微扰动平推流氧化铝晶种分解技术研究与实践应用
【优质】度中国有色金属工业科学技术奖评审通过项目

2014年度中国有色金属工业科学技术奖评审通过项目一等奖(55项)(排序不分先后)1、2014001 云南昭通毛坪铅锌矿床深部及外围隐伏矿找矿预测及增储研究云南驰宏锌锗股份有限公司、昆明理工大学、彝良驰宏矿业有限公司、云南驰宏资源勘查开发有限公司韩润生、王峰、周高明、李文尧、吴鹏、陈进、罗大峰、胡煜昭、陈青、李炼然、王学焜、徐超、任涛、王道会、龚小龙、钟华2、2014002 赞比亚谦比希铜矿地质找矿勘查与应用中国有色矿业集团有限公司、中色非洲矿业有限公司、中矿资源勘探股份有限公司张东红、刘国平、王春来、吴水林、肖波、朱海宾、张晋军、胡朋、杨清平、张璨、杨春、孙成杰、赵兴国、房洪峰、景佳、贾鹏3、2014003 新疆哈图金矿成矿规律研究及深部找矿突破西部黄金克拉玛依哈图金矿有限责任公司郭海棠、肖飞、徐存元、张凤军、朱永峰、林彩香、王勇、刘波、安芳、夏芳、丁国强、俄地里斯·吾亚孜、努尔买买提·热西提、史田龙、张伟4、2014004 广域电磁法及其应用(发明)中南大学、湖南继善高科技有限公司何继善、蒋奇云、李帝铨、戴世坤、李季、李芳书5、2014005 地下铝土矿综合机械化掘进工艺与关键技术中国电力投资集团公司、中电投贵州金元集团股份有限公司、中南大学、辽宁通用煤机装备制造股份有限公司余德辉、郭耀德、邵国君、王同明、刘立新、周庆华、刘元兵、吴连成、蒋洪军、吴定洪、吴延平、罗磊、李启月、高洪岩、董成勇、赵兰坤6、2014006 巴鲁巴铜矿复杂难采矿体开采技术研究中色卢安夏铜业有限公司、北京科技大学骆新耿、王贻明、李占炎、吴爱祥、王晶军、姚高辉、韩斌、胡凯建、周应华、王洪江、高成宇、尹升华、万志军、刘晓辉、梁权宇、黄明清7、2014007 黄帝泉保护区低价值矿床胶结充填强化开采技术长沙矿山研究院有限责任公司、河北省矾山磷矿有限公司宋嘉栋、吕书平、欧任泽、翟琢、柳小胜、李文华、林卫星、刘海生、宋兴、杨继锋、甯瑜琳、张玲飞、詹进、常伟、王长军、赵海8、2014008 松软破碎矿体开采环境再造阶段落矿嗣后充填连续采矿技术中南大学、新疆喀拉通克矿业有限责任公司、铜陵化工集团新桥矿业有限公司周科平、古德生、张国华、肖雄、刘俊、邓红卫、胡建华、刘朝辉、董国庆、杨念哥、高峰、朱凌霄、王海昶、刘恒亮、肖玉武、范小苏9、2014009 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晶种分解过程中氧化铝浓度及晶体粒度动力学模型的数值模拟的开题报告

晶种分解过程中氧化铝浓度及晶体粒度动力学模型的数值模拟的开题报告1. 研究背景及意义晶种分解是一种常见的反应工艺,在工业生产中被广泛应用。
而氧化铝作为催化剂和材料方面的重要物质,在晶种分解反应过程中的浓度及晶体粒度变化对反应效果有着重要的影响。
因此,对氧化铝浓度及晶体粒度动力学模型的研究具有重要的理论和应用价值。
2. 研究内容及方法本文将采用数值模拟的方法研究晶种分解过程中氧化铝浓度及晶体粒度动力学模型。
具体研究内容包括:(1) 晶种分解反应的动力学模型建立;(2) 基于该动力学模型,确定氧化铝浓度及晶体粒度变化规律;(3) 基于数值模拟方法,模拟氧化铝浓度及晶体粒度随时间变化的过程,并分析模拟结果。
3. 预期研究结果及创新点预期研究结果为:对晶种分解过程中氧化铝浓度及晶体粒度动力学模型进行数值模拟,并得到氧化铝浓度及晶体粒度随时间变化的过程图示,同时分析其变化规律和影响因素。
本文的创新点在于:(1) 建立氧化铝浓度及晶体粒度动力学模型,对晶种分解反应过程进行深入分析;(2) 采用数值模拟方法研究氧化铝浓度及晶体粒度随时间变化的过程,更加直观地观察其变化规律。
