氧化铝生产过程高压溶出部分.doc

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1、氧化铝生产过程具有流程长、工序多、连续性强的特点，这些特点使氧化铝生产过程的控制水平落后其它行业的控制水平，我国的铝矿石98%以上是一水硬铝石，这种矿石的硬度大，在生产过程中对设备的磨损严重、结疤严重，这些因素增加了生产过程控制的难度，使得我国的氧化铝生产过程控制水平落后于世界其它国家。生产过程控制是企业技术进步和文明生产的重要组成部分。目前氧化铝生产过程控制水平还不高，有许多难题亟待解决，对氧化铝生产过程控制进行研究是非常必要的，通过对氧化铝生产过程控制的研究，改变氧化铝生产条件，优化氧化铝生产的技术经济指标，降低氧化

2、铝生产成本，提高我国氧化铝在国际市场上的竞争能力。氧化铝生产方法大致可分为碱法、酸法、酸碱联合法和热法。但在工业上得到应用的只有碱法。碱法生产氧化铝，是用碱（NaOH或Na2CO3）来处理铝矿石，使矿石中的氧化铝转变成铝酸钠溶液。矿石中铁、钛等杂质和绝大部分的硅则成为不溶解的化合物，将不溶解的残渣（赤泥）于溶液分离，经洗涤后弃去或可行综合利用。从净化后纯净的铝酸钠溶液（精液）分解析出氢氧化铝，分解母液经蒸发后用于溶出下批铝土矿。碱法生产氧化铝又分拜尔法、烧结法和拜尔——烧结联合法等多种流程，而全世界生产的氧化铝和氢氧化铝

3、，90%以上是用拜尔法生产的，氧化铝的基本工艺流程如图所示。从拜尔法生产的基本工艺流程，我们可以把整个生产过程大致分为如下主要的生产工序：原矿浆制备、高压溶出、溶出矿浆的稀释及赤泥的分离和洗涤，晶种分解，氢氧化铝分级与洗涤，氢氧化铝焙烧、母液蒸发及苏打苛化等，本课题只对其中四大关键工序原矿浆制备（即配料）、高压溶出、精种分解、母液蒸发生产过程的控制进行研究。一、对国外研究现状分析随着计算机和自动化技术的飞速发展，在各个生产过程中已越过广泛地应用计算机实现自动化。在氧化铝生产过程中，应用先进的计算机技术，实现全过程的自动检

4、测，自动控制和优化调度管理，已是发展的趋势。国外氧化铝厂装备水平普遍有以下特点：大型、节能、耐用、计算机过程控制、信息网络化。先进的计算机和自动控制技术已经在美国、德国、匈牙利、日本等国应用于氧化铝生产和管理，并以形成了四级生产过程控制及信息管理系统：基础自动化系统、过程控制系统、区域监控系统、信息管理系统。所有生产工序均有过程控制系统与基础自动化系统相连，可分工序下达控制指令和采集过程参数；主要车间有区域监控系统与过程控制系统相连，可分车间下达作业指令和采集车间生产指标，对物流进行实时跟踪，在此基础上可进一步对作业指令

5、作局部优化调整；全厂信息管理系统与区域监控系统相连，可对整个生产工艺流程进行实时跟踪，处理各种异常情况并对生产指标作区域优化调整，可产生各类统计报表为管理者提供决策支持，可保存各种生产数据用于生产调度、及产品质量分析等。图1.1从国外氧化铝生产过程控制系统整体上来看，由于氧化铝生产流程长、条件复杂、环境恶劣、变量多且又相互关联、非线性影响严重、大惯性、纯滞后、干扰多等特点，还没有实现整个生产过程的自动化。对于氧化铝生产这样一个难以用准确的数学模型予以描述的生产过程，应用常规的基于数学模型描述的一些控制策略，以及PID等控

6、制方法，难以取得较好的效果。针对这样复杂的过程，研究新的控制策略，如：预测控制、Ｈ∞控制、各种鲁棒控制、以及智能的、专家的、模糊的等控制策略，已是国际上自动控制发展方向。二、对国内研究现况分析我国氧化铝生产装备及自动化水平，只相当于国际上六七十年代的水平。整个生产过程，以手动操作为主。尽管近年来，广大技术人员做了大量的努力，采用了一些新仪表和新技术，但是我国氧化铝生产过程自动化水平低下的状况，并未得到根本的改变。严重影响了产品的质量和产量，造成能耗大，环境污染严重的局面，降低了产品的竞争能力。为了改变这种状况，我们只能是

7、，立足于工厂实际，进行技术改造，研究适合于我国氧化铝生产实际的控制方案和控制策略，应用计算机技术，实现全过程的自动监测和自动控制。2.高压溶出工序的控制研究2.1工艺论述高压溶出的目的就是用苛性钠溶液把铝土矿种的氧化铝溶出来。工业生产上的高压溶出不是用纯的苛性钠溶液，而是用生产流程中回头的循环母液，循环母液的主要成分是苛性钠和铝酸钠溶液，此外是碳酸钠、硫酸钠，以及少量的铝硅酸盐等。铝土矿的主要成分是氧化铝。在铝土矿中的氧化铝还含有结晶水，不同的铝土矿，其氧化铝的结晶水数量不一。不管它结晶水多少，都统称之为氧化铝水合物，是

8、溶出的对象。铝土矿中还含有不少有害杂质：主要是氧化硅，氧化钛，氧化铁，碳酸盐，有机物及硫化物等。为了加快一水硬铝石的溶出，需要添加石灰。石灰的主要成分是氧化钙，另外还含有少量的硅、镁、铁等元素的氧化物和碳酸盐。由此可见，由铝土矿和一定量循环母液及石灰配成的原矿浆，其组成复杂而且杂质很多。这些杂质在溶出过程中或在溶出以