽子中取样分析时，其溶液有部分已经分解。 因而固体含量并非全部为种子，因此使计算比较复杂。 设槽子取样分析的固含为 W 公斤/米 3，1 米 3 干 Al(OH)3 所带的附液体积为 V 3 3 附液米 ，原液中 Al2O3 浓度为 A 公斤/米 ，从原液到槽子的 Al2O3 分解率为ηA，加 入的 Al(OH)3 重量为 X，公斤/米 3 种原浆液 W X X 则 = + {1 ? × 1 + V附）× A ? η A （ } 1.53 1.53
X W = X + 1.53 × A ?η A ? × (1 + V附 ) × A ? η A 2400X =W ? 1.53 × A ?η A 1 + V附 1? × A ?η A × 1.53 2400 X