4. 参考文献[1] Jia L. Modeling of the kinetics of crystal dissolution in lixiviation processes[J]. Chemical Engineering Science, 2005, 60(6):1605-1612.[2] Zha C, Wu M, Zhang Y, et al. Experimental study and mechanism analysis on modeling of crystal growth in gas-liquid bubble column reactor[J]. Chemical Engineering Science, 2016, 144:206-216.[3] Zhu X, Shen X, Zhang J, et al. Computational fluid dynamics simulation study on the fluid flow and heat transfer of a hot blast stove[J]. Applied Thermal Engineering, 2017, 111:1589-1597.。
拜耳法氧化铝精种分解搅拌改造探索

拜耳法氧化铝精种分解搅拌改造探索[摘要]文章分析了广西华银铝业有限公司分解槽搅拌运行以来存在电耗高的问题,通过系统的结构改造,达到有效降低搅拌能耗的目的,并就改造以后的效果和经济效益进行全面的评价。
[关键词]分解槽搅拌;能耗;经济效益;开机作业。
中图分类号:tf803.22 文献标识码:a 文章编号:1009-914x (2013)23-0071-01前言:我公司使用的分解槽搅拌是由贵州航天乌江机电设备有限公司制造,电机功率为75kw,运行电流在105-120a之间,于2007年投用以来,主要体现在用电量较大,能耗偏高,不利于公司在目前市场环境中节能降耗的目的。
为了既能保证分解槽搅拌的效果,又能达到节能降耗降低氧化铝的生产成本。
我公司对目前使用的分解槽搅拌进行了改造,对改造以后的经济效益做了全面分析,并对设备的正常运行和维护做了全新的布置。
1、拜耳法生产氧化铝过程中精种分解流程概述在拜耳法生产氧化铝过程中,从沉降控制过滤来的精液经过三级热交换降温到55℃左右到达种子过滤区的晶种槽,与种子过滤机的滤饼充分混合后,由晶种泵送到分解首槽,在15个平底机械搅拌分解槽内进行晶种分解,精液经约52小时的分解后,由rp#13或者rp#12分解槽经立式浸没泵把料浆送往分级机组进行分级,分级溢流返回rp#14或者rp#13分解槽,底流供给焙烧车间的平盘过滤机过滤。
rp#14或rp#13分解槽的氢氧化铝料浆自压到种子过滤机进行过滤,滤饼到晶种槽与精液混合,立盘滤液经立式叶滤机进一步液固分离,立式叶滤机的滤液进平底母液槽再经母液泵送板式热交换器升温后入蒸发原液槽,立式叶滤机的滤饼滤饼槽送溢流槽后返回分解末槽。
2、分解槽搅拌的作用晶种分解搅拌的目的是氢氧化铝种子能在铝酸钠溶液中保持悬浮状态,以保证种子与溶被有良好的接触,另一方面使溶液的扩散速度加快,保持溶液浓度均匀,破坏溶液的稳定性,加速铝酸钠溶液的分解,并能使氢氧化铝晶体均匀长夫同时也防止氢氧化铝的沉淀,搅拌在分解系统中是相当重要的。
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拜耳法晶种分解产出率提高的研究

拜耳法晶种分解产出率提高的研究杨敏(广西华银铝业有限公司)摘要:晶种分解是拜耳法生产氧化铝的关键工序之一,通过对晶种分解过程中精液、分解过程中的温度、时间及结晶助剂CGM添加讨论提高精液产出率的措施。
关键词:精液,分解温度,分解时间,结晶助剂前言晶种分解是拜耳法生产氧化铝的关键工序之一,它不仅影响产品氧化铝的数量及质量,而且直接影响循环效率及其他工序。
因此,提高拜耳法晶种分解的精液产出率,在拜耳法氧化铝生产过程中非常重要。
目前国内外拜耳法氧化铝生产的精液产出率在85kg/m3以上,广西华银铝业有限公司达90kg/m3以上。
从控制过滤来的精液经过三级热交换降温后到达种子过滤区的晶种槽,与种子过滤机的滤饼充分混合后,由晶种泵送到分解首槽,在16个Φ14×31m的平底机械搅拌分解槽内进行晶种分解,其分解过程中利用中间降温板式及自然降温对料浆降温,料浆经长时间的分解后,由分级机组进行分级,底流供给焙烧车间的平盘过滤机。
