专利名称：一种拜耳法生产氧化铝种分粒度控制方法
技术领域：
一种拜耳法生产氧化铝种分粒度控制方法，涉及一种采用铝土矿为原料生产氧化铝的生产方法。
背景技术：
随着我国铝工业的发展，电解铝行业越来越重视生产条件的改善和环境保护，同时随着电解铝技术的迅速发展，由自焙转向预焙，由小预焙发展到大预焙，电解厂氧化铝浓相输送技术的应用，对氧化铝的质量提出了更为严格的要求。砂状氧化铝因其独特的质量性能，已成为当前国内外电解铝厂的理想原料。粒度分布是砂状氧化铝的重要指标，如何保证产品粒度分布在合理稳定的范围内是拜耳法种分过程控制急需解决的问题。
以一水硬铝石为原料拜耳法种分生产氧化铝主要存在于我国氧化铝工业，目前缺乏成熟的粒度调控技术，晶种分解系统氢氧化铝粒度经常出现周期性的粗化、细化现象，氧化铝产品的粒度指标不能保证。种分过程初温较低(60℃左右)；分解固含较高，每年出现两次以上的粗化、细化周期，波动幅度较大，周期较长。
国内外一些研究者认为，种分过程氢氧化铝粒度的周期性变化是分解过程内在规律影响的结果，只能通过工艺条件控制、减缓其变化趋势。在拜耳法生产氧化铝晶种分解过程中，系统粒度周期性的粗化、细化现象对分解系统的稳定和氧化铝产品粒度指标产生了很大的影响，造成种分过程生产组织和相关工序操作的困难。
发明内容
本发明的目的是针对以上已有技术在拜耳法生产氧化铝晶种分解过程中存在的不足，提供一种能效克服系统粒度周期性的粗化、细化现象对分解系统的稳定和氧化铝产品粒度指标产生的影响，解决种分过程生产组织和相关工序操作困难问题的拜耳法生产氧化铝粒度控制方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种拜耳法生产氧化铝种分粒度控制方法，其特征在于控制过程包括a.在一定的拜耳法生产氧化铝种分工艺条件下，测试种分过程的多个时刻的粒度的筛分测试结果值，将对应时刻的马尔文全粒度重量分布值、库尔特粒度的颗粒分布值，建立数据库，绘制粒度变化的历史曲线；采用库尔特粒度分析仪分建立的细粒子分布特征图、峰及百分含量和变化趋势图，用以预测系统粒度变化趋势及范围；b.拜耳法生产氧化铝种分生产过程中，根据库尔特粒度仪细颗粒分布图形、特征值和马尔文粒度分析仪-25μm细粒子变化趋势和范围，结合筛分粒度的变化，判断分解系统氢氧化铝粒度变化趋势，对种分过程工艺条件进行调控。
本发明的一种拜耳法生产氧化铝种分粒度控制方法，其特征在于是在精液Al2O3浓度100～200g/l、αk1.40～1.65、分解首槽温度60～80℃、首槽晶种添加量100～600g/l的分解工艺条件下，根据库尔特分析的颗粒数分布图形特征和3.918μm峰值变化确定及预测粒度变化趋势；马尔文-25μm细粒子范围和变化趋势确定及预测粒度变化趋势；通过强化附聚控制技术保证分解系统的细粒子产出平衡；通过旋流分级晶种调配技术保证晶种粒度分布的合理、平稳；通过添加剂技术确保在相关工序异常波动时分解系统的平稳控制。
本发明的一种拜耳法生产氧化铝种分粒度控制方法，其特征在于是控制过程是根据粒度预报结果，采用强化附聚、旋流分级晶种量调配对分解过程进行调控，确保系统氢氧化铝+45μm、+74μm等各粒级粒度分布的平衡。
本发明在对分解过程中影响粒度分布平衡的因素进行了深入系统研究的基础上，应用库尔特粒度仪分析仪得到-45μm样品的细粒子分布图形特征及3.918μm峰值，应用马尔文粒度仪得到-25μm细粒子百分含量范围和变化趋势，结合筛分析结果综合分析，准确预测系统粒度变化趋势及范围。在超前预测的基础上，通过对附聚过程各工艺参数(附聚温度、附聚时间、附聚过程晶种添加量等)的调整，保证附聚过程的分解速率、附聚效率、溶液过饱和度稳定在适宜的范围内，保证分解系统的细粒子产出平衡；通过强化附聚控制技术保证；通过旋流分级晶种调配技术保证晶种粒度分布的合理、平稳；通过添加剂技术确保在相关工序异常波动时分解系统的平稳。通过这一整套粒度预报、平衡调控技术，最终达到分解系统粒度分布的平衡控制及产品粒度体系的稳定，得到粒度分布合理稳定的氧化铝产品。
