專利名稱：一種拜耳法生產(chǎn)氧化鋁種分粒度控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種拜耳法生產(chǎn)氧化鋁種分粒度控制方法，涉及一種采用鋁土礦為原料生產(chǎn)氧化鋁的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
隨著我國鋁工業(yè)的發(fā)展，電解鋁行業(yè)越來越重視生產(chǎn)條件的改善和環(huán)境保護，同時隨著電解鋁技術(shù)的迅速發(fā)展，由自焙轉(zhuǎn)向預(yù)焙，由小預(yù)焙發(fā)展到大預(yù)焙，電解廠氧化鋁濃相輸送技術(shù)的應(yīng)用，對氧化鋁的質(zhì)量提出了更為嚴格的要求。砂狀氧化鋁因其獨特的質(zhì)量性能，已成為當前國內(nèi)外電解鋁廠的理想原料。粒度分布是砂狀氧化鋁的重要指標，如何保證產(chǎn)品粒度分布在合理穩(wěn)定的范圍內(nèi)是拜耳法種分過程控制急需解決的問題。
以一水硬鋁石為原料拜耳法種分生產(chǎn)氧化鋁主要存在于我國氧化鋁工業(yè)，目前缺乏成熟的粒度調(diào)控技術(shù)，晶種分解系統(tǒng)氫氧化鋁粒度經(jīng)常出現(xiàn)周期性的粗化、細化現(xiàn)象，氧化鋁產(chǎn)品的粒度指標不能保證。種分過程初溫較低(60℃左右)；分解固含較高，每年出現(xiàn)兩次以上的粗化、細化周期，波動幅度較大，周期較長。
國內(nèi)外一些研究者認為，種分過程氫氧化鋁粒度的周期性變化是分解過程內(nèi)在規(guī)律影響的結(jié)果，只能通過工藝條件控制、減緩其變化趨勢。在拜耳法生產(chǎn)氧化鋁晶種分解過程中，系統(tǒng)粒度周期性的粗化、細化現(xiàn)象對分解系統(tǒng)的穩(wěn)定和氧化鋁產(chǎn)品粒度指標產(chǎn)生了很大的影響，造成種分過程生產(chǎn)組織和相關(guān)工序操作的困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對以上已有技術(shù)在拜耳法生產(chǎn)氧化鋁晶種分解過程中存在的不足，提供一種能效克服系統(tǒng)粒度周期性的粗化、細化現(xiàn)象對分解系統(tǒng)的穩(wěn)定和氧化鋁產(chǎn)品粒度指標產(chǎn)生的影響，解決種分過程生產(chǎn)組織和相關(guān)工序操作困難問題的拜耳法生產(chǎn)氧化鋁粒度控制方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
一種拜耳法生產(chǎn)氧化鋁種分粒度控制方法，其特征在于控制過程包括a.在一定的拜耳法生產(chǎn)氧化鋁種分工藝條件下，測試種分過程的多個時刻的粒度的篩分測試結(jié)果值，將對應(yīng)時刻的馬爾文全粒度重量分布值、庫爾特粒度的顆粒分布值，建立數(shù)據(jù)庫，繪制粒度變化的歷史曲線；采用庫爾特粒度分析儀分建立的細粒子分布特征圖、峰及百分含量和變化趨勢圖，用以預(yù)測系統(tǒng)粒度變化趨勢及范圍；b.拜耳法生產(chǎn)氧化鋁種分生產(chǎn)過程中，根據(jù)庫爾特粒度儀細顆粒分布圖形、特征值和馬爾文粒度分析儀-25μm細粒子變化趨勢和范圍，結(jié)合篩分粒度的變化，判斷分解系統(tǒng)氫氧化鋁粒度變化趨勢，對種分過程工藝條件進行調(diào)控。
本發(fā)明的一種拜耳法生產(chǎn)氧化鋁種分粒度控制方法，其特征在于是在精液Al2O3濃度100～200g/l、αk1.40～1.65、分解首槽溫度60～80℃、首槽晶種添加量100～600g/l的分解工藝條件下，根據(jù)庫爾特分析的顆粒數(shù)分布圖形特征和3.918μm峰值變化確定及預(yù)測粒度變化趨勢；馬爾文-25μm細粒子范圍和變化趨勢確定及預(yù)測粒度變化趨勢；通過強化附聚控制技術(shù)保證分解系統(tǒng)的細粒子產(chǎn)出平衡；通過旋流分級晶種調(diào)配技術(shù)保證晶種粒度分布的合理、平穩(wěn)；通過添加劑技術(shù)確保在相關(guān)工序異常波動時分解系統(tǒng)的平穩(wěn)控制。