末槽的氢氧化铝料浆自压到种子立盘过滤机进行过滤,滤饼到晶种槽与精液混合,滤液经立式叶滤机液固分离后,滤液经板式热交换器升温后蒸发浓缩后循环磨矿。
1、提高种分产出率的途径在生产中,精液产出率的计算方式为:产出率=Na2Ok精×(Rp精一Rp母),可以看出,提高精液NK浓度、精液的Rp值和降低母液Rp值,都能提高分解产出率。
根据广西华银铝业有限公司的长期生产实践经验,提高拜耳法部分的产出率,主要是提高精液的RP值和Nk值,降低母液Rp值,从而提高分解产出率。
铝酸钠溶液的晶种分解过程是在添加晶种的条件下进行,其分解反应可以写成入下:Al(OH)4-+xAl(OH)3→(x+1)Al(OH)3+OH-1.1提高精液Rp值及精液Na2O浓度1.1.1 精液氧化铝浓度强化分解过程就是在保证产品质量的前提下,尽可能提高溶液产出率。
由前面的产出率公式可以看出,提高精液氧化铝浓度有利于提高溶液产出率。
基于扰动预测的氧化铝晶种分解过程建模与温度预测控制

的 自适应预测模型 ,并 以此模型对分解温度预测模 型进行校 正。基于 实际生产 过程 数据 的仿 真研 究表 明,相 比常
规 NMP C,该方法提高 了预测模型 的精度 ,使控制系统能快速跟踪系统设定值 ,更好地抑制超调 ,因而其抗干扰 能力更强 , 能对 晶种分解温度进行有效控制 。 由于 该方 法适 用于具有 不可 测非 白噪声强干扰过程的模型预测控制, 具有显著 的实用价值 。 关键词 :氧化铝 ;晶种分解 ;扰 动预 测;非线性预测控制
2 . De p a r t me n t o f I n f o r ma t i o n S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g , Hu n a n F i r s t No r ma l Un i v e r s i t y , C h a n g s h a 41 0 2 0 5 , Ch i n a ;
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( 1 . S c h o o l o f I n f o r ma t i o n S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g , C e n t r a l S o u t h U n i v e r s i t y , C h a n g s h a 4 1 0 0 8 3 , C h i n a ;
中图 分 类 号 :T P 2 7 3 ;T F 3 5 5 文 献 标 志 码 :A
M o de l i n g a n d mo de l pr e di c t i v e c o n t r o l o f d e c o m po s i t i o n t e m pe r a t ur e i n a l u mi na p r e c i pi t a t i o n ba s e d o n d i s t ur ba nc e p r e d i c t i o n
氧化铝多用途开发研究进展

氧化铝多用途开发研究进展氧化铝是一种白色固体,具有高熔点、高硬度、高耐腐蚀性等特性。
近年来,随着科技的不断进步,氧化铝的多用途开发得到了广泛。
氧化铝在陶瓷、工程、化学等领域都有着广泛的应用,本文将探讨氧化铝多用途开发的研究进展。
氧化铝多用途开发的主要技术包括物理法、化学法、生物法等。
物理法是通过物理手段将氧化铝进行分离、提纯和形貌控制,以获得具有特定性能的材料。
化学法则是通过化学反应对氧化铝进行改性,以增加其附加值。
生物法则利用微生物或酶的作用,将氧化铝转化为具有特定应用价值的生物材料。
这些方法各具优缺点,需要根据具体应用领域选择合适的方法。
在陶瓷领域,氧化铝的应用主要体现在传统陶瓷和功能陶瓷方面。
传统陶瓷是指用于制作餐具、建筑陶瓷等产品的陶瓷,氧化铝可作为一种添加剂,提高陶瓷产品的硬度和耐磨性。
