拜耳法氧化鋁生產過程物料固含曲線法測定方法探討

黎善料

摘 要：本文根據線性關系理論推導出拜耳法氧化鋁生產過程物料固含曲線關系式，通過不同方法進行曲線繪制，經生產現場測定驗證，對比不同測定方法的優劣，找出最適合于生產現場的曲線測定方法。

關鍵詞：線性關系；料漿；固含；烘干法；重量—固含曲線法；比重—固含曲線法

1生產現狀

拜耳法氧化鋁生產流程中，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效率，各生產時段中料漿的固體含量（以下簡稱固含），都定有嚴格的工藝指標，所以料漿中固含的測定，是一項重要的化驗分析工作。料漿固含常規分析方法，采用的是實驗室室內烘干法，即將來樣量取一定的體積，經洗滌、抽濾、烘干、稱重，再計算出料漿的固含，分析過程復雜，人為影響因素多，特別進行批量分析時，耗時長，分析結果嚴重滯后，不能及時指導生產。拜耳法氧化鋁生產過程中，各生產時段中的料漿，液相和固相組成成份都比較穩定，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算出料漿固含。用線性曲線法代替實驗室室內烘干法測量料漿固含，操作簡單，分析結果快，能及時指導生產。

2線性關系的確立

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

由于生產時段上料漿的固相和液相組成成份較穩定，即ρ固、ρ液 可視為已知數值，V為量取一定體積的料漿，也是已知數值，所以由推導等式⑦看出，料漿固含S與料漿重量W成線性關系。推導等式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也成線性關系。依此線性關系式作為依據，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，小孔處接上導管，并在小孔和導管接觸處做好密封，特制的量杯經過體積校準，校準體積為460ml。預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滿特制量杯，蓋上蓋子，多余的料漿從蓋上的小孔經導管排出。將裝好料漿的量杯進行稱量，得到的總重量減去量杯重量就是料漿的重量，同時將料漿取出進行清洗、烘干，計算出對應的料漿固含。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，同時將料漿倒出進行清洗、烘干，計算出對應的固含。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放入料漿，待比重計穩定后，讀取數值，隨同將料漿倒出進行清洗、烘干，計算出對應的固含。曲線記為——曲線3，繪制曲線如圖3：

4 現場驗證

到分解槽溜槽處，用上述三種曲線測定方法進行現場測量驗證，分別計下三種方法的測量數值，并把所測量的料漿帶回實驗室，進行清洗、烘干、稱重，計算出料漿實際固含。以下是曲線法測出固含數據和實際固含數據的對比：

5 結論探討

從以上生產現場曲線法測出的固含和實際固含數據的結果對比，得出以下結論：

5.1 曲線1

y = 4.1942x - 2427.7 r=0.9996曲線線性相關性好，曲線法測出的固含與實際固含差值都比較小，生產固含分析指標誤差≦50g/l，而最大差值為-14.5 g/l，遠小于指標誤差。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曲線線性相關性一般，曲線法測出的固含與實際固含差值波動較大，最大差值達到60.8 g/l，超出分析指標誤差要求。曲線2方法由于要看刻度進行定容，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，造成準備倒入料漿發生液固分層，倒入的料漿不具有代表性；且定容時存在人為視覺誤差，所以測量結果波動較大，甚至超出分析指標要求。

5.3 曲線3

y = 2081.4x - 2638.5 r=0.9963曲線線性相關性一般，曲線法測出的固含都比實際固含偏大，最大差值達到56.2 g/l，超出指標誤差要求。曲線3方法在取樣完成后，放入比重計時，由于慣性作用，比重計不可避免的會上下波動，無法直接讀數；且由于快速倒入料漿時表面形成的泡沫，會包裹在比重計與液面接觸處，遮擋住比重計的刻度，而無法進行讀數，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，而使比重計數值一直在不斷變大，讀出的數值不具有代表性，測量結果整體處于偏高狀態，甚至超出分析指標要求。

通過以上結論探討：曲線1： y = 4.1942x - 2427.7 r=0.9996能很好的監測料漿固含，滿足生產分析指標要求。而曲線2： y = 3.964x - 2523.7 r=0.9967和曲線3： y = 2081.4x - 2638.5 r=0.9963由于曲線線性相關性較差，測量值與實際值波動大，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過程物料固含曲線法的測定。