表1马尔文-25μm细粒子粒度预报
本发明具有较强的工业可实施性，其主要特征是采取库尔特、马尔文细粒子分析结果对系统粒度变化进行预测，采用强化附聚控制技术、旋流分级晶种调配技术、添加剂技术等技术对分解过程进行调控，确保系统各粒级粒度分布的平衡。
图1为实施例中1的库尔特粒度分析仪的检测出氢氧化铝粉体粒径——颗粒数粒度分布图；图2为实施例1中的库尔特粒度分析仪的检测出氢氧化铝粉体粒径——颗粒数粒度分布图；图3为实施例2中的库尔特分析的图形；图4为实施例2中的库尔特分析的图形；图5为实施例3中的库尔特分析的图形；图6为实施例3中的库尔特分析的图形；图7为实施例4中的库尔特分析的图形；图8为实施例4中的库尔特分析的图形；图9为相对波动状态下的-45μm样库尔特分析结果粒度预报。
具体实施例方式
一种拜耳法生产氧化铝种分粒度控制方法，其控制过程包括a.在一定的拜耳法生产氧化铝种分工艺条件下，测试种分过程的多个时刻的粒度的筛分测试结果值，将对应时刻的马尔文全粒度重量分布值、库尔特粒度的颗粒分布值，建立数据库，绘制粒度变化的历史曲线；采用库尔特粒度分析仪分建立的细粒子分布特征图、峰及百分含量和变化趋势图，用以预测系统粒度变化趋势及范围；b.拜耳法生产氧化铝种分生产过程中，根据库尔特粒度仪细颗粒分布图形、特征值和马尔文粒度分析仪-25μm细粒子变化趋势和范围，结合筛分粒度的变化，判断分解系统氢氧化铝粒度变化趋势，对种分过程工艺条件进行调控。
本发明的过程是在精液Al2O3浓度100～200g/l、αk1.40～1.65、分解首槽温度60～80℃、首槽晶种添加量100～600g/l的分解工艺条件下，根据库尔特分析的颗粒数分布图形特征和3.918μm峰值变化确定及预测粒度变化趋势；马尔文-25μm细粒子范围和变化趋势确定及预测粒度变化趋势；通过强化附聚控制技术保证分解系统的细粒子产出平衡；通过旋流分级晶种调配技术保证晶种粒度分布的合理、平稳；通过添加剂技术确保在相关工序异常波动时分解系统的平稳控制。控制过程是根据粒度预报结果，采用强化附聚、旋流分级晶种量调配对分解过程进行调控，确保系统氢氧化铝+45μm、+74μm等各粒级粒度分布的平衡。
通过试验室试验、扩大试验和半工业试验研究，得到了拜耳法种分氢氧化铝粒度分布平衡调控技术，并在工业生产上应用，指导工业生产进行调控，成功生产出合格的砂状氧化铝产品。
试验过程中，通过科学合理的选取取样地点，制定取样时间，仔细分析系统数据规律，真实反映工艺制度的调整对系统粒度的变化影响规律。试验中，主要选取了附聚首槽、长大首槽、分解末槽、产品及晶种五个重要取样地点，严格按照取样要求规则和取样时间，每天取样一次，取出能反映实际粒度的试样，经过过滤、烘干处理，通过机械振筛分析出+150μm，+75μm，+44μm，各粒级的含量，，采用马尔文激光粒度详细分析多个不同粒级的粒子含量，采用库尔特分析仪分析-44μm以下试样细颗粒的个数，最后把各个仪器分析出来的粒度数据绘制成曲线图形式，便于观察、分析和总结规律，达到准确判断系统粒度的变化趋势。
其技术创新点是通过库尔特、马尔文激光粒度分析得到细粒子分布的图形特征，进而结合筛分粒度变化对系统粒度分布的变化趋势及程度做出准确的预测；在准确预测的基础上，遵循超前、单因素、小幅调整的原则对附聚过程、分级过程进行适时适量的调整，必要的时候采用添加剂，确保系统粒度分布在合理的范围内平衡稳定。
