拜耳法氧化鋁生產(chǎn)過程物料固含曲線法測定方法探討

黎善料

摘 要：本文根據(jù)線性關(guān)系理論推導(dǎo)出拜耳法氧化鋁生產(chǎn)過程物料固含曲線關(guān)系式，通過不同方法進(jìn)行曲線繪制，經(jīng)生產(chǎn)現(xiàn)場測定驗(yàn)證，對比不同測定方法的優(yōu)劣，找出最適合于生產(chǎn)現(xiàn)場的曲線測定方法。

關(guān)鍵詞：線性關(guān)系；料漿；固含；烘干法；重量—固含曲線法；比重—固含曲線法

1生產(chǎn)現(xiàn)狀

拜耳法氧化鋁生產(chǎn)流程中，中間物料是由液相和固相組成的料漿，為了正常輸送和生產(chǎn)效率，各生產(chǎn)時段中料漿的固體含量（以下簡稱固含），都定有嚴(yán)格的工藝指標(biāo)，所以料漿中固含的測定，是一項(xiàng)重要的化驗(yàn)分析工作。料漿固含常規(guī)分析方法，采用的是實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)烘干法，即將來樣量取一定的體積，經(jīng)洗滌、抽濾、烘干、稱重，再計(jì)算出料漿的固含，分析過程復(fù)雜，人為影響因素多，特別進(jìn)行批量分析時，耗時長，分析結(jié)果嚴(yán)重滯后，不能及時指導(dǎo)生產(chǎn)。拜耳法氧化鋁生產(chǎn)過程中，各生產(chǎn)時段中的料漿，液相和固相組成成份都比較穩(wěn)定，在一定的條件下，料漿固含和料漿重量（或料漿比重）成線性關(guān)系，以此建立線性曲線，只要知道料漿重量（或料漿比重），即可通過線性曲線計(jì)算出料漿固含。用線性曲線法代替實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)烘干法測量料漿固含，操作簡單，分析結(jié)果快，能及時指導(dǎo)生產(chǎn)。

2線性關(guān)系的確立

用S表示料漿固含，W表示料漿重量，V表示料漿體積，W固、W液表示料漿固相、液相重量，V固、V液表示料漿固相、液相體積，ρ固、ρ液表示料漿固相、液相密度。則有如下關(guān)系式：

W= W固+W液 ………①

W固=S*V ………②

W液=ρ液*V液………③

由②③帶入①得到：W= S*V+ρ液*V液………④

V液=V- V固………⑤

V固= S*V/ρ固………⑥

由⑤⑥帶入④得到：W= S*V（1-ρ液/ρ固）+ρ液*V………⑦

由于生產(chǎn)時段上料漿的固相和液相組成成份較穩(wěn)定，即ρ固、ρ液 可視為已知數(shù)值，V為量取一定體積的料漿，也是已知數(shù)值，所以由推導(dǎo)等式⑦看出，料漿固含S與料漿重量W成線性關(guān)系。推導(dǎo)等式⑦兩邊除于料漿體積V，得到等式：ρ= S（1-ρ液/ρ固）+ρ液 ，ρ即為料漿密度，可以看出料漿固含S與料漿密度ρ也成線性關(guān)系。依此線性關(guān)系式作為依據(jù)，可以繪制出料漿重量—固含曲線、比重—固含曲線。

3曲線繪制方法

以流程中分解料漿為例，進(jìn)行曲線的繪制。從分解槽取回分解料漿，靜置，使料漿固液分層，取出上層液堿，底部得到較稠料漿。用較稠料漿和液堿配制成不同固含的料漿，根據(jù)不同方法繪制重量—固含曲線、比重—固含曲線。

3.1重量—固含曲線繪制

3.1.1 曲線繪制使用的量具為帶凹陷蓋的量杯，在量杯蓋上打一小孔，小孔處接上導(dǎo)管，并在小孔和導(dǎo)管接觸處做好密封，特制的量杯經(jīng)過體積校準(zhǔn)，校準(zhǔn)體積為460ml。預(yù)先將較稠料漿和液堿加熱到60℃，用較稠料漿和液堿配制成不同固含的料漿，將配制好的料漿迅速倒?jié)M特制量杯，蓋上蓋子，多余的料漿從蓋上的小孔經(jīng)導(dǎo)管排出。將裝好料漿的量杯進(jìn)行稱量，得到的總重量減去量杯重量就是料漿的重量，同時將料漿取出進(jìn)行清洗、烘干，計(jì)算出對應(yīng)的料漿固含。曲線記為——曲線1，繪制曲線如圖1：

