㈠ 氧化鋁方程式
氧化鋁製取的方程式
αK與RP值的關系 :
aK是鋁酸鈉溶液中所含苛性鹼與氧化鋁的物質的量的比。
Rp是溶液中所含氧化鋁與苛性鹼的質量比。
兩者相乘等與1.645,即是氧化鋁分子量的大小除以苛性鹼分子量大小的值。
類別:氧化鋁製取工 | 評論(0) | 瀏覽(66 )
實驗室提純鋁土礦中的氧化鋁的方程式
2009-05-11 16:22
求實驗室提純鋁土礦中的氧化鋁的方程式 :
鋁土礦中常含有少量的SiO2和Fe2O3,寫出實驗室由鋁土礦製取純凈Al2O3時需加入的試劑和反應方程式:
加HCl溶液過量,過濾除去SiO2沉澱,方程式為Al2O3+6HCl→2AlCl3+3H2O,Fe2O3+6HCl→2FeCl3+3H2O
加NaOH溶液過量,過濾除去Fe(OH)3,方程式為4NaOH+AlCl3→NaAlO2+3NaCl+2H2O ,3NaOH+FeCl3→Fe(OH)3↓+3NaCl
通入CO2過量,過濾得到Al(OH)3,方程式為2NaAlO2+CO2+3H2O→2Al(OH)3↓+Na2CO3
煅燒Al(OH)3可以得到純凈的Al2O3,方程式為2Al(OH)3→Al2O3+3H2O↑
鋁土礦的主要化學成分為Al2O3,一般為40%~70%質量分數,另含SiO2、Fe2O3、TiO2及少量CAO、MgO及微量Ga、V、P、V、Cr等。以Al2O3在礦物存在形態分為:三水鋁石(Al2O3?3H2O),一水軟鋁石,一水硬鋁石(分子式均為Al2O3.H2O)。評定鋁土礦質量標準是鋁硅比,生產要求該值不低於3~3.5。
等
從鋁土礦製取Al2O3方法很多,目前工業上幾乎採用鹼法,又分為拜耳法、燒結法、聯合法等三種:
Al2O3?3H2O(或Al2O3?H2O)+NaOH→(浸出/分解)NaAl(OH)4+赤泥→(晶種分解/蒸發、苛化)Al2(OH)3→(煅燒)Al2O3。
(一) 拜耳法:是典型的一種濕法冶金的方法,在氧化鋁生產中占絕對優勢。
工藝流程(如圖)
原理如下:
實質是在不同條件下,控制反應向不同方向進行。其中關鍵工序是:
1 鋁土礦的浸出——浸出母液的主要成份是NaOH
主要反應:
1)氧化鋁 Al2O3?nH2O+2NaOH→2NaAlO2+nH2O
2)二氧化硅:SiO2+2NaOH→Na2SiO3+H2O
2Na2SiO3+2NaAlO2+4H2O→Na2O?Al2O3?2SiO2?2H2O↓+4NaOH
3) 氧化鐵:溶出的Fe2O3不與NaOH反應,以固相直接進入殘渣,呈紅色。
4) 二氧化鈦:TiO2+2Ca(OH)2→2CaOTiO2?2H2O 直接進入赤泥中
5) 碳酸鹽:主要有CaCO3+2NaOH→Na2CO3+Ca(OH)2
MgCO3+2NaOH→Na2CO3+Mg(OH)2
由鋁土礦在NaOH溶液中高壓溶出的Al2O3水合物進入溶液,SiO2、Fe2O3、TiO2及反應物留在赤泥中(赤泥為鋁礦中其他成分與鹼液發生作用後的產物),再藉助機械方法使溶液與殘渣分開,以達到Al2O3與雜質分離。
鋁土礦浸出是利用由若干預熱器、壓煮器和自蒸發器依次串聯成的壓煮器組來連續作業完成的。(如圖)
2 鋁酸鈉溶液的晶種分解
製成的鋁酸鈉溶液,其中Al2O3濃度為(145±5)g/l,且在低於100℃溫度下不穩定。越接近30℃,過飽和度越大,若在30℃下加入Al(OH)3晶種,並不斷機械攪拌,此時過飽和鋁酸鈉溶液就可自發水解,產出Al(OH)3。
NaAl2O3+2H2O→Al(OH)3↓+NaOH
