刘祥民[1]2004年在《烧结法生产砂状氧化铝的理论与工艺研究》文中提出自20世纪70年代Alcoa开发出以砂状氧化铝为吸附剂的干法脱氟技术,在全世界铝行业得到迅速推广和提高以后,砂状氧化铝的生产就成为氧化铝厂的主要研究方向。我国由于矿石资源均为含硅较高的一水硬铝石矿,其溶出条件苛刻,得到的铝酸钠溶液分子比较高,从而使砂状氧化铝生产工艺的研究处于非常艰难的境地,特别是占我国目前生产能力达40%强的烧结法工艺,对其砂状氧化铝理论与工艺的研究甚少。为此,本文针对烧结法生产砂状氧化铝的理论和工艺展开了深入的研究。遵照烧结法所独有的工艺特点,从碳、种分过程的热力学和动力学研究入手,结合强化烧结法生产氧化铝新工艺所带来的工艺特征变化以及氧化铝生产过程装备技术的进步,通过试验室的认真研究和工业试验的验证,确定了烧结法生产砂状氧化铝的技术路线并首次在我国产能最大的烧结法工业生产线上(850kt/a)成功地产出了合格的砂状氧化铝。主要进展如下: 提出了碳酸化分解与晶种分解这两个过程遵循相似的分解机理。碳酸化分解过程的热力学研究表明:该过程主要是OH被CO_2中和以及NaAl(OH)_4水解析出氢氧化铝两个反应共同作用的结果,而并非CO_2与NaAl(OH)_4直接作用的结果。实验室的研究结果进一步证明了这一机理,通过控制溶液的过饱和度,为新析出的晶核提供良好的长大条件,能有效避免大量细粒子的产生,从而获得所需的砂状氧化铝产品。这一结论的重要性还表现在可以借鉴大量的关于晶种分解砂状化理论成果来指导和优化碳酸化分解。 种分过程的动力学研究表明,晶种分解过程的活化能为94.60KJ/mol,说明该过程系表面反应控制。因此,温度条件对晶种分解过程的速率以及析出的氢氧化铝形貌有关键作用。在实验中,降低分解温度,提高溶液的过饱和度以及减少晶种添加量,有利于Al(OH)_3粒子的长大,晶种粒径越细,在晶种分解中越优先附聚长大;同时也得到了分解后期以粒径粗糙表面氢氧化铝作品种时,产品氢氧化铝结晶较为完善的结论。 烧结法工业生产中,由于其流程较长,设备寿命周期的不同步以及生产过程变数较多,得到完全稳定且浓度、分子比均衡的生产结果并不现实。基于碳酸化分解所得到的氢氧化铝超过烧结法成品总量80%的事实,结合实验室和工业实验的研究结果,提出了“优先满足碳酸化分解的工艺条件,控制碳分产品
门新强[2]2005年在《烧结法生产砂状氧化铝》文中进行了进一步梳理随着电解铝工业环保及节能的需要,对氧化铝的物理化学性能提出了新的要求,需要粒度粗、强度高、比表面积大及流动性好的砂状氧化铝。目前,烧结法生产的氧化铝普遍是粉状或中间状的氧化铝,达不到砂状氧化铝的要求,研究烧结法生产砂状氧化铝的工艺,具有非常重要的现实意义。 本文从探讨碳酸化分解的机理出发,分析了碳酸化分解和种分分解的影响因素,探讨了在添加晶种时各因素对产品粒度和强度的影响规律,通过大量的工业碳分和种分实验,提出烧结法生产砂状氧化铝的工艺方案。本文认为:烧结法碳分部分全部实现连续分解是实现烧结法生产砂状氧化铝的重要的工艺措施,连续碳酸化分解同间断碳酸化分解相比最大的特点:一是首槽添加晶种的碳酸化分解,二是分解温度比间断碳酸化分解高,分解时间比间断分解长,这都有利于产品氢氧化铝粒度的长大和强度的提高。本文重点对连续碳酸化分解工艺方案进行论证,提出理想的工艺条件和连续碳酸化分解工艺控制要点,即:实施多槽连续分解,控制适当的过料量且稳定过料量,控制合理的分解梯度,稳定分解原液A/S,稳定二氧化碳的浓度和压力,合理安排清理周期。同时,本文认为实施连续晶种分解也是生产砂状氧化铝的重要途径,通过实验提出了连续种分的理想的工艺条件。而目前碳分精液间断式种分很难生产出砂状氧化铝。
