氧化鋁分解工序的自動檢測與控制系統

馬昕

摘要：本文根據氧化鋁生產的特點，介紹氧化鋁分解工序的自動檢測與控制系統。介紹了計算機檢測與控制技術在氧化鋁分解工序的運用 ,對分解的幾個重要參數———溫度、壓力、液位、密度和電導實施閉環自動控制。采用先進的人機協能智能控制、固含模糊控制、自適應PID控制等技術 ,構成全面生產管理系統。系統投運后 ,產生顯著經濟效益。

關鍵詞：氧化鋁分解 自動檢測 控制系統

中圖分類號：C35文獻標識碼： A

Abstract: in this paper, according to the characteristics of alumina production, introduces the automatic detection and control system of the alumina decomposition process. Introduces the application of computer detection and control technology of the decomposition process in alumina, several important parameters of the decomposition - temperature and pressure, liquid level, density and conductivity of the implementation of closed-loop automatic control. The use of advanced intelligent control, man-machine synergy solid fuzzy control, adaptive PID control technology, constitute a comprehensive production management system. After the system was put into operation, significant economic benefits.

Keywords: alumina decomposition automatic detection 、 control system

1、氧化鋁概述

1.1氧化鋁的基本介紹

氧化鋁，又稱三氧化二鋁，氧化鋁，又稱三氧化二鋁，式量102，它是鋁和氧的化合物，故通常又把它稱為“鋁氧”，，是一種白色無定形粉狀物，不溶于水，俗稱礬土，剛玉。而在礦業、制陶業和材料科學上則俗稱為礬土。它是一種難溶于水的、白色的無定形粉末，無臭，無味，質地非常硬，易吸潮，故需密封干燥保存。三氧化二鋁是兩性氧化物，能溶于無機酸和堿性溶液中，幾乎不溶于水和非極性有機溶劑中，其相對密度為（d204）4.0，熔點約為2000℃。

1.2氧化鋁的質檢指標

氧化鋁是將鋁礬土原料經過化學處理，除去硅、鐵、鈦等的氧化物而制得，是純度很高的氧化鋁原料，Al?O?含量一般在99%以上。礦相是由40%～76%的γ- Al?O?和24%～60%的α- Al?O?組成。γ- Al?O?于950～1200℃可轉變為α- Al?O?（剛玉），同時發生顯著的體積收縮。

含有元素：

鋁和氧

化學性質：

和酸反應：

Al?O? + 6HCl == 2AlCl? + 3H?O

Al?O? + 6H+ == 2Al3+ + 3H?O

和堿反應

Al?O? + 2NaOH == 2NaAlO? + H?O

Al?O? + 2OH- == 2

+ H?O

總結

是典型的兩性氧化物。

變體

Al?O?有多種變體，常見的是α，γ形都是白色晶體

自然界中的剛玉是α形屬于六方最密堆積，熔點，硬度高，不溶于酸堿耐腐蝕，絕緣性好

將氫氧化鋁與偏氫氧化鋁或鋁銨礬在723K共熱可得γ形，不溶于水，但吸水性很強，有強吸附能力與催化活性

β形有離子傳導能力，允許Na+通過

物理性質：

InChI=1/Al.2O/rAlO?/c2-1-3

式量：101.96 amu

熔點：2303 K

沸點：3250 K

真密度：3.97 g/cm3

松裝密度：0.85 g/mL（325目~0）0.9 g/mL（120目~325目）

晶體結構：三方晶系 (hex)

溶解性：常溫下不溶于水

導電性：常溫狀態下不導電

Al?O?是原子晶體

熱化學屬性：

ΔfH0liquid 1620.57 kJ/mol

ΔfH0solid 1675.69 kJ/mol

S0liquid，1 bar 67.24 J/mol·K

S0solid 50.9 J/mol·K

2、氧化鋁分解工序流程

分解工序是氧化鋁生產的關鍵工序之一 ,它的分解率和分解質量直接影響氧化鋁的質量和量。

氧化鋁加熱不分解需要在熔融冰晶石介質電解氧化鋁(溫度為1000多度)，生成鋁和氧氣

氧化鋁的分解一般是氧化鋁制備中拜耳法的種分，與燒堿法的碳分。下面以氧化鋁中的拜耳法為例來詳細講述氧化鋁的分解流程

2.1晶種分解的概述

晶種分解就是將鋁酸鈉溶液降溫，增大其過飽和度，再加人氫氧化鋁作晶種，并進行攪拌，使其析出氫氧化鋁的過程。它是拜耳法生產氧化鋁的另外一個關鍵工序。該工序對產品的產量、質量以及全廠的技術經濟指標有著重大的影響。晶種分解除得到氫氧化鋁外，同時得到苛性比較高種分母液，作為溶出鋁土礦的循環母液，從而構成拜耳法生產氧化鋁的閉路循環。

種分過程的主要技術指標有：氧化鋁濃度、分子比、種分處溫、終溫、種子比、分解時間等。衡量種分過程效率的技術經濟指標是:種分分解率、分解槽單位產能以及所得到Al(OH)3的質量。砂狀氧化鋁要求的物理性能主要取決于種分過程的控制。

2.2晶種分解的原理

經分離赤泥和葉濾的精液，Al2O3濃度約為120g/L，MR為1.7-1.8，在溫度為100℃時是不穩定的，且隨溫度的降低，過飽和度增大。在加入晶種和攪拌狀態下，過飽和的鋁酸鈉溶液按下式分解：

xAl(OH)3+Al(OH)-4=(x+1)Al(OH)3+(OH)-

經晶種分解后得到的氫氧化鋁凝膠漿液，需要進行液固分離才能得到需要的Al(OH)3 和種分母液。Al(OH)3大部分不經洗滌返回流程作晶種，其余部分經洗滌過濾后成為Al(OH)3成品，送去焙燒車間，種分母液經蒸發濃縮后返回濕磨流程，從而形成拜耳法生產的閉路循環。

2.3晶種分解的工藝流程

鋁酸鈉溶液放入晶種分解與一般無機鹽溶液的分解析出結晶的過程不同，而是及其復雜的。其中包括： （1）次生晶核的生成（又稱二次成核，為晶種表面生長 的樹枝狀結晶受到撞擊破裂而形成的很多碎屑）；（2）Al(OH)3 晶體的破裂與腐蝕為機械成核；

（3） Al(OH)3 晶體的長大；（4） Al(OH)3 晶核的附聚。（1）和（2）過程導致Al(OH)3 結晶變細，（3）和（4） 過程導致Al(OH)3結晶變粗。有效地控制這些過程的進 程，才能得到所要求的粒度和強度的Al(OH)3

3、結束語

隨著我國電解鋁、陶瓷、醫藥、電子、機械等行業的快速發展，市場對氧化鋁需求量仍有較大的增長空間，氧化鋁產量將會不斷增長。因此氧化鋁生產過程中的分解過程起著至關重要的作用，所以我們應該不斷探索氧化鋁的分解過程，以此增加氧化鋁的產量。

參考文獻：

[1]?畢詩文.氧化鋁生產工藝.?化學工藝出版社，2006年

[2]?郭萬里.?氧化鋁制取工（上冊）.?山西人民出版社，2006年

[3]?河南中美鋁業有限公司技術年報.?2010年，2011年