拜耳法氧化铝生产过程物料固含曲线法测定方法探讨

黎善料

摘 要：本文根据线性关系理论推导出拜耳法氧化铝生产过程物料固含曲线关系式，通过不同方法进行曲线绘制，经生产现场测定验证，对比不同测定方法的优劣，找出最适合于生产现场的曲线测定方法。

关键词：线性关系；料浆；固含；烘干法；重量—固含曲线法；比重—固含曲线法

1生产现状

拜耳法氧化铝生产流程中，中间物料是由液相和固相组成的料浆，为了正常输送和生产效率，各生产时段中料浆的固体含量（以下简称固含），都定有严格的工艺指标，所以料浆中固含的测定，是一项重要的化验分析工作。料浆固含常规分析方法，采用的是实验室室内烘干法，即将来样量取一定的体积，经洗涤、抽滤、烘干、称重，再计算出料浆的固含，分析过程复杂，人为影响因素多，特别进行批量分析时，耗时长，分析结果严重滞后，不能及时指导生产。拜耳法氧化铝生产过程中，各生产时段中的料浆，液相和固相组成成份都比较稳定，在一定的条件下，料浆固含和料浆重量（或料浆比重）成线性关系，以此建立线性曲线，只要知道料浆重量（或料浆比重），即可通过线性曲线计算出料浆固含。用线性曲线法代替实验室室内烘干法测量料浆固含，操作简单，分析结果快，能及时指导生产。

2线性关系的确立

用S表示料浆固含，W表示料浆重量，V表示料浆体积，W固、W液表示料浆固相、液相重量，V固、V液表示料浆固相、液相体积，ρ固、ρ液表示料浆固相、液相密度。则有如下关系式：

W= W固+W液 ………①

W固=S*V ………②

W液=ρ液*V液………③

由②③带入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带入④得到：W= S*V（1-ρ液/ρ固）+ρ液*V………⑦

由于生产时段上料浆的固相和液相组成成份较稳定，即ρ固、ρ液 可视为已知数值，V为量取一定体积的料浆，也是已知数值，所以由推导等式⑦看出，料浆固含S与料浆重量W成线性关系。推导等式⑦两边除于料浆体积V，得到等式：ρ= S（1-ρ液/ρ固）+ρ液 ，ρ即为料浆密度，可以看出料浆固含S与料浆密度ρ也成线性关系。依此线性关系式作为依据，可以绘制出料浆重量—固含曲线、比重—固含曲线。

3曲线绘制方法

以流程中分解料浆为例，进行曲线的绘制。从分解槽取回分解料浆，静置，使料浆固液分层，取出上层液碱，底部得到较稠料浆。用较稠料浆和液碱配制成不同固含的料浆，根据不同方法绘制重量—固含曲线、比重—固含曲线。

3.1重量—固含曲线绘制

3.1.1 曲线绘制使用的量具为带凹陷盖的量杯，在量杯盖上打一小孔，小孔处接上导管，并在小孔和导管接触处做好密封，特制的量杯经过体积校准，校准体积为460ml。预先将较稠料浆和液碱加热到60℃，用较稠料浆和液碱配制成不同固含的料浆，将配制好的料浆迅速倒满特制量杯，盖上盖子，多余的料浆从盖上的小孔经导管排出。将装好料浆的量杯进行称量，得到的总重量减去量杯重量就是料浆的重量，同时将料浆取出进行清洗、烘干，计算出对应的料浆固含。曲线记为——曲线1，绘制曲线如图1：

3.1.2 用带刻度的玻璃量筒作为绘制量具，预先将较稠料浆和液碱加热到60℃，用较稠料浆和液碱配制成不同固含的料浆，迅速将配制好的料浆倒入玻璃量筒，量取500 ml料浆，将量好料浆的量筒进行称重，得到的总重量减去量筒重量就是料浆的重量，同时将料浆倒出进行清洗、烘干，计算出对应的固含。曲线记为——曲线2，绘制曲线如图2：

3.2 比重—固含曲线绘制

预先将较稠料浆和液碱加热到60℃，用较稠料浆和液碱配制成不同固含的料浆，将配制好的料浆倒入足够高的量筒，迅速将干净的比重计放入料浆，待比重计稳定后，读取数值，随同将料浆倒出进行清洗、烘干，计算出对应的固含。曲线记为——曲线3，绘制曲线如图3：

4 现场验证

到分解槽溜槽处，用上述三种曲线测定方法进行现场测量验证，分别计下三种方法的测量数值，并把所测量的料浆带回实验室，进行清洗、烘干、称重，计算出料浆实际固含。以下是曲线法测出固含数据和实际固含数据的对比：

5 结论探讨

从以上生产现场曲线法测出的固含和实际固含数据的结果对比，得出以下结论：

5.1 曲线1

y = 4.1942x - 2427.7 r=0.9996曲线线性相关性好，曲线法测出的固含与实际固含差值都比较小，生产固含分析指标误差≦50g/l，而最大差值为-14.5 g/l，远小于指标誤差。曲线1方法特制的量杯能确保取得一定体积的料浆，在量取料浆时，倒入的料浆要求迅速，一步到位，否则较粗的氢氧化铝颗粒会快速沉淀，影响测量结果；由于料浆倒入快，料浆表面会形成一层泡沫，而带盖量杯，盖上盖子时，能把料浆表面多余的泡沫层排出，且从取样结束到盖上盖子，过程简单，耗时短，在料浆固液分层前，操作已完成，保证能取到有代表性的料浆。

5.2 曲线2

y = 3.964x - 2523.7 r=0.9967曲线线性相关性一般，曲线法测出的固含与实际固含差值波动较大，最大差值达到60.8 g/l，超出分析指标误差要求。曲线2方法由于要看刻度进行定容，在倒入料浆接近刻度时，倒入速度必须减慢，且由于前面必须快速倒入料浆，使料浆表面形成泡沫，影响定容，待泡沫消除后，耗时长，造成准备倒入料浆发生液固分层，倒入的料浆不具有代表性；且定容时存在人为视觉误差，所以测量结果波动较大，甚至超出分析指标要求。

5.3 曲线3

y = 2081.4x - 2638.5 r=0.9963曲線线性相关性一般，曲线法测出的固含都比实际固含偏大，最大差值达到56.2 g/l，超出指标误差要求。曲线3方法在取样完成后，放入比重计时，由于惯性作用，比重计不可避免的会上下波动，无法直接读数；且由于快速倒入料浆时表面形成的泡沫，会包裹在比重计与液面接触处，遮挡住比重计的刻度，而无法进行读数，只能等待泡沫消除。由于料浆中氢氧化铝比重大、颗粒粗，取样结束后固液一直处于分层过程，氢氧化铝颗粒不断下沉，而使比重计数值一直在不断变大，读出的数值不具有代表性，测量结果整体处于偏高状态，甚至超出分析指标要求。

通过以上结论探讨：曲线1： y = 4.1942x - 2427.7 r=0.9996能很好的监测料浆固含，满足生产分析指标要求。而曲线2： y = 3.964x - 2523.7 r=0.9967和曲线3： y = 2081.4x - 2638.5 r=0.9963由于曲线线性相关性较差，测量值与实际值波动大，甚至超出分析误差，无法满足分析要求，不推荐使用这两种曲线分析方法。结论是：曲线1： y = 4.1942x - 2427.7 r=0.9996最适用于拜耳法氧化铝生产过程物料固含曲线法的测定。