功能陶瓷是指具有传感器、半导体、光电子等功能的陶瓷,氧化铝在功能陶瓷中可作为基体或增韧剂,提高陶瓷的机械强度和可靠性。
在工程领域,氧化铝的应用主要包括结构材料和功能材料。
在结构材料方面,氧化铝可用来制作耐火材料、建筑材料等,其高耐腐蚀性和高硬度是这些应用领域的重要优势。
在功能材料方面,氧化铝可作为一种填料,提高其他材料的耐磨性、耐腐蚀性和绝缘性能。
在化学领域,氧化铝的应用主要包括催化剂和吸附剂。
作为催化剂,氧化铝可参与许多化学反应,如烷基化反应、异构化反应等,提高反应效率。
作为吸附剂,氧化铝可用于去除水中的重金属离子和有机物,以及空气中的有害气体,如甲醛、苯等。
氧化铝多用途开发的研究现状表明,氧化铝在陶瓷、工程、化学等领域都有着广泛的应用。
然而,对于氧化铝多用途开发还存在一些不足之处,如技术经济性、环境友好性等方面仍需进一步探讨。
未来研究方向应包括:提高氧化铝的性能和稳定性;降低氧化铝制备成本;探索氧化铝在新能源、生物医学等领域的新应用。
本文主要探讨了阳极氧化铝模板的制备方法与应用领域。
通过对阳极氧化铝模板的深入了解,旨在推动该领域的发展,并为相关产业提供技术支持和指导。
2014年度中国有色金属工业科学技术奖评审通过项目

2014年度中国有色金属工业科学技术奖评审通过项目一等奖(55项)(排序不分先后)1、2014001 云南昭通毛坪铅锌矿床深部及外围隐伏矿找矿预测及增储研究云南驰宏锌锗股份有限公司、昆明理工大学、彝良驰宏矿业有限公司、云南驰宏资源勘查开发有限公司韩润生、王峰、周高明、李文尧、吴鹏、陈进、罗大峰、胡煜昭、陈青、李炼然、王学焜、徐超、任涛、王道会、龚小龙、钟华2、2014002 赞比亚谦比希铜矿地质找矿勘查与应用中国有色矿业集团有限公司、中色非洲矿业有限公司、中矿资源勘探股份有限公司张东红、刘国平、王春来、吴水林、肖波、朱海宾、张晋军、胡朋、杨清平、张璨、杨春、孙成杰、赵兴国、房洪峰、景佳、贾鹏3、2014003 新疆哈图金矿成矿规律研究及深部找矿突破西部黄金克拉玛依哈图金矿有限责任公司郭海棠、肖飞、徐存元、张凤军、朱永峰、林彩香、王勇、刘波、安芳、夏芳、丁国强、俄地里斯·吾亚孜、努尔买买提·热西提、史田龙、张伟4、2014004 广域电磁法及其应用(发明)中南大学、湖南继善高科技有限公司何继善、蒋奇云、李帝铨、戴世坤、李季、李芳书5、2014005 地下铝土矿综合机械化掘进工艺与关键技术中国电力投资集团公司、中电投贵州金元集团股份有限公司、中南大学、辽宁通用煤机装备制造股份有限公司余德辉、郭耀德、邵国君、王同明、刘立新、周庆华、刘元兵、吴连成、蒋洪军、吴定洪、吴延平、罗磊、李启月、高洪岩、董成勇、赵兰坤6、2014006 巴鲁巴铜矿复杂难采矿体开采技术研究中色卢安夏铜业有限公司、北京科技大学骆新耿、王贻明、李占炎、吴爱祥、王晶军、姚高辉、韩斌、胡凯建、周应华、王洪江、高成宇、尹升华、万志军、刘晓辉、梁权宇、黄明清7、2014007 黄帝泉保护区低价值矿床胶结充填强化开采技术长沙矿山研究院有限责任公司、河北省矾山磷矿有限公司宋嘉栋、吕书平、欧任泽、翟琢、柳小胜、李文华、林卫星、刘海生、宋兴、杨继锋、甯瑜琳、张玲飞、詹进、常伟、王长军、赵海8、2014008 松软破碎矿体开采环境再造阶段落矿嗣后充填连续采矿技术中南大学、新疆喀拉通克矿业有限责任公司、铜陵化工集团新桥矿业有限公司周科平、古德生、张国华、肖雄、刘俊、邓红卫、胡建华、刘朝辉、董国庆、杨念哥、高峰、朱凌霄、王海昶、刘恒亮、肖玉武、范小苏9、2014009 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大冶有色冶炼厂澳斯麦特熔炼系统集成化创新与应用大冶有色金属有限责任公司、中国恩菲工程技术有限公司黄祥华、张麟、林晓芳、翟保金、刘传转、陈德喜、徐建炎、张功金、蔡幼忠、万军、王岗、吕重安、张海鑫、袁维民、董四禄、曾宪明18、2014018 复杂难处理资源加压浸出技术(发明)北京矿冶研究总院、江西铜业股份有限公司蒋开喜、龙子平、王海北、刘三平、王玉芳、张邦胜19、2014019 