重庆拟薄水铝石方案5-10

中国铝业重庆分公司

年产2万吨拟薄水铝石项目项 目 建 设 方 工程编号:SLSFA-1102

山西铝厂设计院 二Ｏ一一年五月

案

中国铝业重庆分公司

年产2万吨拟薄水铝石项目项 目 建 设 方 工程编号:SLSFA-1102

院 长： 原 会 民 副 院 长： 李 学 武 项目负责人： 杨 红 俏

山西铝厂设计院 二Ｏ一一年五月

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主 要 参 加 编 写 人 员

李 学 武 任 先 廷 杨 红 俏 郭 甲 午 庞 王 瑞

赵 瑞 崔耀 飞 陈 宏伟 瑾 玲

目 录

1. 概述................................................................................................................................ 1 1.1编制依据 .................................................................................................................. 1 1.2项目背景 .................................................................................................................. 1 1.3项目实施的必要性 .................................................................................................. 1 1.4项目实施的可行性 .................................................................................................. 1 1.5、研究的主要范围 ................................................................................................... 2 2．建设方案 ...................................................................................................................... 2 2.1生产工艺路线 .......................................................................................................... 2 2.2脱硅工艺 .................................................................................................................. 3 2.3拟薄水铝石生产工艺 .............................................................................................. 6 2.4土建 ........................................................................................................................ 12 2.5 电力 ....................................................................................................................... 13 2.6自控 ........................................................................................................................ 13 2.7给排水系统 ............................................................................................................ 13 2.8总图 ........................................................................................................................ 14 2.9建议 ........................................................................................................................ 14 3.工程总投资估算 ........................................................................................................... 14 3.1估算编制依据 ........................................................................................................ 14 3.2投资概况 ................................................................................................................ 15 4.技术经济初步分析（含脱硅） ................................................................................... 15 4.1 生产完成成本 ....................................................................................................... 15 4.2损益估算 ................................................................................................................ 16 5.结论................................................................................................................................ 16

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1. 概述

1.1编制依据

中国铝业重庆分公司《年产2万吨拟薄水铝石项目》设计委托书。

1.2项目背景

拟薄水铝石产品在化工及石油化工行业用于催化剂、干燥剂、吸附剂及载体等，我国是世界上催化剂增长最快的市场，每年以20%—45%速度增长，拟薄水铝石市场销售良好，经济效益显著。目前我国拟薄水铝石的年产量满足不了国内市场需求，市场缺口较大。

基于市场需求及公司的现有生产条件，中国铝业重庆分公司拟规划实施年产4万吨拟薄水铝石项目，一期先实施年产2万吨拟薄水铝石生产线，这样不仅可满足国内市场的需求，同时还可为公司开发生产新品种、创造新的经济增长点，对于公司的长远发展将会起到积极作用。

1.3项目实施的必要性

目前国内市场拟薄水铝石缺口较大，有较好的市场发展空间。重庆分公司有生产拟薄水铝石的原料、国内有成熟的拟薄水铝石生产技术、公司有专业的生产技术管理人员，项目有较好的经济效益，为了开发新的高附加值产品，提高公司的抗风险能力，建议实施经济效益较好的拟薄水铝石项目是十分有必要的。

1.4项目实施的可行性

新建2万吨拟薄水铝石生产线，采用的生产工艺是以氧化铝铝酸钠溶液为原料，用碳酸法工艺生产拟薄水铝石，该生产工艺技术上成熟可靠，国内的生产线已运行多年，因此技术上是可行的。

重庆分公司有从事拟薄水铝石生产的专家及生产骨干，技术人员能得到

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保证，无后顾之忧。项目有可靠的资金保证和建设用地，因此项目的实施是可行的。

1.5、研究的主要范围

本次新建年产2万吨拟薄水铝石项目，按年产4万吨用地进行规划，生产线研究范围以拜耳法一次赤泥洗液为原料，至生产出合格拟薄水铝石产品为止,生产所需水、电、蒸汽、燃气、二氧化碳等项内容由重庆分公司确定来源，设计完成相应管网设计工作。