這種溶液的苛性比值較高。種分母液經蒸發濃縮後,作為循環母液返回,溶出過程溶出下批鋁土礦。
3 氫氧化鋁的煅燒及分解
Al2O3?3H2O(225℃)→AlO3?H2O+2H2O
Al2O3?H2O(500-550℃)→γ-Al2O3+H2O
γ-Al2O3(900℃開始/1200℃維持)→α-AL2O3
在帶冷卻機的回轉窯中進行,重油煤氣作燃料,產物Al2O3或於管狀機中冷卻或送入車間直接電解。
4 母液的蒸發與苛化
生產過程因各種原因進入大量水分,會引起縮環母液濃度降低,需適時蒸發水分,保持母液濃度。
浸出過程中,高濃度的苛性鈉與礦石中碳酸鹽反應或空氣中CO2反應,使 NaOH部分轉化為Na2CO3或形成Na2CO3?H2O。均不能溶解Al2O3水合物,需轉變為有用的NaOH,即利用石灰乳與其苛化反應生成NaOH溶液。
Na2CO3+Ca(OH)→2NaOH+CaCO3
(二)鹼石灰燒結法生產Al2O3。適於處理鋁硅比小於4的鋁土礦 (如圖)
1)實質:是鋁土礦與足量Na2CO3、石灰配成爐料,在1200℃下燒結,生成可溶於水的鋁酸鈉(Na2O?Al2O3)。其中SiO2與碳生成不溶於水的原硅酸鈣(2CaO?SiO2),用稀鹼溶液浸入Na2O?Al2O3,與2CaO?SiO2分離。溶液脫S後通入CO2氣體進行碳酸化分解,析出Al(OH)3及碳分母液,用過濾機將兩者分離。氫氧化鋁經洗滌後,最終送煅燒,分解成Al2O3。母液經蒸發濃縮,用於配料處理循環使用。
2)工藝為:生料燒結,熟料溶化,鋁酸鈉液脫硅,碳酸化分解。
8、工業制備鋁一般是從鋁土礦(主要成分是Al2O3,含有Fe2O3雜質)中得到純凈的是Al2O3,然後電解是Al2O3得到鋁。下圖是從鋁土礦中提純是Al2O3的簡單示意圖。其中牽涉到的一個反應是:2NaAlO2+CO2+3H2O=Na2CO3+2Al(OH)3↓
(1)寫出圖示中(1)的實驗操作是過濾;圖示中(2)加入的試劑Ca(OH)2。
(2)試推斷物質(寫化學式)B NaAlO2;C Fe2O3;H CaCO3;F Al2O3。
(3)寫出化學方程式:
①Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O
②Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+ 2NaOH
③2Al(OH)3 Al2O3+3H2O
類別:氧化鋁製取工 | 評論(0) | 瀏覽(213 )
電解鋁的生成公式
2009-05-11 16:19
題:用電解生氧化鋁的方法製取單質鋁的化學方程式為:2Al2O3==通電4Al+3O2↑,電解10t氧化鋁最多可產多少噸鋁?
設可生產xt鋁。
2Al2O3==通電4Al+3O2↑
204-------108
10--------x
204/10=108/x
x=5.294
即電解10t氧化鋁最多可生5.294噸鋁。
類別:氧化鋁製取工 | 評論(1) | 瀏覽(221 )
氧化鋁性質
2009-05-11 16:08
氧化鋁通常稱為「鋁氧」,是一種白色粉狀物,屬共價化合物,熔點為2050℃,沸點為3000℃,真密度為3.6g/cm3。
它的流動性好,不溶於水,能溶解在熔融的冰晶石中。它是鋁電解生產的中的主要原料。
名稱 氧化鋁;剛玉;白玉;紅寶石;藍寶石;剛玉粉;corunm
化學式 Al2O3
外觀 白色晶狀粉末或固體
物理屬性
式量 101.96 amu
熔點 2303 K
沸點 3250 K
密度 3.97 kg/m..
