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

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晶种分解过程是是拜耳法生产氧化铝的关键工序之一,它对氧化铝产品的产量和质量均有重要影响,并对其它的工序也存在间接作用。由于国内铝土矿资源情况与国外的有很大差别,其种分过程与国外种分过程有不同之处,因此,对具有中国特色的种分过程的机理和动力学的研究具有很重要的现实意义。本文将实验室实验、工业试验测试与数值模拟方法相结合,以MATLAB/Simulink软件为主要开发工具,以种分过程中的动力学规律和粒数衡算为基础建立种分过程的浓度模型和粒度模型,对种分过程的浓度和粒度变化进行计算分析。模型计算结果为种分过程温度制度和工艺流程的调整和优化提供了参考依据,为实现种分过程的预报和控制打下基础。本论文的主要成果与结论有:(1)建立了种分过程浓度变化模型,模型求解的结果与工业测试数据的相对误差在10%以内;通过模型计算得到了降低分解初温和分解末温有利于提高分解率,温度异相位波动比同相位波动对分解率影响更大的结论。(2)根据晶体生长过程粒度分布变化的特性,建立了理想生长种分过程粒度模型,可以对一定条件下(温度在55~75℃,苛性比为1.5~2.1,固含600 g·l-1左右,苛性碱浓度为150~180g·l-1)的种分过程的粒度分布进行预测,模型计算值与实验值的相对误差在15%以内;且通过与实测值进行比较获得了种分过程中所发生的各分过程的定性分析信息。(3)综合考虑实际二段法种分过程的粒度变化特性,以附聚过程为重点,建立了晶体成核、生长和附聚相结合的种分粒度模型,对种分过程的参数进行了求解并对种分过程的粒度分布进行预测,将预测结果与试验厂测试数据进行了比较,相对误差在10%以内,基本上满足生产上的要求。(4)建立了连续多分解槽粒度模型和产品分级模型,为实际种分生产过程中的温度制度的调整和工艺流程的优化提供一定的参考依椐。
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