2．建设方案

本次拟薄水铝石生产线按4万吨年产量进行规划。先实施2万吨，预留2万吨生产线场地，以下的建设方案按2万吨进行计算和设备选型。

2.1生产工艺路线

由于该生产工艺的特殊性，生产工艺采用间断生产，年生产天数按300天、三班连续作业、小时平均产量为20000/（24 x300）=2.8吨。

产品方案:本工程产品质量按国内石化企业标准催化剂质量标准三级品进行设计,见下表:

拟薄水铝石理化指标

指标名称 SA-1 Al2O3 % Si02 % Fe2O3 % Na2O % 灼减 % 容重Kg/l - 2 -

指 标 SA-2 ≥70.0 ≤0.20 ≤0.015 ≤0.10 ≤30 ≤0.75 ≤0.30 ≤0.030 ≤0.30 ≤30 SA-3 中国铝业重庆分公司

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比表面积m2/g 孔容ml/g 胶容率 % 杂相含量 % ≤250 ≥0.30 ≥96.0 ≤3 ≥70.0 ≤5 产品按出一种产品的方案进行设计,即过滤机充分洗涤后的湿产品经烘干后灼减≤25%的干品作为产品，产品全部达到以上指标。

生产拟薄水铝石的溶液A/S要求在600以上，重庆分公司氧化铝厂无可供直接选择的物料，有两种物料进行脱硅可满足要求，一种为“烧结法常压脱硅后与拜耳法溶出浆液的混合液A/S≈250”，另一种为“烧结法一次洗液A/S≈280”。

“混合粗液”的氧化铝浓度在180g/l左右，“一次洗液” 的氧化铝浓度在80g/l左右”，“混合粗液”的氧化铝浓度与拟薄水铝石生产需要的氧化铝浓度（约70g/l）相差较大，需要进行稀释，增加了拟薄水铝石生产的用水量，因此本项目选用“一次洗液”作为拟薄水铝石生产的原料，对“一次洗液”进行脱硅。

2.2脱硅工艺

2.2.1流程确定

本次脱硅流程采用常压脱硅，一次洗液通过泵送入本系统的常压脱硅槽，在添加种子和石灰乳的条件下进行搅拌，脱硅反应三小时后出料，经沉降槽分离出底流和溢流，底流的一部分返回加种子，另一部分经压滤机处理后外排。溢流经叶滤机精制后产生合格精液，用于拟薄水铝石生产。为保证脱硅过程所需的温度，采用蒸汽直接加热。具体的流程如下：

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2.2.2工艺条件：

表1 一次洗液成分 (g/l)

项目名称 一次洗液 Al2O3 78 Na2Ok 76 Na2Oc 5 SiO2 0.28 浮游物 0.1 H2O 988. 小计 1147. A/S 278 αk 1.6 石灰乳加入量8～10g/l； 脱硅温度：≮98℃； 脱硅时间：2.5～3小时；

种子加入量：10～30g/l（计算时取20 g/l） 2.2.3物料平衡计算结果（以1L一次洗液计算）

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表2 脱硅物料平衡计算表 (g/l)

项目名称 一次洗液 石灰乳 脱硅种子及附液 脱硅原液（合计） 硅渣及附液 精液 Al2O3 78 5.56 83.56 7.56 77 Na2Ok 76 0.93 76.93 2.88 74.05 Na2Oc 5 5 0.03 4.87 SiO2 0.28 2.71 2.99 2.86 0.13 CaO 10 6.65 16.65 16 0.65 浮游物 0.1 0.1 0.0985 0.0015 H2O 988.01 45 116 1149.01 154.7 993.31 小计 1147.32 55 131.85 1334.17 184.17 1150 2.2.4流量计算

根据物料平衡计算，脱硅部分的物料流量如下： 表3 脱硅物料流量计算表 序号 1 2 3 4 5 物料名称 一次洗液 石灰乳 脱硅种子及附液 硅渣及附液 精液 Kg/t-成品 12051 27.69 159.16 310.5 12107 M/t-成品 10.50 0.50 1.21 1.68 10.53 3设计平均流量 (Kg/h) 33744 77.55 445.65 869.5 33902 设计平均流量(M/h) 29.41 1.41 3.38 4.72 29.48 32.2.5主要设备选择计算 （1）常压脱硅槽：