晶體結構 三方晶系 (hex)
熱化學屬性
ΔfH0liquid ?1620.57 kJ/mol
ΔfH0solid ?1675.69 kJ/mol
S0liquid, 1 bar 67.24 J/mol?K
S0solid 50.9 J/mol?K
氧化鋁表面積研究是非常重要的,氧化鋁表面積檢測數據只有採用BET方法檢測出來的結果才是真實可靠的,國內目前有很多儀器只能做直接對比法的檢測,現在國內也被淘汰了。目前國內外比表面積測試統一採用多點BET法,國內外製定出來的比表面積測定標准都是以BET測試方法為基礎的,請參看我國國家標准(GB/T 19587-2004)-氣體吸附BET原理測定固態物質比表面積的方法。比表面積檢測其實是比較耗費時間的工作,由於樣品吸附能力的不同,有些樣品的測試可能需要耗費一整天的時間,如果測試過程沒有實現完全自動化,那測試人員就時刻都不能離開,並且要高度集中,觀察儀表盤,操控旋鈕,稍不留神就會導致測試過程的失敗,這會浪費測試人員很多的寶貴時間。F-Sorb 2400比表面積分析儀是真正能夠實現BET法檢測功能的儀器(兼備直接對比法),更重要的F-Sorb 2400比表面積分析儀是迄今為止國內唯一完全自動化智能化的比表面積檢測設備,其測試結果與國際一致性很高,穩定性也很好,同時減少人為誤差,提高測試結果精確性。
安全性
食入 低危險
吸入 可能造成刺激或肺部傷害
皮膚 低危險
眼睛 低危險
在沒有特別註明的情況下,使用SI單位和標准氣溫和氣壓。
氧化鋁是鋁和氧的化合物,分子式為Al2O3。在礦業、制陶業和材料科學上又被稱為礬土。
應急處理
隔離泄漏污染區,限制出入。建議應急處理人員戴防塵面具(全面罩),穿防毒服。避免揚塵,小心掃起,置於袋中轉移至安全場所。若大量泄漏,用塑料布、帆布覆蓋。收集回收或運至廢物處理場所處置。
制備
強熱氫氧化鋁,可得無定形之白色氧化鋁粉末。 2Al(OH) 3 → Al 2 O 3 +3H 2 O
用途
1. 紅寶石、藍寶石的主成份皆為氧化鋁,因為其它雜質而呈現不同的色澤。紅寶石含有氧化鉻而呈紅色,藍寶石則含有氧化鐵及氧化鈦而呈藍色。
2. 在鋁礦的主成份鐵鋁氧石中,氧化鋁的含量最高。工業上,鐵鋁氧石經由Bayer process純化為氧化鋁,再由Hall-Heroult process轉變為鋁金屬。
3. 氧化鋁是金屬鋁在空氣中不易被腐蝕的原因。純凈的金屬鋁極易與空氣中的氧氣反應,生成一層薄的氧化鋁薄膜覆蓋在暴露於空氣中鋁表面。這層氧化鋁薄膜能防止鋁被繼續氧化。這層氧化物薄膜的厚度和性質都能通過一種稱為陽極處理(陽極防腐)的處理過程得到加強。
4. 鋁為電和熱的良導體。鋁的晶體形態金剛砂因為硬度高,適合用作研磨材料及切割工具。
5. 氧化鋁粉末常用作色層分析的媒介物。
6. 2004年8月,在美國3M公司任職的科學家開發出以鋁及稀土元素化合成的合金製造出稱為transparent alumina的強化玻璃。
資料剛玉粉硬度大可用作磨料,拋光粉,高溫燒結的氧化鋁,稱人造剛玉或人造寶石,可制機械軸承或鍾表中的鑽石。氧化鋁也用作高溫耐火材料,制耐火磚、坩堝、瓷器、人造寶石等,氧化鋁也是煉鋁的原料。煅燒氫氧化鋁可製得γ-Al2O3。γ-Al2O3具有強吸附力和催化活性,可做吸附劑和催化劑。剛玉主要成分α-Al2O3。桶狀或錐狀的三方晶體。有玻璃光澤或金剛光澤。密度為3.9~4.1g/cm3,硬度9,熔點2000±15℃。不溶於水,也不溶於酸和鹼。耐高溫。無色透明者稱白玉,含微量三價鉻的顯紅色稱紅寶石;含二價鐵、三價鐵或四價鈦的顯藍色稱藍寶石;含少量四氧化三鐵的顯暗灰色、暗黑色稱剛玉粉。可用做精密儀器的軸承,鍾表的鑽石、砂輪、拋光劑、耐火材料和電的絕緣體。色彩艷麗的可做裝飾用寶石。人造紅寶石單晶可制激光器的材料。除天然礦產外,可用氫氧焰熔化氫氧化鋁製取。