李玉清[3]2007年在《烧结法生产砂状氧化铝工艺研究》文中研究表明随着电解铝工业环保及节能的需要,对氧化铝的物理化学性能提出了新的要求,需要粒度粗、强度高、比表面积大及流动性好的砂状氧化铝。目前,烧结法生产的氧化铝普遍是粉状或中间状的氧化铝,达不到砂状氧化铝的要求,研究烧结法生产砂状氧化铝的工艺,具有非常重要的现实意义。本文从碳酸化分解机理出发,分析了碳酸化分解的影响因素。通过实验室研究,得出了随着通气时间的延长、温度的升高、原液分子比的增加,产品氢氧化铝的平均粒度增加、-45μm质量分数减少、磨损系数降低的结论。连续碳酸化分解是实现烧结法生产砂状氧化铝的重要工艺措施,同间断碳酸化分解相比具有分解时间长,分解梯度便于控制的优点,有利于产品氢氧化铝粒度的长大和强度的提高。本文通过大量的工业实验和实践,提出了烧结法生产砂状氧化铝的工艺方案:流量60m3/h,分解时间12h,首槽分解率30~40%,第二槽分解率:60~70%,第叁槽分解率:83~85%,第四槽分解率:87~89%,第五槽分解率按标准分解率曲线控制。本文在对连续碳酸化分解工艺方案进行重点论证的基础上,提出了连续碳酸化分解工艺控制要点,即:确定合理的分解梯度,减少“局部过分”现象的发生,稳定系统的进料量,控制末槽操作液面,确保物料的停留时间和分解梯度的稳定,稳定的CO2浓度和压力,精液的A/S要稳定,保证出料系统稳定,保证各槽之间提料风量和压力的稳定,保证连续碳酸化分解清洗作业。
赵寿庆[4]2008年在《烧结法氧化铝碳酸化连续分解工艺及装置研究》文中研究表明铝酸钠溶液的碳酸化分解是烧结法氧化铝生产的关键工序,该工序产出的氢氧化铝经焙烧得到氧化铝,工业氧化铝的主要用途是作为电解铝的原料生产金属铝,市场需求十分巨大。较长时间以来由于受生产工艺条件和系统装置的制约,在碳酸化分解工序结晶析出的氢氧化铝45um以下颗粒含量高、二氧化硅析出量大,造成烧结法氧化铝产品粒度小、杂质含量高等缺陷,成为烧结法氧化铝产品质量提高的瓶颈限制。为提高氧化铝产品质量,从碳酸化分解工序入手,研究探讨优化生产工艺条件和装置的理论与工程应用方法,对于生产大颗粒、杂质含量少的氢氧化铝、提高产品质量和国内外市场竞争力具有重要的意义和工程应用价值。本论文主要研究烧结法氧化铝生产过程中的碳酸化分解工序的工艺及装置。1、以氢氧化铝砂状率为优化目标,分析碳酸化分解生产氢氧化铝工序的工艺流程、反应速度对碳酸化分解过程中二氧化碳吸收率、氢氧化铝结晶析出、砂状率的影响规律,通过增加结晶槽数量对连续碳酸化分解生产氢氧化铝的工艺流程进行优化,延长反应时间,改变各槽分解率匹配控制;并据实验数据分析验证了碳酸化连续分解工艺优化对提高结晶析出氢氧化铝粒度、降低杂质含量的效果和作用。2、优化了碳酸化连续分解工业生产工艺条件的控制;分析了晶种颗粒、不同晶种添加量对氢氧化铝二氧化硅含量和粒度的影响,试验对比了晶种优化的效果;分析铝酸钠溶液纯度对氢氧化铝颗粒度和杂质含量的影响,优化连续碳酸化分解的最终分解率,控制二氧化硅的析出、提高产出氢氧化铝粒度。3、研究铝酸钠溶液连续碳酸化分解的搅拌槽和提料装置,分别对搅拌形式、尺寸、槽底结构、挡板、转速等参数进行了优化,并分析研究了连续碳分条件下的过料方式,提高碳酸化分解生产氢氧化铝过程中二氧化碳气体吸收率,降低搅拌过程对氢氧化铝颗粒的破碎,提高氢氧化铝颗粒度;针对铝酸钠溶液碳酸化分解过程中管道及设备表面结晶这一不利现象,分析不同部位的不同诱因,从装置和工艺操作条件各方面进行了优化,消除由于结晶造成的操作准确性差及设备易损坏的影响。实现铝酸钠溶液连续碳酸化分解工业生产过程控制简便、工序运行平衡稳定。将研究成果在国内烧结法氧化铝生产中推广,会有效地提高氢氧化铝质量,提高我国氧化铝的国际竞争力。