创新串联法生产氧化铝工艺技术及装备研究(两项合并)中国铝业股份有限公司山西分公司、沈阳铝镁设计研究院有限公司、中国铝业股份有限公司郑州研究院廖新勤、张占明、冷正旭、马达卡、郭庆山、郝向东、邹若飞、李来时、王天庆、任巨金、郭晋梅、陈国华、豆党性、耿春革、李景秀、尹中林20、2014020 氧化铝微扰动平推流晶种分解技术及其系列装备贵州科学院、中国铝业股份有限公司广西分公司、贵州省新材料研究开发基地苏向东、胡大乔、丁元法、吴海文、董红军、李丹宁、陈传新、许家伟、邹勇明、张正林、李桂兰、林齐、黄健、李勇、范文波21、2014021 600kA超大容量铝电解槽技术研发中国铝业股份有限公司、中铝国际工程股份有限公司、北方工业大学杨晓东、史生文、周东方、刘铭、刘冬喜、邱仕麟、周虹、李积明、王晓纯、刘锋、刘雅锋、刘伟、于进、毛文军、杨红杰、符勇22、2014022 铝电解添加KAlF4高效节能技术的研究与应用(发明)深圳新星轻合金材料股份有限公司、河南中孚实业股份有限公司、焦作万方铝业股份有限公司、遵义玉隆铝业有限公司陈学敏、张松江、王绍鹏、覃海棠、岳海涛、伍卫平23、2014023 罐式炉低温煅烧石油焦关键技术研发与应用沈阳铝镁设计研究院有限公司、江苏苏亚迪炭材有限公司万红根、孙毅、周善红、陈怡、谈双根、刘朝东、孙嘉林、许海飞、董宁、张晓新、张镇龙、梁和奎、许发、崔银河、万斌、吕派24、2014024 预焙阳极全寿命质量控制技术研究及应用索通发展股份有限公司、嘉峪关索通预焙阳极有限公司、甘肃东兴铝业有限公司郎光辉、包崇爱、荆升阳、刘瑞、林日福、文义博、李振中、张守俊、周国景、黎文湘、陈杰、成庚、李波、高守磊、夏百元、唐林25、2014025 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第9卷 第3期有色金属工程Vol.9,No.3 2 0 1 9年3月Nonferrous Metals EngineeringMarch 2019doi:10.3969/j.issn.2095-1744.2019.03.011微扰动平推流氧化铝晶种分解技术研究与实践应用苏向东1,丁元法2,秦庆东1,吴海文3,李其贵3,李国乾3,李丹宁2,罗 源1,彭梯礼3(1.贵州理工学院贵州省轻金属材料制备技术重点实验室,贵阳550003;2.贵州科学院贵州省新材料研究开发基地,贵阳550002;3.中国铝业股份有限公司,北京100082)摘 要:针对传统氧化铝晶种分解工艺长期采用全混合分解强力搅拌物料的技术路线,分析了当前国内外晶种分解工艺技术与装备能耗高、投入大的原因。
通过研究晶种分解动力学与流体力学模拟计算,提出了氧化铝晶种分解过程中可以减弱搅拌强度,简化装备结构,从而实现节能降耗,节省投资的新路径。
开发出微扰动平推流氧化铝晶种分解新技术及其装备,并应用于工业生产。
结果与传统分解槽相比生产过程平均节能42.5%;分解槽运行周期平均延长2.5个月;底部结疤高度由2.5m降为0.5m;产品产出率和粒度分布等各项指标正常。
关键词:氧化铝;微扰动平推流;晶种分解;工业应用中图分类号:TG146.1 文献标志码:A 文章编号:2095-1744(2019)03-0062-07Research and Practical Application of Micro-perturbation Flat-flowingAlumina Seed Crystal Decomposition TechnologySU Xiangdong1,DING Yuanfa2,QIN Qingdong1,WU Haiwen3,LI Qigui 3,LI Guoqian3,LI Danning2,LUO Yuan1,PENG Tili 3(1.Key Laboratory of Light Metal Materials Processing Technology of Guizhou Province,Guizhou Institute of Technology,Guiyang 550003,China;2.Guizhou