按常压脱硅处理量最大流量34.2m3/h,选用Φ5X5M的机械搅拌脱硅槽，其有效容积88.35 m3，预脱硅时间3小时。共需常压脱硅槽台数：

（34.2X3）X1.15÷88.35=1.34(台)

式中34.2为一次洗液及种子加入量和石灰乳液量之和；

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1.15考虑备用系数，

选用两台。两台脱硅槽采用单槽操作，单槽脱硅的周期五小时，其中进料1小时，脱硅3小时，出料1小时。每台槽一天共产出4.8槽脱硅液，两台槽产出9.6槽，两台槽产出液量为9.6X88.35=848.16 m3，每天需要脱硅液34.2X24=820.8。能够满足生产要求。

（2）沉降槽

沉降槽溢流能力确定为1.50m3/h.m2,采用Φ4.5X6M的沉降槽。沉降槽台数计算：34.2x1.15/(1.50x15.9)=1.5台。选用两台。

（3）叶滤机

叶滤机选用两筒50m2叶滤机，精液产能为65m3/h.筒,需叶滤机筒数为 10.53x2.8x1.1/65=0.5筒，选用两筒50m2叶滤机。

2.2.6配置

脱硅系统共两层，采用钢结构厂房，其中一层配置两台脱硅槽、沉降槽、污水槽及精液槽，一层不进行封闭。二层配置叶滤机及压滤机。

具体位置详见总平面配置图。

2.3拟薄水铝石生产工艺

2.3.1工艺流程描述

脱硅后的铝酸钠溶液（A/S>600）用泵通过管道送至稀释槽,用洗水稀释至AL2O3为42±5g/l。稀释液在稀释槽内与冷却水间接换热冷却至30～40℃，冷却后的稀释液经泵送入分解槽,向分解槽内通入CO2进行分解成胶，分解浆液自流进入老化槽,向老化槽内通入蒸汽提温至80℃以上后保温数小时，老化后的浆液经泵送入缓冲槽，缓冲槽通过泵出料至过滤机，进行分离和洗涤，其中洗液与母液混合后进入外送槽，洗液循环使用；过滤机分离所得滤饼与热水在滤饼槽混合后送至压滤机分离,分离所得洗液为三次洗液，三次洗液

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自流入三次洗液槽，通过泵送入过滤机；分离得到的湿滤饼全部送入烘干系统进行干燥。

烘干系统由喂料螺旋、旋转闪蒸干燥机、热风炉、产品分离系统等构成，其核心设备为旋转闪蒸干燥机。旋转闪蒸干燥是将固体完全流态化的一种干燥方式，干燥主机具有机械和气流分散功能，同时对物料的粒度和结晶水进行调整的功能。

旋转闪蒸干燥机主要是针对膏状、滤饼状物料的干燥，湿物料经螺旋加料机送入干燥主机内，在热风和机械力的作用下，热风和物料形成双旋流颗粒状流态化运动，瞬间完成热质交换。干燥后的物料进入收尘装置进行回收，获得最终的干燥产品，最突出的的特点是瞬间干燥。

2.3.2物料平衡计算

计算条件：铝酸钠溶液取以下成份

名称 精液 Al2O3 77 Na2Ok 74.05 Na2Oc 4.87 SiO2 0.13 CaO 0.65 浮游物 0.0015 A/S 592 αk 1.6 精液温度：90℃ 稀释液成份： Al2O3 40±2g/l，温度30℃ 水解：1g-Al2O3/l（以稀释液中Al2O3计） 精滤浮游物分离滤饼含水率：40%

分解成胶初始温度：30℃ 洗水温度：85℃ 热水温度：90℃ 分解率:η=95% 分解蒸水率:4% 分离滤饼含水率: ≤70% 洗涤滤饼含水率:≤60% 洗水量:40T/T-干品 湿法系统损失：1%； 烘干过程损失：0.5% 成品拟薄水铝石三级品标准。

