铝土矿的主要化学成分为Al2O3,一般为40%~70%质量分数,另含SiO2、Fe2O3、TiO2及少量CAO、MgO及微量Ga、V、P、V、Cr等。以Al2O3在矿物存在形态分为:三水铝石(Al2O3?3H2O),一水软铝石,一水硬铝石(分子式均为Al2O3?H2O)。
从铝土矿制取Al2O3方法很多,目前工业上几乎采用碱法,又分为拜耳法、烧结法、联合法等三种:
Al2O3?3H2O(或Al2O3?H2O)+NaOH→(浸出/分解)NaAl(OH)4+赤泥→(晶种分解/蒸发、苛化)Al2(OH)3→(煅烧)Al2O3。
其中拜耳法是典型的一种湿法冶金的方法,在氧化铝生产中占绝对优势。其中关键工序是:铝土矿的浸出——浸出母液的主要成份是NaOH。
液碱的质量和数量与Al2O3的产率步步相关,对其质量有严格要求,所以对进厂液碱的质量检验分析是铝厂化验部门的一项重要任务,操作频率较高。选用快速,便捷的浓度检测方法无疑非常重要。
实验室液碱浓度的检测主要是依照国标[GB/T 4348.1-2013《工业用氢氧化钠 氢氧化钠和碳酸钠含量的测定》]来进行。即试样溶液中先加入氯化钡,将碳酸钠转化为碳酸钡沉淀,然后以酚酞为指示剂,用盐酸标准溶液滴定至终点。反应如下:
Na2CO3 + BaCl2→ BaCO3↓+2NaCl
NaOH + HCl→ NaCl + H2O
液碱溶液浓度与折光率成良好的线性相关
在仪器配置上可以使用酸碱指示剂人工滴定,判断终端,根据消耗盐酸的量来计算或者采用自动电位滴定仪(酸碱滴定)直接读数。前者纯手工操作,是经典的传统方法,所需成本低,但费时,费力,存在较大的人为误差,尤其是滴定终点的判断因人有异。后者,虽然自动化程度很高,但设备较为昂贵,电极需要经常更换。
前人发现在一定条件,某些介质的浓度与光的折射率相关,使用折光仪测定这些介质溶液的折光指数,就能相应的得出这些介质的浓度,这类介质包括:液碱,氨水,二甲基甲酰胺(DMF),双氧水,乙二醇等等。ATAGO作为折光仪的全球领导者,正是运用介质的这一特性,开发了近100种介质浓度计。
随着折光仪型式的不断完善,我们不仅可以使用手持式产品取样现场检测,也可以取样到实验室使用更高精度的台式折光仪检测,还可以使用在线折光仪进行原位测量,克服对工艺数据滞后、取样环境、温度变化、人工操作等对化验数据的准确性造成的影响。适时地调整工艺条件保障产品质量指标的稳定。
折光原理测量物质的浓度,采用物质的物理光学特性,测试过程不消耗任何试剂,整个过程相当快速,便携。迷你数显折光仪Pal-40S便是其中专门的液碱浓度计,量程:0.0-38.0%,分辨率0.1%,精度±0.2%,自动温度补偿。数显折光仪PR-201a精度提高到±0.1%,量程Brix:0.0-60.0%,自动温度补偿,不仅能自定义液碱浓度与折光率的转换关系,还能实现全量程的检测(饱和液碱溶液的浓度为50%)。在线折光仪CM-800a除了实现上述功能外,更能够实现对液碱溶液的原位检测,其量程:Brix:0.0-80.0%,分别率0.01%,精度±0.1%,自动温度补偿。
PAL-40S 、PR-201、 CM-800a
某氧化铝企业使用我司的Pal-40S 和CM-800a后,碱液运输车一车一车的在卸料时:
1. 浓度是否达标:有没有掺水,甚至完全是水?——一目了然。
2. 达不到规定的浓度,价格需要重新折算——计费的重要依据
3. 之前两个液碱卸料地,10个工人,忙忙碌碌地看守卸料,取样送检,现在每个卸料点一个工人,根据中控室得到的数据反馈决定是否需要取样。
4. 原料供应方——卸料工人——化验人员因为利益的勾结的可能性被降低了。生产部门能够很好的根据矿石的品味来调整液碱的加入量,Al2O3的产率稳定可控。
5. 安全性得到明显提高,减少了可能发生工伤的点位。(曾经发生过液碱灼伤工人的事件)
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