3.1.2 用帶刻度的玻璃量筒作為繪制量具，預(yù)先將較稠料漿和液堿加熱到60℃，用較稠料漿和液堿配制成不同固含的料漿，迅速將配制好的料漿倒入玻璃量筒，量取500 ml料漿，將量好料漿的量筒進(jìn)行稱重，得到的總重量減去量筒重量就是料漿的重量，同時將料漿倒出進(jìn)行清洗、烘干，計(jì)算出對應(yīng)的固含。曲線記為——曲線2，繪制曲線如圖2：

3.2 比重—固含曲線繪制

預(yù)先將較稠料漿和液堿加熱到60℃，用較稠料漿和液堿配制成不同固含的料漿，將配制好的料漿倒入足夠高的量筒，迅速將干凈的比重計(jì)放入料漿，待比重計(jì)穩(wěn)定后，讀取數(shù)值，隨同將料漿倒出進(jìn)行清洗、烘干，計(jì)算出對應(yīng)的固含。曲線記為——曲線3，繪制曲線如圖3：

4 現(xiàn)場驗(yàn)證

到分解槽溜槽處，用上述三種曲線測定方法進(jìn)行現(xiàn)場測量驗(yàn)證，分別計(jì)下三種方法的測量數(shù)值，并把所測量的料漿帶回實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行清洗、烘干、稱重，計(jì)算出料漿實(shí)際固含。以下是曲線法測出固含數(shù)據(jù)和實(shí)際固含數(shù)據(jù)的對比：

5 結(jié)論探討

從以上生產(chǎn)現(xiàn)場曲線法測出的固含和實(shí)際固含數(shù)據(jù)的結(jié)果對比，得出以下結(jié)論：

5.1 曲線1

y = 4.1942x - 2427.7 r=0.9996曲線線性相關(guān)性好，曲線法測出的固含與實(shí)際固含差值都比較小，生產(chǎn)固含分析指標(biāo)誤差≦50g/l，而最大差值為-14.5 g/l，遠(yuǎn)小于指標(biāo)誤差。曲線1方法特制的量杯能確保取得一定體積的料漿，在量取料漿時，倒入的料漿要求迅速，一步到位，否則較粗的氫氧化鋁顆粒會快速沉淀，影響測量結(jié)果；由于料漿倒入快，料漿表面會形成一層泡沫，而帶蓋量杯，蓋上蓋子時，能把料漿表面多余的泡沫層排出，且從取樣結(jié)束到蓋上蓋子，過程簡單，耗時短，在料漿固液分層前，操作已完成，保證能取到有代表性的料漿。

5.2 曲線2

y = 3.964x - 2523.7 r=0.9967曲線線性相關(guān)性一般，曲線法測出的固含與實(shí)際固含差值波動較大，最大差值達(dá)到60.8 g/l，超出分析指標(biāo)誤差要求。曲線2方法由于要看刻度進(jìn)行定容，在倒入料漿接近刻度時，倒入速度必須減慢，且由于前面必須快速倒入料漿，使料漿表面形成泡沫，影響定容，待泡沫消除后，耗時長，造成準(zhǔn)備倒入料漿發(fā)生液固分層，倒入的料漿不具有代表性；且定容時存在人為視覺誤差，所以測量結(jié)果波動較大，甚至超出分析指標(biāo)要求。

5.3 曲線3

y = 2081.4x - 2638.5 r=0.9963曲線線性相關(guān)性一般，曲線法測出的固含都比實(shí)際固含偏大，最大差值達(dá)到56.2 g/l，超出指標(biāo)誤差要求。曲線3方法在取樣完成后，放入比重計(jì)時，由于慣性作用，比重計(jì)不可避免的會上下波動，無法直接讀數(shù)；且由于快速倒入料漿時表面形成的泡沫，會包裹在比重計(jì)與液面接觸處，遮擋住比重計(jì)的刻度，而無法進(jìn)行讀數(shù)，只能等待泡沫消除。由于料漿中氫氧化鋁比重大、顆粒粗，取樣結(jié)束后固液一直處于分層過程，氫氧化鋁顆粒不斷下沉，而使比重計(jì)數(shù)值一直在不斷變大，讀出的數(shù)值不具有代表性，測量結(jié)果整體處于偏高狀態(tài)，甚至超出分析指標(biāo)要求。

通過以上結(jié)論探討：曲線1： y = 4.1942x - 2427.7 r=0.9996能很好的監(jiān)測料漿固含，滿足生產(chǎn)分析指標(biāo)要求。而曲線2： y = 3.964x - 2523.7 r=0.9967和曲線3： y = 2081.4x - 2638.5 r=0.9963由于曲線線性相關(guān)性較差，測量值與實(shí)際值波動大，甚至超出分析誤差，無法滿足分析要求，不推薦使用這兩種曲線分析方法。結(jié)論是：曲線1： y = 4.1942x - 2427.7 r=0.9996最適用于拜耳法氧化鋁生產(chǎn)過程物料固含曲線法的測定。