Academy of Sciences,Guizhou R &D Center on Modern Materials,Guiyang 550002,China;3.Aluminium Corporation of China,Beijing 100082,China)Abstract:In a long term,overall-mixing decomposition and strong agitation mode is employed in the traditionalalumina seed crystal decomposition technology.In this paper,the causes of the high energy consumption and highinvestment cost of the seed crystal decomposition process technology and equipment at home and abroad are studied.By studying the decomposition kinetics of the seed crystal and the simulation of fluid mechanics,a new path isproposed to reduce the stirring strength and simplify the equipment structure during the decomposition process ofalumina seed crystals,thereby achieving energy saving and saving investment.Based on this new technique,a newalumina seed crystal decomposition technique and equipment referred to as“micro-perturbation flat-flowing”ispresented and applied in the industrial level,correspondingly.The results of industrial application showed that theaverage power saving rate of 42.5%could be reached compared with the traditional decomposition tank,and theequipment operation cycle was extended by 2.5months on average;the bottom crusting height within thedecomposition tank was reduced from 2.5to 0.5m;the output yield of particle size distribution were normal.micro-perturbation,push-pull flow;seed crystal decomposition;industrial applicationKey words:alumina;micro-perturbation flat-flowing;seed crystal decomposition;industrial application收稿日期:2018-05-14基金项目:国家科技支撑计划项目(2013BAC15B00);贵州省普通高等学校工程研究中心建设项目(黔教合KY字[2017]021)Fund:National Science and Technology Support Project(2013BAC15B00);Engineering Research Center of Guizhou Province(Qian Jiao HeKY[2017]021)作者简介:苏向东(1966-),男,博士,主要从事过程工程相关的研究工作。