本發(fā)明的一種拜耳法生產(chǎn)氧化鋁種分粒度控制方法，其特征在于是控制過程是根據(jù)粒度預(yù)報結(jié)果，采用強化附聚、旋流分級晶種量調(diào)配對分解過程進行調(diào)控，確保系統(tǒng)氫氧化鋁+45μm、+74μm等各粒級粒度分布的平衡。
本發(fā)明在對分解過程中影響粒度分布平衡的因素進行了深入系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，應(yīng)用庫爾特粒度儀分析儀得到-45μm樣品的細粒子分布圖形特征及3.918μm峰值，應(yīng)用馬爾文粒度儀得到-25μm細粒子百分含量范圍和變化趨勢，結(jié)合篩分析結(jié)果綜合分析，準確預(yù)測系統(tǒng)粒度變化趨勢及范圍。在超前預(yù)測的基礎(chǔ)上，通過對附聚過程各工藝參數(shù)(附聚溫度、附聚時間、附聚過程晶種添加量等)的調(diào)整，保證附聚過程的分解速率、附聚效率、溶液過飽和度穩(wěn)定在適宜的范圍內(nèi)，保證分解系統(tǒng)的細粒子產(chǎn)出平衡；通過強化附聚控制技術(shù)保證；通過旋流分級晶種調(diào)配技術(shù)保證晶種粒度分布的合理、平穩(wěn)；通過添加劑技術(shù)確保在相關(guān)工序異常波動時分解系統(tǒng)的平穩(wěn)。通過這一整套粒度預(yù)報、平衡調(diào)控技術(shù)，最終達到分解系統(tǒng)粒度分布的平衡控制及產(chǎn)品粒度體系的穩(wěn)定，得到粒度分布合理穩(wěn)定的氧化鋁產(chǎn)品。
表1馬爾文-25μm細粒子粒度預(yù)報

本發(fā)明具有較強的工業(yè)可實施性，其主要特征是采取庫爾特、馬爾文細粒子分析結(jié)果對系統(tǒng)粒度變化進行預(yù)測，采用強化附聚控制技術(shù)、旋流分級晶種調(diào)配技術(shù)、添加劑技術(shù)等技術(shù)對分解過程進行調(diào)控，確保系統(tǒng)各粒級粒度分布的平衡。


圖1為實施例中1的庫爾特粒度分析儀的檢測出氫氧化鋁粉體粒徑——顆粒數(shù)粒度分布圖；圖2為實施例1中的庫爾特粒度分析儀的檢測出氫氧化鋁粉體粒徑——顆粒數(shù)粒度分布圖；圖3為實施例2中的庫爾特分析的圖形；圖4為實施例2中的庫爾特分析的圖形；圖5為實施例3中的庫爾特分析的圖形；圖6為實施例3中的庫爾特分析的圖形；圖7為實施例4中的庫爾特分析的圖形；圖8為實施例4中的庫爾特分析的圖形；圖9為相對波動狀態(tài)下的-45μm樣庫爾特分析結(jié)果粒度預(yù)報。
具體實施例方式
一種拜耳法生產(chǎn)氧化鋁種分粒度控制方法，其控制過程包括a.在一定的拜耳法生產(chǎn)氧化鋁種分工藝條件下，測試種分過程的多個時刻的粒度的篩分測試結(jié)果值，將對應(yīng)時刻的馬爾文全粒度重量分布值、庫爾特粒度的顆粒分布值，建立數(shù)據(jù)庫，繪制粒度變化的歷史曲線；采用庫爾特粒度分析儀分建立的細粒子分布特征圖、峰及百分含量和變化趨勢圖，用以預(yù)測系統(tǒng)粒度變化趨勢及范圍；b.拜耳法生產(chǎn)氧化鋁種分生產(chǎn)過程中，根據(jù)庫爾特粒度儀細顆粒分布圖形、特征值和馬爾文粒度分析儀-25μm細粒子變化趨勢和范圍，結(jié)合篩分粒度的變化，判斷分解系統(tǒng)氫氧化鋁粒度變化趨勢，對種分過程工藝條件進行調(diào)控。
