马昕

摘要：本文根据氧化铝生产的特点，介绍氧化铝分解工序的自动检测与控制系统。介绍了计算机检测与控制技术在氧化铝分解工序的运用 ,对分解的几个重要参数———温度、压力、液位、密度和电导实施闭环自动控制。采用先进的人机协能智能控制、固含模糊控制、自适应PID控制等技术 ,构成全面生产管理系统。系统投运后 ,产生显著经济效益。

关键词：氧化铝分解 自动检测 控制系统

中图分类号：C35文献标识码： 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、氧化铝概述

1.1氧化铝的基本介绍

氧化铝，又称三氧化二铝，氧化铝，又称三氧化二铝，式量102，它是铝和氧的化合物，故通常又把它称为“铝氧”，，是一种白色无定形粉状物，不溶于水，俗称矾土，刚玉。而在矿业、制陶业和材料科学上则俗称为矾土。它是一种难溶于水的、白色的无定形粉末，无臭，无味，质地非常硬，易吸潮，故需密封干燥保存。三氧化二铝是两性氧化物，能溶于无机酸和碱性溶液中，几乎不溶于水和非极性有机溶剂中，其相对密度为（d204）4.0，熔点约为2000℃。

1.2氧化铝的质检指标

氧化铝是将铝矾土原料经过化学处理，除去硅、铁、钛等的氧化物而制得，是纯度很高的氧化铝原料，Al₂O₃含量一般在99%以上。矿相是由40%～76%的γ- Al₂O₃和24%～60%的α- Al₂O₃组成。γ- Al₂O₃于950～1200℃可转变为α- Al₂O₃（刚玉），同时发生显著的体积收缩。

含有元素：

铝和氧

化学性质：

和酸反应：

Al₂O₃ + 6HCl == 2AlCl₃ + 3H₂O

Al₂O₃ + 6H+ == 2Al3+ + 3H₂O

和碱反应

Al₂O₃ + 2NaOH == 2NaAlO₂ + H₂O

Al₂O₃ + 2OH- == 2

+ H₂O

总结

是典型的两性氧化物。

变体

Al₂O₃有多种变体，常见的是α，γ形都是白色晶体

自然界中的刚玉是α形属于六方最密堆积，熔点，硬度高，不溶于酸碱耐腐蚀，绝缘性好

将氢氧化铝与偏氢氧化铝或铝铵矾在723K共热可得γ形，不溶于水，但吸水性很强，有强吸附能力与催化活性

β形有离子传导能力，允许Na+通过

物理性质：

InChI=1/Al.2O/rAlO₂/c2-1-3

式量：101.96 amu

熔点：2303 K

沸点：3250 K

真密度：3.97 g/cm3

松装密度：0.85 g/mL（325目~0）0.9 g/mL（120目~325目）

晶体结构：三方晶系 (hex)

溶解性：常温下不溶于水

导电性：常温状态下不导电

Al₂O₃是原子晶体

热化学属性：

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、氧化铝分解工序流程

分解工序是氧化铝生产的关键工序之一 ,它的分解率和分解质量直接影响氧化铝的质量和量。

氧化铝加热不分解需要在熔融冰晶石介质电解氧化铝(温度为1000多度)，生成铝和氧气

氧化铝的分解一般是氧化铝制备中拜耳法的种分，与烧碱法的碳分。下面以氧化铝中的拜耳法为例来详细讲述氧化铝的分解流程

2.1晶种分解的概述

晶种分解就是将铝酸钠溶液降温，增大其过饱和度，再加人氢氧化铝作晶种，并进行搅拌，使其析出氢氧化铝的过程。它是拜耳法生产氧化铝的另外一个关键工序。该工序对产品的产量、质量以及全厂的技术经济指标有着重大的影响。晶种分解除得到氢氧化铝外，同时得到苛性比较高种分母液，作为溶出铝土矿的循环母液，从而构成拜耳法生产氧化铝的闭路循环。

种分过程的主要技术指标有：氧化铝浓度、分子比、种分处温、终温、种子比、分解时间等。衡量种分过程效率的技术经济指标是:种分分解率、分解槽单位产能以及所得到Al(OH)3的质量。砂状氧化铝要求的物理性能主要取决于种分过程的控制。

2.2晶种分解的原理

经分离赤泥和叶滤的精液，Al2O3浓度约为120g/L，MR为1.7-1.8，在温度为100℃时是不稳定的，且随温度的降低，过饱和度增大。在加入晶种和搅拌状态下，过饱和的铝酸钠溶液按下式分解：

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

经晶种分解后得到的氢氧化铝凝胶浆液，需要进行液固分离才能得到需要的Al(OH)3 和种分母液。Al(OH)3大部分不经洗涤返回流程作晶种，其余部分经洗涤过滤后成为Al(OH)3成品，送去焙烧车间，种分母液经蒸发浓缩后返回湿磨流程，从而形成拜耳法生产的闭路循环。

2.3晶种分解的工艺流程

铝酸钠溶液放入晶种分解与一般无机盐溶液的分解析出结晶的过程不同，而是及其复杂的。其中包括： （1）次生晶核的生成（又称二次成核，为晶种表面生长 的树枝状结晶受到撞击破裂而形成的很多碎屑）；（2）Al(OH)3 晶体的破裂与腐蚀为机械成核；

（3） Al(OH)3 晶体的长大；（4） Al(OH)3 晶核的附聚。（1）和（2）过程导致Al(OH)3 结晶变细，（3）和（4） 过程导致Al(OH)3结晶变粗。有效地控制这些过程的进 程，才能得到所要求的粒度和强度的Al(OH)3

3、结束语

随着我国电解铝、陶瓷、医药、电子、机械等行业的快速发展，市场对氧化铝需求量仍有较大的增长空间，氧化铝产量将会不断增长。因此氧化铝生产过程中的分解过程起着至关重要的作用，所以我们应该不断探索氧化铝的分解过程，以此增加氧化铝的产量。

参考文献：

[1] 毕诗文.氧化铝生产工艺. 化学工艺出版社，2006年

[2] 郭万里. 氧化铝制取工（上册）. 山西人民出版社，2006年

[3] 河南中美铝业有限公司技术年报. 2010年，2011年