有色金属生产流程解决方案
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有色金属生产流程
氧化铝的生产工艺，是用碱来处理铝矿石，使矿石中的氧化铝转变成铝酸钠溶液。矿石中的铁、钛等杂质和绝大部分的硅则成为不溶解的化合物，将不溶解的残渣与溶液分离，经洗涤后弃去或综合利用，以回收其中的有用组分。纯净的铝酸钠溶液分解析出氢氧化铝，经与母液分离、洗涤后进行焙烧，得到氧化铝产品。分解母液可循环使用，处理另外一批矿石。
整个生产工艺分为8个工段：原料磨、预脱硅与高压溶出、赤泥沉降、分离与洗涤、氢氧化铝过滤、分解分级、蒸发、成品过滤、焙烧。
1）原料磨
原矿浆磨制是生产氧化铝的关键环节之一，能否磨制出固含和细度均满足工艺要求的原矿浆，将直接影响到后续的高压溶出工序的技术经济指标。在原料磨工段，来自原矿仓的高铝矿、石灰及循环母液按比例加入球磨机中磨制，磨出的矿浆进入旋流器分级机进行分级，分级机溢流进入缓冲槽由泵送至高压溶出，分级机返砂返回球磨进行二次细磨。
该工序的主体设备有：球磨、板式给矿机（电子皮带秤）、分级机、饲料槽、缓冲槽、缓冲泵。
控制目标
●保证入磨原料的配比和固含；
●在保证磨矿产品粒度和质量，提高原矿浆合适率的前提下，最大限度的提高磨机处理量，并降低其能耗与钢耗，使磨机在最佳负荷下工作。
控制功能
●采用电子皮带秤完成铝矿石、石灰的计量和控制； ●磨机固含量控制与负荷控制； ●分级机溢流浓度与细度控制；
●磨机系统及附属设备油温、瓦温、振动、负荷等参数的全方位监测。
2）预脱硅与高压溶出工序
从原料车间送来的原矿浆进入常压脱硅工段的加热槽中，采用蒸汽加热，将矿浆温度控制在100℃～110℃，然后送入脱硅槽中进行连续脱硅。在脱硅槽的末槽用母液调整经脱硅后的原矿浆RP和温度。合格原矿浆送至高压泵房的隔膜泵，脱硅机理底部设有返砂管、返砂泵，每班定期将粗砂返回原料磨工段。
用高压隔膜泵将原矿浆送往溶出工段的套管预热器，由六级套管加热器将原矿浆温度预热至180℃，循环碱液由隔膜泵送入预热器，经10级二次汽预热和一级6.3MPa的新蒸汽加热至265℃。加热后的碱液和矿浆在溶出器中混合，用6.3MPa、450℃的新蒸汽加热至265℃，进行保温溶出反应80分钟后，溶出后料浆经进入矶料浆闪蒸槽，温度从260℃降至125℃，然后送入稀释槽。从赤泥洗涤送来的赤泥洗液同时加入稀释槽中，稀释料浆用泵送往溶出后槽，停留守4小时以上，以脱除溶液中的硅、铁、锌等杂质。
控制目标
使氧化铝溶出率、溶出液苛性比等各项工艺指标达到优化，提高生产系统的循环效率，降低过程能耗，增加产能。控制功能：
●首先要保证溶出速度，因为溶出速度影响着溶出过程的三个重要指标：氧化铝溶出率、溶出器生产能力及溶出液的苛性比值。研究和实践表明，溶出温度是影响溶出速度的最主要的因素。针对溶出过程对象特性滞后较大（整个出料过程约2.5小时），各被控参数关联密切的特点，保证溶出温度、溶出液Rp值等关键参数在工艺要求的范围内，实现以溶出温度、溶出液Rp值为控制核心，包括预脱硅温度，隔膜泵流量和压力，闪蒸槽压力及温度的优化控制，使整个溶出反应达到最佳状态。
●对溶出进料固含、脉冲缓冲罐压力和料位等进行自动检测与控制。●自蒸发器的液位自动调节。
●稀释液苛性碱浓度的在线检测与控制。
●冷凝水碱浓度的在线检测及合格与不合格水的自动切换。●料浆流量的自动检测与控制。