赵培生[5]2010年在《炼结法连续碳分分解生产砂状氧化铝工艺技术研究》文中进行了进一步梳理随着现代电解铝工业干法烟气净化和大型中间点式下料预焙阳极电解槽技术的应用,对所需原料氧化铝提出了较高的物理指标要求,砂状氧化铝能很好地满足这一点,其主要物理性能指标为:粒度-45μm﹤15%,磨损指数﹤20%。因此开发适合我国铝土矿资源和氧化铝生产工艺特点的砂状氧化铝生产技术,特别是烧结法连续碳分生产砂状氧化铝工艺技术显的尤为必要。本文从烧结法碳酸化分解工艺着手,重点从理论上分析了铝酸钠溶液碳酸化分解过程的变化规律,通过实验室和半工业试验研究了多种因素对碳酸化分解产品质量的影响,提出了碳分分解温度、分解率梯度、分解时间、晶种特性和晶种添加量等是影响碳分产品质量的重要因素,并确定了碳分分解生产砂状氧化铝的工艺技术条件:分解原液温度70～73℃;分解时间5.0～6.0h;晶种系数为0.08～0.14;分解率梯度为从首槽至末槽依次控制为18±3%、42±3%、62±3%、86±3%、至合格。在此工艺技术条件下进行了工业试验和工业化生产,氢氧化铝经气态悬浮焙烧炉焙烧产品氧化铝物理指标达到:粒度+150μm平均4.83%,-45μm平均9.64% ,细化指数3.25%;强度较高,磨损指数平均10.5%;氧化铝产品化学成分达到冶金氧化铝二级品要求。烧结法连续碳分生产砂状氧化铝分解工艺工艺简单高效,易于推广应用,可广泛应用于烧结法生产氧化铝厂。
潘明亮[6]2005年在《氧化铝生产碳分母液苛化工艺研究》文中认为山东铝业公司烧结法生产氧化铝工艺过程中,精液分解有两套系统,即晶种分解系统和连续碳酸化分解系统。晶种分解系统产出的氢氧化铝产品与碳酸化分解产出的氢氧化铝产品混合进入焙烧炉生产氧化铝产品,种分母液则返回粗液脱硅系统以提高粗液的苛性比αk,增加铝酸钠溶液的稳定性,种分系统的存在满足了粗液脱硅对苛性碱液的需求。但是,种分系统存在许多弊端,如分解周期长,一个分解周期需要30-40小时;氧化铝分解率低,一般低于50%;产品氢铝粒度细,且波动范围大,-45μm一般在20-90%区间波动;烧结法种分过程属于间断操作,操作工人劳动强度大。而连续碳酸化分解分解周期短,一般为2-3小时,氧化铝分解率高,一般大于90%,产品氢铝粒度大且稳定,-45μm一般小于8%,更适于生产现代大型预焙电解槽所需求的砂状氧化铝。 本文提出了旨在消除烧结法种分系统、实现精液完全碳分、部分碳母进行苛化后替代种母加入粗液的工艺改进方案,并进行了碳母苛化的实验室试验及技术经济评估。可以从总体上改进烧结法氧化铝产品质量,提高分解系统氧化铝产出率,最大限度的提高氧化铝产品粒度以适应电解铝对砂状氧化铝的要求。 研究表明,用石灰和钙硅渣苛化碳母在技术上是可行的,石灰效率可达90%,碳母苛化率可以达到80%以上,氢氧化铝-45μm小于8%,经进一步改进,在经济上也将趋于合理。
杨冠军[7]2008年在《基于分解率预测的智能优化操作方法研究》文中指出连续碳酸化分解过程是烧结法生产氧化铝的重要工序之一,其分解梯度与末槽分解率直接影响着氧化铝的产量和质量。由于碳分过程是一个复杂的工业生产过程,难以对其分解条件进行精确控制,导致碳分生产中分解率的波动较大。因此,对其生产过程建模,并进行优化,以达到稳定生产、提高产能的目的。论文首先介绍了碳分生产工艺,深入分析了影响碳分分解率的因素。由于碳分生产过程的复杂性,采用粗糙集的方法,对其生产过程进行建模。针对粗糙集属性约简算法复杂度高的情况,基于启发式约简算法,提出一种可以降低复杂度的改进算法,并结合历史生产数据,建立碳分分解率预测模型。同时,采用增量式规则提取算法对知识库进行动态更新,以适应碳分生产过程稳态工作点不断变化的工况。并以实际生产数据对该模型进行验证,证明了该预测模型的有效性。针对碳分生产中分解率波动较大导致产量不稳定的现状,在分析了分解梯度特点的基础上,采用遗传算法对分解梯度进行寻优,并对遗传算法中的算子进行改进,以提高其全局寻优能力。利用建立的分解率预测模型,将问题空间划分成子空间,并将改进的遗传算法应用于每个子空间,对分解梯度分布进行优化,最终将优化结果作为分解率模糊控制器的预设值,来控制碳分生产过程。系统运行结果表明对分解梯度分布的优化后可有效地稳定生产,提高末槽分解率,从而实现了对碳分生产过程的操作优化。