引用格式:苏向东,丁元法,秦庆东,等.微扰动平推流氧化铝晶种分解技术研究与实践应用[J].有色金属工程,2019,9(3):62-68.SU Xiangdong,DING Yuanfa,QIN Qingdong,et al.Investigation on the Micro-perturbation Flat-flowing Alumina Seed Crystal DecompositionTechnology and Its Practical Application[J].Nonferrous Metals Engineering,2019,9(3):62-68. 氧化铝是国民经济发展中重要的基础性原材料,我国目前产能居世界第一位,生产过程对能源的需求量巨大。
其中,氧化铝晶种分解工序是影响产品技术经济指标的重要环节。
目前,全世界90%的氧化铝是通过拜耳法工艺生产,其中晶种分解工序采用的工艺主要有两种,分别是中等浓度的铝酸钠溶液两段式分解工艺和高浓度铝酸钠溶液一段式分解工艺[1]。
它们的共同特点是需要多组、多个分解槽并、串联作业,物料流动中实现连续分解结晶。
特别是物料在十几个串联的分解槽内都需要整体搅拌,均匀混合。
分解装备按工艺需要分别设计为平底机械搅拌分解槽与锥形底压缩空气搅拌分解槽两种类型。
两者相比,平底机械搅拌分解槽具有搅拌动力消耗低、容积大、占地面积少、空化区小等优点。
我国中铝山西分公司和广西平果铝厂于90年代初分别率先从法国引进了配置Robin搅拌技术的Φ14m大型平底分解槽。
在此基础上,90年代中期国内企业又陆续引进德国的Ekato搅拌装置[2],并发展成为目前晶种分解领域最先进的主流搅拌技术,全面大规模运用至今。
传统的晶种分解工艺理论认为,在分解结晶过程中,只有强力搅拌物料、充分混合后才能使分解反应彻底,达到正常的生产效率。
因此,不论是Robin搅拌技术还是Ekato搅拌技术,都是基于全混合反应的技术路线,使物料整体搅拌均匀。
为了实现这个工艺目标每台,直径Φ14m晶种分解槽都需要配置功率为75kW的电机,长期运转导致了巨大的能源消耗,也增加设备投资。
为此,本文通过研究晶种分解动力学和流体力学模拟计算,提出了氧化铝晶种分解过程中可以减弱搅拌强度,简化装备结构,从而实现节能降耗,节省投资的新路径,开发出基于微扰动+平推流的氧化铝晶种分解新技术及其装备,并应用于工业生产。
1 微扰动平推流的氧化铝晶种分解技术研究1.1 氧化铝分解槽的技术现状我国于90年代前后分别引进了法国的Robin搅拌分解槽和德国的Ekato搅拌分解槽及其配套技术,它们与前苏联研制的喷射压缩空气搅拌分解槽相比有了很大的进步。
但是,使用中呈现的弊端也很明显,如分解槽需要配置的机械搅拌装置庞大,搅拌位点多,强力搅拌中过长而庞大的桨叶易折断,能耗仍然较高等。
目前在氧化铝行业使用最多的主流分解槽是配置Ekato搅拌的Φ14m×35m机械搅拌平底分解槽[3-5]。
如图1所示,机械搅拌部分由驱动电机、减速箱、旋转轴和沿纵向分布的五个搅拌位点上的五层桨叶组成。
分解槽在内部结构空间上采用整体全混流设计,遵循物料充分搅拌混合均匀原则,力求实现分解槽沿35m高度上下固含差≤3%的工艺指标,属于高耗能装备。
虽然后续也在不断地进行了改良,但是,所有这些改良的技术路线仍然是基于全混流反应所要求的搅拌强度和方式而进行的,目的也只是为了改善槽底积料结块和槽内固含均匀性的问题,忽略了晶种分解过程中浆料流场形态对结晶反应的影响以及对浆料流动特性的协同关联性研究,更没有揭示分解结晶动力变化对机械能分布需求的合理性这一核心问题。
主要原因在于化学反应的转化率、目的产物的回收率不仅与化学反应本身和催化有关,而且还与反应器内流体的流动方式有关。
因此,现有的改良虽然取得了一定成效,但仍对一些问题尚未清晰,比如:晶种分解过程中浆料流场对结晶反应的影响以及氢氧化铝固-液两相流长距离传输特性,过饱和铝酸钠结晶动力的变化对搅拌机械能的分布需要等等。