通过攻关研究，掌握了一整套粒度分布平衡的调控技术，使分解过程的粒度及其分布可以控制在一定的范围内并保持稳定。建立扩试和半工业粒度分析数据库，绘制粒度分布变化的历史曲线。根据粒度变化的历史曲线和当天的筛分析结果、马尔文全粒度重量分布测定结果、库尔特-45μm粒度的颗粒分布报告和有关技术的综合分析结果来决定是否需要进行调控、调控哪些参数、应予调控的方向和力度。
在实验室试验、扩大试验到半工业试验的基础上，我们开发出一套控制拜耳法种分过程粒度分布平衡的调控技术。从调控工艺条件保证系统粒度平衡的角度考虑，我们认为在粒度较为平稳的过程中，主要应对温度制度和晶种分级系统进行微调，其他工艺条件应基本保持稳定。对附聚过程的控制，因为附聚过程是氢氧化铝颗粒晶体结构形成的关键时期，也是优化氢氧化铝粒度分布的关键过程。通过调整附聚段温度、固含、时间、及晶种粒度分布等参数，控制附聚效率，保证系统粒度的分布。实际控制过程中，根据附聚首槽固含和晶种粒度分布情况，调整附聚温度和附聚时间，使系统粒度达到稳定。晶种的添加量、晶种的粒度分布对系统的粒度平衡有着重要的影响。通过分级系统分级效率的调整，控制晶种的粒度分布，保证晶种粒度分布的合理性和相对稳定，带动全系统的粒级分布接近预定的目标，保证分解系统内粒度分布达到要求并保持稳定。
实施例1库尔特粒度分析仪可以检测出氢氧化铝粉体不同粒径的颗粒数，即粒径——颗粒数粒度分布图(图1、图2)，我们将其称为库尔特粒度分析的图形特征。库尔特粒度分析仪可检测的最小颗粒粒径为3.918μm。马尔文粒度分析仪可以检测出氢氧化铝粉体不同粒径的体积百分数。
从库尔特分析的图形特征看，在较短时间内(2～3天)，系统中氢氧化铝细微粒子数量大幅度增加(从附图1→2)，颗粒平均粒径降低至15μm左右，3.918μm附近细粒子分布相对较多，马尔文-25μm连续3天细粒子缓慢增长，细粒子含量上升到2％左右时，可判断系统粒度分布进入细化初期，此时采取附聚温度升高1℃，晶种添加量适当增加，附聚时间适当延长，长大首槽升高0.5℃等措施，可在5～7天使分解系统细粒子变化趋于正常，避免系统粒度出现波动。
实施例2当库尔特分析的图形特征如附图3、4所示，细粒子分布的峰值在40～60μm，颗粒平均粒径在30μm～40μm，3.918μm处细粒子分布非常少，其数值降到200左右，系统氢氧化铝中微细粒子含量非常低，并且微细粒子含量进一步降低，图形分布的峰值继续右移；马尔文-25μm连续3天细粒子缓慢增长，-15μm细粒子含量降到0，可判断系统粒度分布进入细化末期，此时采取附聚温度降低0.5℃，长大首槽降低0.5℃等措施，可在5～7天使分解系统细粒子变化趋于正常，避免筛分粒度出现较大波动。
实施例3从库尔特分析的图形特征看，颗粒平均粒径降到20μm以下，在较短时间内(2～3天)，系统中氢氧化铝细微粒子数量大幅度增加(从附图5→6)，3.918μm处颗粒数值继续升高到5000～10000以上，较粗粒级处的波峰消失；马尔文-25μm细粒子连续3天缓慢降低到1％左右，-2.5μm细粒子含量在0.5％左右，可判断系统粒度分布进入粗化末期，此时采取附聚温度升高0.5℃，长大首槽升高0.5℃等措施，可在5～7天使分解系统细粒子变化趋于正常，避免筛分粒度出现较大波动。
实施例4当库尔特分析的图形特征如附图7、8，基本呈“L”形，3.918μm颗粒数波动范围在2000～5000之间；马尔文-25μm细粒子含量稳定在1.5±0.3％，可判断系统粒度分布基本处于平稳阶段，此时根据3.918μm颗粒数和马尔文-25μm细粒子含量波动情况，对首槽附聚温度进行适当的微调，即可避免筛分粒度出现较大波动，保持种分系统粒度的相对稳定。