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物料平衡流量表

设计平均流量(Kg/h) 33902 21777 78.64 61.54 140.16 56117.06 55976.88 1342.34 55171.32 4727.94 59899.28 51392.16 101364.16 103510.12 6344.14 3533.28 2778 设计平均流量3(M/h) 29.48 21.84 0.04 0.06 0.08 51.32 50.78 2460.14 49.38 4.92 53.28 46.82 104.72 103.04 4.8 序号 物料名称 Kg/t-成品 M/t-成品 31 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 精液 稀释洗水 水解 精滤滤饼附液 精滤滤饼及附液 稀释液 分解原液 CO2 分解浆液 老化冲淡进水 老化浆液 分解母液 洗水 洗液 洗涤滤饼及附液 烘干失水 成品拟薄水铝石 12107 10201.71 28.31 22.15 50.46 20202.14 20151.68 483.24 19861.68 1702.06 21563.74 18501.18 36491.1 37263.65 2283.89 1271.98 1000 10.53 10.23 0.01 0.02 0.03 18.48 18.28 878.62 17.78 1.77 19.18 16.86 37.7 37.09 1.73 2.3.3工艺配置

本次2万吨拟薄水铝石生产线分两部分:

1、新建一钢结构厂房配置稀释槽、分解槽、老化槽等，该部分除操作室进行封闭，各层均不进行封闭；

2、新建一钢结构厂房配置分离洗涤及产品烘干系统，该部分全部封闭； 详细配置见附图。 2.3.4主要设备选择计算 1） 稀释槽

按每班送料一次考虑，总体积为：V=8x51.32=410.56M3

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式中51.32-稀释液流量，M3/H

选择ф4.6x9M机械搅拌锥底槽,直筒高7M,锥底夹角120°，每台有效容积为：V=πx2.252x(5+0.6÷3)=82.69M3/台

2100米/槽冷却管束占有的体积V=πx(0.0535÷2)2x2100=4.72M3/台 实际有效容积为: 82.69M3/台-4.72M3/台=77.97M3/台

需要台数 410.56÷77.97=5.26台 考虑清理检修，设计选八台 2）老化槽

选ф3x7.6M锥底槽，直筒高6米, 锥底夹角120° 有效容积为V= πx1.5x1.5x(4.5+1.4÷3)=35M3/台

保温时间4.5小时,进料时间30分钟,出料时间40分钟,提温时间40分钟,辅助时间20分钟,则操作周期:

T=(4.5x60+30+40+40+20)÷60=6.7h 需槽子台数6.7x53.28÷35=10.2台

考虑1.15最大流量系数,则需要台数为:10.2台x1.15=11.67台 考虑清理检修,设计选16台 式中53.28-老化浆液流量，M3/H 3） 成胶槽(分解槽)

选ф1.4x8.4M锥底槽，(锥底夹角60°,直筒高7.2米) 有效容积为V= πx0.72x(4.8+1.2÷3)=8M3/台

单槽进料时间8÷30=16分钟, 式中30-进料泵流量M3/H

为与老化槽匹配，四槽分解槽为一组，则进料时间为64分钟,另外出料时间30分钟,通气时间30分钟,分析时间30分钟,辅助时间30分钟,操作周期(64+4x30)÷60=3.06h

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需槽子台数=3.06 x50.78X1.15÷8=22.36台

选24台即够,但考虑清理检修需要，备用两组8台槽。所以选32台ф1.4x8.4米分解槽与老化槽相匹配。

4）过滤机

选36M2水平带式过滤机,根据该设备在现有生产线试验情况,过滤强度为35Kg/M2〃小时,则过滤面积为：

S=[年产量÷(一年工作日x日工作小时x过滤强度)] x1.2 =[20000X103÷(300x24x35)] x1.2=95.24 M2 计算需要台数：95.24÷36=2.64台 设计选三台。 5） 滤饼槽:

洗水平均流量104.72M3/H，母液及附液平均流量5.3M3/H， 合计小时平均流量为104.72M3/H +5.3M3/H=110.02M3/H

选ф4.5x4M平底机械搅拌槽，每台槽有效容积V=πx22x3.2=40.2M3。选三台槽。

6） 压滤机

选240M2厢式压滤机，每台压滤机内容积3.0 M3,取填充系数0.85,则滤饼体积为V=3.0x0.85=2.55M3 /台

干料小时平均流量为2.776t/h,滤饼含水率为60%, 则压滤机滤饼中含附液量：2776x60÷40=4164Kg 滤饼及附液体积为: (2776+4164)÷1307=5.30M3 压滤机台数=5.30÷2.55=2.07台 选三台即可。 7） 洗母液槽