本發(fā)明的過程是在精液Al2O3濃度100～200g/l、αk1.40～1.65、分解首槽溫度60～80℃、首槽晶種添加量100～600g/l的分解工藝條件下，根據(jù)庫爾特分析的顆粒數(shù)分布圖形特征和3.918μm峰值變化確定及預(yù)測粒度變化趨勢；馬爾文-25μm細粒子范圍和變化趨勢確定及預(yù)測粒度變化趨勢；通過強化附聚控制技術(shù)保證分解系統(tǒng)的細粒子產(chǎn)出平衡；通過旋流分級晶種調(diào)配技術(shù)保證晶種粒度分布的合理、平穩(wěn)；通過添加劑技術(shù)確保在相關(guān)工序異常波動時分解系統(tǒng)的平穩(wěn)控制。控制過程是根據(jù)粒度預(yù)報結(jié)果，采用強化附聚、旋流分級晶種量調(diào)配對分解過程進行調(diào)控，確保系統(tǒng)氫氧化鋁+45μm、+74μm等各粒級粒度分布的平衡。
通過試驗室試驗、擴大試驗和半工業(yè)試驗研究，得到了拜耳法種分氫氧化鋁粒度分布平衡調(diào)控技術(shù)，并在工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用，指導(dǎo)工業(yè)生產(chǎn)進行調(diào)控，成功生產(chǎn)出合格的砂狀氧化鋁產(chǎn)品。
試驗過程中，通過科學(xué)合理的選取取樣地點，制定取樣時間，仔細分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)規(guī)律，真實反映工藝制度的調(diào)整對系統(tǒng)粒度的變化影響規(guī)律。試驗中，主要選取了附聚首槽、長大首槽、分解末槽、產(chǎn)品及晶種五個重要取樣地點，嚴格按照取樣要求規(guī)則和取樣時間，每天取樣一次，取出能反映實際粒度的試樣，經(jīng)過過濾、烘干處理，通過機械振篩分析出+150μm，+75μm，+44μm，各粒級的含量，，采用馬爾文激光粒度詳細分析多個不同粒級的粒子含量，采用庫爾特分析儀分析-44μm以下試樣細顆粒的個數(shù)，最后把各個儀器分析出來的粒度數(shù)據(jù)繪制成曲線圖形式，便于觀察、分析和總結(jié)規(guī)律，達到準確判斷系統(tǒng)粒度的變化趨勢。
其技術(shù)創(chuàng)新點是通過庫爾特、馬爾文激光粒度分析得到細粒子分布的圖形特征，進而結(jié)合篩分粒度變化對系統(tǒng)粒度分布的變化趨勢及程度做出準確的預(yù)測；在準確預(yù)測的基礎(chǔ)上，遵循超前、單因素、小幅調(diào)整的原則對附聚過程、分級過程進行適時適量的調(diào)整，必要的時候采用添加劑，確保系統(tǒng)粒度分布在合理的范圍內(nèi)平衡穩(wěn)定。
通過攻關(guān)研究，掌握了一整套粒度分布平衡的調(diào)控技術(shù)，使分解過程的粒度及其分布可以控制在一定的范圍內(nèi)并保持穩(wěn)定。建立擴試和半工業(yè)粒度分析數(shù)據(jù)庫，繪制粒度分布變化的歷史曲線。根據(jù)粒度變化的歷史曲線和當天的篩分析結(jié)果、馬爾文全粒度重量分布測定結(jié)果、庫爾特-45μm粒度的顆粒分布報告和有關(guān)技術(shù)的綜合分析結(jié)果來決定是否需要進行調(diào)控、調(diào)控哪些參數(shù)、應(yīng)予調(diào)控的方向和力度。
在實驗室試驗、擴大試驗到半工業(yè)試驗的基礎(chǔ)上，我們開發(fā)出一套控制拜耳法種分過程粒度分布平衡的調(diào)控技術(shù)。從調(diào)控工藝條件保證系統(tǒng)粒度平衡的角度考慮，我們認為在粒度較為平穩(wěn)的過程中，主要應(yīng)對溫度制度和晶種分級系統(tǒng)進行微調(diào)，其他工藝條件應(yīng)基本保持穩(wěn)定。對附聚過程的控制，因為附聚過程是氫氧化鋁顆粒晶體結(jié)構(gòu)形成的關(guān)鍵時期，也是優(yōu)化氫氧化鋁粒度分布的關(guān)鍵過程。通過調(diào)整附聚段溫度、固含、時間、及晶種粒度分布等參數(shù)，控制附聚效率，保證系統(tǒng)粒度的分布。實際控制過程中，根據(jù)附聚首槽固含和晶種粒度分布情況，調(diào)整附聚溫度和附聚時間，使系統(tǒng)粒度達到穩(wěn)定。晶種的添加量、晶種的粒度分布對系統(tǒng)的粒度平衡有著重要的影響。通過分級系統(tǒng)分級效率的調(diào)整，控制晶種的粒度分布，保證晶種粒度分布的合理性和相對穩(wěn)定，帶動全系統(tǒng)的粒級分布接近預(yù)定的目標，保證分解系統(tǒng)內(nèi)粒度分布達到要求并保持穩(wěn)定。