●生产过程安全联锁和设备启停与运行控制。
3）赤泥沉降、分离与洗涤工序 赤泥沉降、分离与洗涤是将从溶出后槽送来的稀释料浆与从絮凝剂制备工段来的絮凝剂一同进入高效沉降槽进行分离，分离沉降槽底流含固量约38%～42%,用泵送往洗涤沉降槽，采用四次反向洗涤，洗水从末槽加入，末次洗涤底流固体含量约46%～54%，洗涤沉降槽底流用泵送往赤泥洗涤系统；分离沉降槽溢流（粗液）用泵送往叶滤机进行铝酸溶液精滤作业。控制目标
稳定赤泥铝酸溶液的沉降性能，使赤泥达到最佳沉降效果，减少拜耳法赤泥带走的碱液量和氧化铝溶液及赤泥附液的含碱量，提高过滤系统的产能及该工序的成产效率。控制功能
●液固比、沉降槽液位和洗涤泵流量控制； ●过滤洗涤工序真空度、洗水量和槽料位控制； ●精制工序叶滤机壳内压力控制。
●底流密度及液固界面在线检测仪（可选）。
4）氢氧化铝过滤工序
从分级来的氢氧化铝浆液，进入氢氧化铝料浆搅拌槽，经料浆泵打至平盘过滤机，在过滤机的三个区逐区进行过滤和反向洗涤。产生的母液、强滤液及弱滤液经各真空受液槽，分别进入母液槽、强滤液槽和弱滤液槽，母液经母液泵送回种分或洗涤车间，强滤液送至母液槽和溢流槽，弱滤液经泵送至平盘作一次洗涤，母液、强滤液和弱滤液中的汽体进入汽液分离器进行分离，所产生的液体回到母液槽、强滤液和弱滤液槽，气体通过真空泵排空。氢氧化铝洗液送去赤泥洗涤分离工序，氢氧化铝滤饼送往焙烧炉。该工序的主体设备：平盘过滤机、真空泵、母液泵、强滤液泵、弱滤液泵及料浆泵、热水泵、高压水泵 控制目标
保证系统的液量、物料平衡，保证真空度稳定，降低滤饼水份和附碱，避免过滤机布料串区，提高平盘过滤系统的产能及该工序的生产效率。控制功能
●母液槽、强滤液槽、弱滤液槽、热水槽、回水槽、污水槽、溢流槽液位指示与控制：通过变频泵或电动调节阀调节进出口相应介质流量的大小实现。●氢氧化铝料浆密度显示：
（1）各受液槽压力；新蒸汽压力、压缩空气压力、高压水泵出口压力参数显示。
（2）氢氧化铝洗水温度控制：通过调节阀调节热水槽新蒸汽量实现。（3）平盘过滤机压缩空气进口流量调节，调节平盘过滤机进口压缩空气流量。（4）真空泵压力、进水流量、真空泵油温、进出油管差压显示；真空泵进水流量调节；
（5）氢氧化铝料浆流量的控制与平盘过滤机转速控制；
（6）所有电机设备联锁及现场中心启动方式切换、中心启停、运行状况监控。（7）摄像头监视系统，对皮带和下料口进行监视。（可选）
5）分解分级
晶种分解是氧化铝生产过程中一个十分重要的工序，且直接影响氧化铝的产量和质量。控制过滤工段送来的精液进分解车间的精液热交换工序，精液在此工段经两级换热，精液温度降为61℃左右，然后送种子过滤冲晶种。第一级为精液与分解母液换热，第二级为精液与水换热。
精液冲晶种后，制备成固含为800g/L的氢氧化铝料浆，用晶种泵送往1～2号分解槽中。分解采用高浓度、高种子比一段分解工艺制备砂状氢氧化铝。在分解槽尾部适当位置设置2台水力旋流器分级机组，分级机底流为粗颗粒氢氧化铝料浆，作为本车间产品送往焙烧车间成品过滤工序，分级溢流返回分解槽中，分解倒数第二槽为种子出料槽，在槽上部适当位置出料自流进种子过滤机，经过滤后晶种流进晶种槽中，过滤母液进锥形母液槽。
为提高分解产出率，在分解槽顶部适当位置设有宽流道板式换热器作为中间降温设备。
主要设备：分解槽、板式换热器、分级机、晶种过滤机。控制目标