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洗液平均流量103.04M3/H，母液平均流量46.82M3/H，合计小时平均流量为103.04M3/H +46.82M3/H=149.86M3/H

选ф5x5M平底槽1台，有效容积V=πx2.52x4.3=84M3。 8） 热水槽:

洗水平均流量为104.72M3/H,选两台ф5x5M热水槽, 可供压滤机工作84 x2÷104.72=1.6个操作周期。 84为ф5x5M热水槽有效容积。 9） 烘干系统

成品需烘干的水量为3533.28Kg/t，选烘干能力为2T/h的干燥器系统两套。

2.4土建

根据工艺及电力自控专业提资, 新建一条20kt/a拟薄水铝石生产线主要工程量包括以下部分：

1）脱硅系统：新建一座钢结构厂房15X15米，共两层，±0.000平面配置石灰乳槽、精液槽，一层不封闭；第二层钢结构+7.500平面设计一台叶滤机和一台压滤机及叶滤机检修换布平台，二层封闭；脱硅槽、沉降槽露天布置。

2）拟薄水铝石系统：

①稀释、分解厂房：钢结构厂房32.4X30米，共四层，±0.000平面配置老化槽、缓冲槽及稀释槽基础，基础采用钢筋砼结构；第二层钢结构+13.500平面用于老化槽进料及分解槽出料的生产操作；第三层钢结构+17.500平面用于分解槽的基础支撑；第四层钢结构+24.000平面用于分解槽的进料操作。该部分钢结构除操作室进行封闭，其它各层可不进行封闭。

②过滤、烘干厂房：钢结构厂房36X63米，总高度15米，共两层。±

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0.000平面配置各种泵及滤饼槽等设备，各工艺设备基础采用二级耐碱砼，+7.500平面配置三台胶带过滤机、压滤机、烘干系统等设备。为改善操作条件，厂房顶开天窗及设置窗户进行通风；

③.除生产厂房外，还需建设变压器室及配电室，共两层，一层配置三台变压器及主控室，二层为低压配电室；1500平方米仓库；办公楼600平米。

2.5 电力

用电负荷，拟薄水铝石2.0万吨系统（含脱硅），预计用电负荷约为2000KW左右（未含二氧化碳送风机用电）。

新增两台1250KVA变压器和相应数量的低压柜。

2.6自控

生产过程工艺参数自动检测与自动控制设计应当在稳妥、可靠、实用，而且经生产实践证明是成熟的基础上力求先进，应能适应生产过程中的恶劣环境。物位检测用单法兰液位变送器；压力检测选用耐腐隔膜压力表及压力变送器；流量检测选用电磁流量计；温度检测采用热电阻和热电偶；二次显示表用智能数字式显示表。

2.7给排水系统

生产上水：洗涤拟薄水铝石需用新水，年用新水量约90万m3,从就近的上水管道上接出。

生活上水：生活用水量较小，从就近的生活上水管道上接出。 排水：生产上水洗涤拟薄水铝石后，洗液返回到氧化铝生产系统；生活污水排入企业现有的生活污水管道，统一进行处理，雨排水通过道路下雨排水管道排走。

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2.8总图

根据工艺提资，本次新建一条20kt/a拟薄水铝石生产线，同时预留一条20kt/a拟薄水铝石生产线，整体规划按年产4万吨进行。总平面布置应结合现有生产系统统一考虑,竖向、道路和雨排水应结合地形合理规划，室外管网与道路要充分结合。平面配置仅供参考，可根据甲方要求进行调整。

2.9建议

1、项目建设的外部条件应具备，本项目的外部条件主要内容如下：蒸汽、冷却水、CO2、燃气（天然气或煤气）、电源等；

新建一条20kt/a拟薄水铝石生产线主要的原材料消耗见下表：

序号 1 2 3 4 5 6 7 名称 一次洗液 二氧化碳 压缩空气 蒸汽 新水 天然气 电 单位 m/h m/h Nm/h t/h M/h Nm/h KWH 33333数量 29.48 2460 4000 6 110 2000 备注 浓度≮35% 压力≮0.4MPa 绝压≮0.6MPa饱和蒸汽 t=25℃ 根据烘干设备厂家计算 3.工程总投资估算