實施例1庫爾特粒度分析儀可以檢測出氫氧化鋁粉體不同粒徑的顆粒數(shù)，即粒徑——顆粒數(shù)粒度分布圖(圖1、圖2)，我們將其稱為庫爾特粒度分析的圖形特征。庫爾特粒度分析儀可檢測的最小顆粒粒徑為3.918μm。馬爾文粒度分析儀可以檢測出氫氧化鋁粉體不同粒徑的體積百分數(shù)。
從庫爾特分析的圖形特征看，在較短時間內(nèi)(2～3天)，系統(tǒng)中氫氧化鋁細微粒子數(shù)量大幅度增加(從附圖1→2)，顆粒平均粒徑降低至15μm左右，3.918μm附近細粒子分布相對較多，馬爾文-25μm連續(xù)3天細粒子緩慢增長，細粒子含量上升到2％左右時，可判斷系統(tǒng)粒度分布進入細化初期，此時采取附聚溫度升高1℃，晶種添加量適當增加，附聚時間適當延長，長大首槽升高0.5℃等措施，可在5～7天使分解系統(tǒng)細粒子變化趨于正常，避免系統(tǒng)粒度出現(xiàn)波動。
實施例2當庫爾特分析的圖形特征如附圖3、4所示，細粒子分布的峰值在40～60μm，顆粒平均粒徑在30μm～40μm，3.918μm處細粒子分布非常少，其數(shù)值降到200左右，系統(tǒng)氫氧化鋁中微細粒子含量非常低，并且微細粒子含量進一步降低，圖形分布的峰值繼續(xù)右移；馬爾文-25μm連續(xù)3天細粒子緩慢增長，-15μm細粒子含量降到0，可判斷系統(tǒng)粒度分布進入細化末期，此時采取附聚溫度降低0.5℃，長大首槽降低0.5℃等措施，可在5～7天使分解系統(tǒng)細粒子變化趨于正常，避免篩分粒度出現(xiàn)較大波動。
實施例3從庫爾特分析的圖形特征看，顆粒平均粒徑降到20μm以下，在較短時間內(nèi)(2～3天)，系統(tǒng)中氫氧化鋁細微粒子數(shù)量大幅度增加(從附圖5→6)，3.918μm處顆粒數(shù)值繼續(xù)升高到5000～10000以上，較粗粒級處的波峰消失；馬爾文-25μm細粒子連續(xù)3天緩慢降低到1％左右，-2.5μm細粒子含量在0.5％左右，可判斷系統(tǒng)粒度分布進入粗化末期，此時采取附聚溫度升高0.5℃，長大首槽升高0.5℃等措施，可在5～7天使分解系統(tǒng)細粒子變化趨于正常，避免篩分粒度出現(xiàn)較大波動。
實施例4當庫爾特分析的圖形特征如附圖7、8，基本呈“L”形，3.918μm顆粒數(shù)波動范圍在2000～5000之間；馬爾文-25μm細粒子含量穩(wěn)定在1.5±0.3％，可判斷系統(tǒng)粒度分布基本處于平穩(wěn)階段，此時根據(jù)3.918μm顆粒數(shù)和馬爾文-25μm細粒子含量波動情況，對首槽附聚溫度進行適當?shù)奈⒄{(diào)，即可避免篩分粒度出現(xiàn)較大波動，保持種分系統(tǒng)粒度的相對穩(wěn)定。
實施例5在流量為10L/h的試驗線上，在分解首溫70～80℃，晶種添加量200～500g/l，附聚時間2～8h，長大首溫56～65℃，分解時間40～70h，的工藝條件下，應(yīng)用本發(fā)明的粒度分布預(yù)報及調(diào)控技術(shù)，系統(tǒng)氫氧化鋁粒度在5個月的時間里，+45μm穩(wěn)定在85～90％，+74μm穩(wěn)定在60～65％的范圍內(nèi)，產(chǎn)品氧化鋁粒度穩(wěn)定在-45μm＜10％的水平。
實施例6在流量為10m3/h的試驗線上，在分解首溫65～75℃，晶種添加量300～600g/l，附聚時間4～10h，長大首溫54～62℃，分解時間40～70h，的工藝條件下，應(yīng)用本發(fā)明的粒度分布預(yù)報及調(diào)控技術(shù)，系統(tǒng)氫氧化鋁粒度在5個月的時間里，+45μm穩(wěn)定在87～94％，+74μm穩(wěn)定在55～65％的范圍內(nèi)，產(chǎn)品氧化鋁粒度穩(wěn)定在-45μm＜10％的水平。