氯酸钠溶液的分解过程极为复杂，其分解和溶出是同一个可逆反应朝不同方向进行的两个过程。影响分解过程的主要因素为：分解温度、铝酸钠溶液的浓度和αk值的变化，晶种的品质和数量、分解时间及搅拌的影响等。分解过程中既要保证一定的分解速度和分解率，又要保证分解析出的氢氧化铝质量要求，温度是影响分解过程的重要因素之一，应建立一个以合理的降温制度为基础的控制系统方案，并保证铝酸钠溶液中浮游物的回收；促进更多的中间状氧化铝转为砂状氧化铝，提高高标准砂状氧化铝产品的产出率。控制功能
●种分各槽温度检测、首槽及尾槽料位检测； ●旋流器入口密度、底流出口密度检测； ●袋滤机流量、压力和料浆槽料位自动控制；
●一段首槽温度的自动控制；通过调节母液进板式换热器的流量实现； ●二段首槽温度的自动控制；通过调节一段出料进闪蒸器的进料量实现； ●末槽温度的自动控制：通过改变控制液下泵转速调节螺旋板式进料量实现； ●种子旋流器进料压力自动控制：通过改变出料泵转速调节种子旋流器进料流量实现。
●立盘过滤机液位自动控制：通过改变立盘过滤机转速调节立盘过滤机的进料量实现。
●闪蒸混合槽液位的自动控制：通过改变过料泵的转速调节进闪蒸混合槽的流量实现。
●用在线粒度仪对首、末槽氢氧化铝颗粒微观粒度分布进行在线测量（可选）。
6）蒸发
从分解车间送来的母液进入车间的蒸发原液槽，工段采用母液部分蒸发工艺，一部分母液进VI效蒸发器经五效蒸发器出料至调配槽，另一部分母液送往IV效蒸发器经III、II、I效三级闪蒸器，部分进强制循环蒸发器、部分送往循环母液调配槽。
蒸发站由一组VI效降膜蒸发器和1台强制循环结晶蒸发器及三级闪蒸组成，蒸发采用逆流流程。
7）成品过滤
由分解分级来的氢氧化铝浆液经氢氧化铝浆液贮槽，用泵送水平盘式过滤机，进行氢氧化铝分离及洗涤，洗涤后滤饼含水率6%～8%，用胶带输送机送往焙烧炉喂料箱或氢氧化铝仓，过滤后母液送种子过滤的锥形母液槽，氢氧化铝洗液送赤泥洗涤工序。
8）焙烧
过滤洗涤后的带附着水的氢氧化铝送入滤饼仓，经仓下电子皮带秤计量，用螺旋给料机送入文丘里旋风干燥器，脱水后的氢氧化铝随气流进入旋风筒，从这里分离出来的大部分氢氧化铝进入旋风预热器预热，在此过程中氢氧化铝使焙烧废气冷却而本身加热至350℃左右，被预热的物料进入焙烧炉内在1200℃左右的温度下焙烧成氧化铝。完成焙烧作业氧化铝从返回旋风筒底部进入冷却系统，经各级旋风冷却器使自身冷却并同时加热逆流而入的助燃空气。从旋风冷却器底部出来的氧化铝经水冷器得到合格氧化铝产品送入成品仓。
该工序的主体设备（气态悬浮焙烧炉）：旋风预热器、二级冷却器、燃烧站、排风机、电收尘、皮带秤 控制目标
通过对焙烧工序进行全流程监控，以达到保证氧化铝的灼减，进而保证焙烧质量，提高焙烧炉产能，降低焙烧热耗的目的。控制功能
●各级旋风预热器、旋风冷却器入、出口温度和压力的监视
●主燃烧器煤气流量的监视与控制，与主炉出口温度调节构成串级控制系统； ●冷却器流化风流量的监视与控制 ●燃烧站全自动点火与调节 ●全流程设备启停控制
●预热燃烧器煤气流量的监视与控制，与文丘里干燥器温度构成串级控制系统； ●系统风量调节； ●进料量控制； ●出料温度控制系统；
●风机、返灰、电收尘、进料、燃烧站等设备联锁等。
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