3.1估算编制依据

3.1.1建筑工程

参照《山西省建筑工程预算定额》（2005）、《2011年第一季度建设工程材料指导价格》及类似工程编制。

3.1.2安装工程

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参照《山西省建筑工程预算定额》（2005）、《2011年第一季度建设工程材料指导价格》及类似工程编制。

3.1.3设备价格

标准设备价格按询价；非标准设备主要为槽、罐，按《山西省建筑工程预算定额》（2005）及《2011年第一季度建设工程材料指导价格》进行计算。

3.1.4材料价格

按《2011年第一季度建设工程材料指导价格》。 3.1.5工程建设其它费用

参照《有色金属工业工程建设其它费用定额》并根据本项目的实际情况计取。

3.1.6基本预备费

按工程费和其它费之和的5%计算。

3.2投资概况

本项目为扩产2万吨拟薄水铝石项目，项目利用重庆分公司已有场地，项目投资中未考虑土地费用。

项目总投资估算9140万元，其中：工程直接费用7090万元（脱硅850万元，拟薄水铝石6240万元），工程其它费用560万元，基本预备费380万元，建设投资8030万元；铺底流动资金1100万元。

4.技术经济初步分析（含脱硅）

4.1 生产完成成本

1）原购原材料：经核算约1500元/（吨产品） 2）外购燃料及动力：经核算为1450元/（吨产品） 3）工资

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中国铝业重庆分公司

设计阶段:建设方案

年产4万吨拟薄水铝石项目

工程编号:SLSFA-1102

山 西 铝 厂 设 计 院

按50人，人平均年工资3.5万元，全年人工工资175万元。 4）其它费用：参考相似项目，其它费用总计约1460元/（吨产品） 5）完全成本

2万吨产量，平均年完全生产成本估算为8995万元，折合单位产品生产成本为4498元/吨。

4.2损益估算

产品售价按2010年市场成交的平均价格(含税价6100元/吨)计算，年产量达到2万吨时,每年销售收入为:20000*6100=12200万元，年总成本8995万元，应纳增值税额1774万元，城市维护建设税124万元，教育费附加税53万元，利润总额1255万元，企业所得税313万元，净利润940万元。

投资回收：在生产成本中每年折旧及摊销费用约450万元，净利润每年940万元，合计每年有1390万元可用于还建设投资货款，项目建设投资8030万元约5.8年可以收回。

5.结论

中铝重庆分公司有从事拟薄水铝石生产的专家及生产骨干，项目利用氧化铝厂生产的一次洗液，项目建设不需要新征土地。拟薄水铝石产品是催化剂增长较快的市场，市场销售良好，项目建成后将为企业结构调整、增强市场竞争力发挥作用。

项目建设投资8030万元，每年净利润约900万元，项目投资约5～6年可收回。

建议业主进一步落实项目建设的外部条件，待条件落实好后，可以考虑实施。

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中国铝业重庆分公司

设计阶段:建设方案

年产4万吨拟薄水铝石项目

工程编号:SLSFA-1102

山 西 铝 厂 设 计 院

主要工艺设备表

脱硅部分 1 2 3 4 名称 脱硅槽 沉降槽 叶滤机 压滤机 规格 Φ5X5 Φ4.5X6 S=50M2 S=40M2 Φ1.5X1.5 Φ4.5X8.78 S=120M2 Φ1.4X8.4 Φ3X7.6 Φ4.5X8.78 S=36M2 Φ4X4 S=240M2 S=20M2 Φ5X5 Φ5X5 Φ5X5 重量（kg/台） 10000 12000 3000 30000 2715 7500 30000 8700 4205 7500 7500 7500 台数 2 2 1 1 6 8 6 4 32 16 6 1 3 3 3 6 4 3 9 3 5 1 1 2 6 2套 5 其它槽体及泵 拟薄水铝石部分 1 转壶 2 稀释槽 3 稀释槽出料泵 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 板式换热器 分解槽 老化槽 老化槽出料泵 缓冲槽 出料泵 胶带过滤机 滤饼槽 压滤机进料泵 压滤机 1、2、3次洗液槽 洗液泵 自再生过滤机 真空泵 外送母液槽 外送洗液槽 热水槽 输送泵 烘干装置

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