實施例7在流量為600m3/h的試驗線上，在分解首溫65～80℃，晶種添加量100～500g/l，附聚時間4～12h，長大首溫54～65℃，分解時間40～70h，的工藝條件下，應(yīng)用本發(fā)明的粒度分布預(yù)報及調(diào)控技術(shù)，系統(tǒng)氫氧化鋁粒度在3個月的時間里，+45μm穩(wěn)定在80～88％，+74μm穩(wěn)定在30～40％的范圍內(nèi)，產(chǎn)品氧化鋁粒度穩(wěn)定在-45μm＜12％的水平。
權(quán)利要求
1.一種拜耳法生產(chǎn)氧化鋁種分粒度控制方法，其特征在于控制過程包括a.在一定的拜耳法生產(chǎn)氧化鋁種分工藝條件下，測試種分過程的多個時刻的粒度的篩分測試結(jié)果值，將對應(yīng)時刻的馬爾文全粒度重量分布值、庫爾特粒度的顆粒分布值，建立數(shù)據(jù)庫，繪制粒度變化的歷史曲線；采用庫爾特粒度分析儀分建立的細粒子分布特征圖、峰及百分含量和變化趨勢圖，用以預(yù)測系統(tǒng)粒度變化趨勢及范圍；b.拜耳法生產(chǎn)氧化鋁種分生產(chǎn)過程中，根據(jù)庫爾特粒度儀細顆粒分布圖形、特征值和馬爾文粒度分析儀-25μm細粒子變化趨勢和范圍，結(jié)合篩分粒度的變化，判斷分解系統(tǒng)氫氧化鋁粒度變化趨勢，對種分過程工藝條件進行調(diào)控。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于是在精液Al2O3濃度100～200g/l、αk1.40～1.65、分解首槽溫度60～80℃、首槽晶種添加量100～600g/l的分解工藝條件下根據(jù)庫爾特分析的顆粒數(shù)分布圖形特征和3.918μm峰值變化確定及預(yù)測粒度變化趨勢；馬爾文-25μm細粒子范圍和變化趨勢確定及預(yù)測粒度變化趨勢；通過強化附聚控制技術(shù)保證分解系統(tǒng)的細粒子產(chǎn)出平衡；通過旋流分級晶種調(diào)配技術(shù)保證晶種粒度分布的合理、平穩(wěn)；通過添加劑技術(shù)確保在相關(guān)工序異常波動時分解系統(tǒng)的平穩(wěn)控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于是控制過程是根據(jù)粒度預(yù)報結(jié)果，采用強化附聚、旋流分級晶種量調(diào)配對分解過程進行調(diào)控，確保系統(tǒng)氫氧化鋁+45μm、+74μm等各粒級粒度分布的平衡。
全文摘要
一種拜耳法生產(chǎn)氧化鋁種分粒度控制方法，涉及一種采用鋁土礦為原料生產(chǎn)氧化鋁的生產(chǎn)方法。其特征在于對分解工藝條件下，對分解系統(tǒng)的氫氧化鋁進行篩分析、馬爾文激光粒度分析、庫爾特粒度分析，建立分解工藝條件及粒度分析結(jié)果的數(shù)據(jù)庫，對系統(tǒng)粒度變化趨勢進行超前預(yù)測，準確把握調(diào)整時機和力度，對分解系統(tǒng)各項參數(shù)進行適時適量的調(diào)控，保證系統(tǒng)粒度分布平衡。本發(fā)明通過對分解系統(tǒng)工藝參數(shù)的變化即可實現(xiàn)拜耳法晶種分解過程系統(tǒng)氫氧化鋁粒度分布在合理的范圍內(nèi)平衡控制，對穩(wěn)步提高我國氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量有著非常重要的意義，其應(yīng)用前景廣闊。
文檔編號C01F7/02GK1974395SQ20061008689
公開日2007年6月6日 申請日期2006年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月23日
發(fā)明者孫兆學(xué), 顧松青, 丁安平, 李少康, 梁春來, 李光柱, 趙培生, 趙清杰, 于斌, 李文化, 郭晉梅, 康智明, 張學(xué)超, 焦淑紅, 婁世彬, 李明 申請人:中國鋁業(yè)股份有限公司