实施例5在流量为10L/h的试验线上，在分解首温70～80℃，晶种添加量200～500g/l，附聚时间2～8h，长大首温56～65℃，分解时间40～70h，的工艺条件下，应用本发明的粒度分布预报及调控技术，系统氢氧化铝粒度在5个月的时间里，+45μm稳定在85～90％，+74μm稳定在60～65％的范围内，产品氧化铝粒度稳定在-45μm＜10％的水平。
实施例6在流量为10m3/h的试验线上，在分解首温65～75℃，晶种添加量300～600g/l，附聚时间4～10h，长大首温54～62℃，分解时间40～70h，的工艺条件下，应用本发明的粒度分布预报及调控技术，系统氢氧化铝粒度在5个月的时间里，+45μm稳定在87～94％，+74μm稳定在55～65％的范围内，产品氧化铝粒度稳定在-45μm＜10％的水平。
实施例7在流量为600m3/h的试验线上，在分解首温65～80℃，晶种添加量100～500g/l，附聚时间4～12h，长大首温54～65℃，分解时间40～70h，的工艺条件下，应用本发明的粒度分布预报及调控技术，系统氢氧化铝粒度在3个月的时间里，+45μm稳定在80～88％，+74μm稳定在30～40％的范围内，产品氧化铝粒度稳定在-45μm＜12％的水平。
权利要求
1.一种拜耳法生产氧化铝种分粒度控制方法，其特征在于控制过程包括a.在一定的拜耳法生产氧化铝种分工艺条件下，测试种分过程的多个时刻的粒度的筛分测试结果值，将对应时刻的马尔文全粒度重量分布值、库尔特粒度的颗粒分布值，建立数据库，绘制粒度变化的历史曲线；采用库尔特粒度分析仪分建立的细粒子分布特征图、峰及百分含量和变化趋势图，用以预测系统粒度变化趋势及范围；b.拜耳法生产氧化铝种分生产过程中，根据库尔特粒度仪细颗粒分布图形、特征值和马尔文粒度分析仪-25μm细粒子变化趋势和范围，结合筛分粒度的变化，判断分解系统氢氧化铝粒度变化趋势，对种分过程工艺条件进行调控。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于是在精液Al2O3浓度100～200g/l、αk1.40～1.65、分解首槽温度60～80℃、首槽晶种添加量100～600g/l的分解工艺条件下根据库尔特分析的颗粒数分布图形特征和3.918μm峰值变化确定及预测粒度变化趋势；马尔文-25μm细粒子范围和变化趋势确定及预测粒度变化趋势；通过强化附聚控制技术保证分解系统的细粒子产出平衡；通过旋流分级晶种调配技术保证晶种粒度分布的合理、平稳；通过添加剂技术确保在相关工序异常波动时分解系统的平稳控制。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于是控制过程是根据粒度预报结果，采用强化附聚、旋流分级晶种量调配对分解过程进行调控，确保系统氢氧化铝+45μm、+74μm等各粒级粒度分布的平衡。
全文摘要
一种拜耳法生产氧化铝种分粒度控制方法，涉及一种采用铝土矿为原料生产氧化铝的生产方法。其特征在于对分解工艺条件下，对分解系统的氢氧化铝进行筛分析、马尔文激光粒度分析、库尔特粒度分析，建立分解工艺条件及粒度分析结果的数据库，对系统粒度变化趋势进行超前预测，准确把握调整时机和力度，对分解系统各项参数进行适时适量的调控，保证系统粒度分布平衡。本发明通过对分解系统工艺参数的变化即可实现拜耳法晶种分解过程系统氢氧化铝粒度分布在合理的范围内平衡控制，对稳步提高我国氧化铝产品质量有着非常重要的意义，其应用前景广阔。
文档编号C01F7/02GK1974395SQ20061008689
公开日2007年6月6日 申请日期2006年6月22日 优先权日2005年6月23日
发明者孙兆学, 顾松青, 丁安平, 李少康, 梁春来, 李光柱, 赵培生, 赵清杰, 于斌, 李文化, 郭晋梅, 康智明, 张学超, 焦淑红, 娄世彬, 李明 申请人:中国铝业股份有限公司