甘国耀, 王晔[8]1986年在《砂状氧化铝的生产经验及进展》文中研究表明作者结合我国一水硬铝石型铝土矿的特点,对采用拜耳法、烧结法以及混联联合法条件下,试验和工业生产砂状氧化铝的现状和展望,进行了较为详尽的论述,并根据当前大力发展我国铝工业对砂状氧化铝生产的需求提出了具体的意见和建议。
薛淑红[9]2010年在《石灰烧结法制备氧化铝技术研究》文中研究指明铝是当今世界工业第二大金属,它的主要原料是氧化铝。目前,中国在世界上已经是一个氧化铝生产大国。但是,与发达国家相比,我国的氧化铝生产工艺在技术和资源上不占优势。随着我国氧化铝产量的不断提高,国内矿产资源日趋紧张,铝土矿品位大幅下降,大部分氧化铝企业都从国外进口优质铝土矿生产氧化铝。针对这一现状,本课题提出并研究了石灰烧结技术。石灰烧结法技术主要是利用低品位矿石生产氧化铝的一种技术,由于国内优质矿源现在几乎耗尽,现有的矿石资源由于品位低,用拜耳法工艺提取氧化铝从经济上不划算；用选矿拜耳法生产氧化铝不但产率低、综合回收率低,而且选矿尾矿的处理及安全堆存也是一个大问题。石灰烧结法非常适合处理低品位铝土矿,并且可以实现干法烧结,国内外有多家科研院所对此曾进行过相关研究。本文又对此工艺进行了较为详细的研究,并对不同原料的石灰烧结法进行了实验室实验。将低品位矿石或铝源与纯石灰配料、烧结,然后通过溶出效果评价配料和烧结情况的优劣。实验表明,用粉煤灰配料,熟料自粉化现象好,溶出率在80%左右；用铝土矿配料时,得到的熟料大部分情况下不自粉,熟料溶出率低,只有不到60%,但配入添加剂后,熟料中氧化铝溶出率升高,可以达到90%以上。两者的熟料烧结温度差不多,均在1300℃左右。论文中得出的这些成果可为推动石灰烧结法工艺早日实现工业应用提供技术依据。
胡友[10]2011年在《氧化铝生产碳酸化分解过程操作参数优化设定及控制策略研究》文中研究说明在烧结法生产氧化铝过程中,铝酸钠溶液碳酸化分解(简称碳分)是生产过程中的关键生产工序之一,经过上游脱硅工序后的铝酸钠溶液与输入的二氧化碳进行化学反应,生产出满足质量指标的氢氧化铝。碳分过程是气、液、固叁相化学反应过程,具有多变量、非线性、强耦合、大惯性和大滞后的特点。碳分过程生产设备每组由六个反应槽组成,各槽的分解率逐渐增大,形成分解率梯度。它是重要的工艺指标,必须对操作参数进行优化设定,保证达到要求的分解率梯度。在深入分析碳分过程机理的基础上,基于现场检测数据,综合考虑影响分解率的因素,应用主成分分析法(PCA)对影响因素进行降维处理,采用神经网络建立了分解率梯度模型,提高了模型的精度和泛化能力。通过调整影响分解率的操作参数,使中间槽分解率满足约束范围,末槽分解率达到最大值。采用遗传算法获取操作参数的优化设定值。针对碳分过程具有非线性、强耦合、大滞后、反应机理复杂的特点,采用专家控制系统,根据上游脱硅工序的铝酸钠溶液成分,调整操作参数的优化设定值,既保证氢氧化铝产品的质量,又提高了产量。建立了各槽的控制回路专家规则库,实现了对分解率的优化控制。
参考文献：
[1]. 烧结法生产砂状氧化铝的理论与工艺研究[D]. 刘祥民. 中南大学. 2004
[2]. 烧结法生产砂状氧化铝[D]. 门新强. 中南大学. 2005
[3]. 烧结法生产砂状氧化铝工艺研究[D]. 李玉清. 中国石油大学. 2007
[4]. 烧结法氧化铝碳酸化连续分解工艺及装置研究[D]. 赵寿庆. 山东大学. 2008
[5]. 炼结法连续碳分分解生产砂状氧化铝工艺技术研究[D]. 赵培生. 江西理工大学. 2010
[6]. 氧化铝生产碳分母液苛化工艺研究[D]. 潘明亮. 中南大学. 2005
[7]. 基于分解率预测的智能优化操作方法研究[D]. 杨冠军. 中南大学. 2008
[8]. 砂状氧化铝的生产经验及进展[J]. 甘国耀, 王晔. 有色金属(冶炼部分). 1986
[9]. 石灰烧结法制备氧化铝技术研究[D]. 薛淑红. 西安建筑科技大学. 2010
[10]. 氧化铝生产碳酸化分解过程操作参数优化设定及控制策略研究[D]. 胡友. 中南大学. 2011