氧化鋁化學式Al2O3,分子量101.96。礬土的主要成分。白色粉末。具有不同晶型,常見的是α-Al2O3和γ-Al2O3。自然界中的剛玉為α-Al2O3,六方緊密堆積晶體,α-Al2O3的熔點2015±15℃,密度3.965g/cm3,硬度8.8,不溶於水、酸或鹼。γ-Al2O3屬立方緊密堆積晶體,不溶於水,但能溶於酸和鹼,是典型的兩性氧化物。
Al2O3+6H+=2Al3++3H2O
Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O
氧化鋁制備及應用:
1、α型晶體結構為主體的氧化鋁被膜製造方法、α型晶體結構為主體的氧化鋁被膜和含該被膜
2、α型氧化鋁粉末的製造方法
3、α-氧化鋁粉末的製造方法及其由該方法得到的α-氧化鋁粉末
4、α-氧化鋁粉末及其生產方法
5、α-氧化鋁粉末及其製造方法
6、α-氧化鋁及其製造方法
7、α-氧化鋁粒料的制備方法
8、α-氧化鋁納米粉的制備方法
9、α-氧化鋁細粉及其製造方法
10、α一氧化鋁粉末的製造方法
11、β-氧化鋁的制備方法
12、γ-氧化鋁的制備方法
13、θ-氧化鋁就地塗覆的整體式催化劑載體
14、拜爾法聯合生產氧化鋁和鋁酸鈣水泥的方法
15、拜爾法生產氧化鋁過程中紅泥水懸浮液的流體化工藝
鋁在空氣中燃燒和氧結合生成氧化鋁,化學方程式可寫為 △
2Al+3O===Al2O3
CAS No.: 1344-28-1
EINECS 登錄號: 215-691-6
什麼是氧化鋁
純凈的氧化鋁是白色無定形粉末,俗稱礬土,密度3.9-4.0g/cm3,熔點2050℃、沸點2980℃,不溶於水,氧化鋁主要有α型和γ型兩種變體,工業上可從鋁土礦中提取.
鋁土礦(Al2O3·H2O和Al2O3·3H2O)是鋁在自然界存在的主要礦物,將其粉碎後用高溫氫氧化鈉溶液浸漬,獲得鋁酸鈉溶液;過濾去掉殘渣,將濾液降溫並加入氫氧化鋁晶體,經長時間攪拌,鋁酸鈉溶液會分解析出氫氧化鋁沉澱;將沉澱分離出來洗凈,再在950-1200℃的溫度下煅燒,就得到α型氧化鋁粉末,母液可循環利用.此法由奧地利科學家拜耳(K.J.Bayer)在1888年發明,時至今日仍是工業生產氧化鋁的主要方法,人稱「拜耳法」.
在α型氧化鋁的晶格中,氧離子為六方緊密堆積,Al3+對稱地分布在氧離子圍成的八面體配位中心,晶格能很大,故熔點、沸點很高.α型氧化鋁不溶於水和酸,工業上也稱鋁氧,是制金屬鋁的基本原料;也用於制各種耐火磚、耐火坩堝、耐火管、耐高溫實驗儀器;還可作研磨劑、阻燃劑、填充料等;高純的α型氧化鋁還是生產人造剛玉、人造紅寶石和藍寶石的原料;還用於生產現代大規模集成電路的板基.
γ型氧化鋁是氫氧化鋁在140-150℃的低溫環境下脫水製得,工業上也叫活性氧化鋁、鋁膠.其結構中氧離子近似為立方面心緊密堆積,Al3+不規則地分布在由氧離子圍成的八面體和四面體空隙之中.γ型氧化鋁不溶於水,能溶於強酸或強鹼溶液,將它加熱至1200℃就全部轉化為α型氧化鋁.γ型氧化鋁是一種多孔性物質,每克的內表面積高達數百平方米,活性高吸附能力強.工業品常為無色或微帶粉紅的圓柱型顆粒,耐壓性好.在石油煉制和石油化工中是常用的吸附劑、催化劑和催化劑載體;在工業上是變壓器油、透平油的脫酸劑,還用於色層分析;在實驗室是中性強乾燥劑,其乾燥能力不亞於五氧化二磷,使用後在175℃以下加熱6-8h還能再生重復使用.
目前世界上用拜耳法生產的氧化鋁要佔到總產量的90%以上,氧化鋁大部分用於制金屬鋁,用作其它用途的不到10%.
開通VIP,免費獲得本文
版權說明:本文檔由用戶提供並上傳,收益歸屬內容提供方,若內容存在侵權,請進行舉報或認領
分享
收藏
下載
轉存
打開App,查看更多同類文檔
相關推薦文檔
氧化鋁製取工職稱申報工作總結用App免費獲取
活性氧化鋁用App免費獲取
氧化鋁行業推薦用App免費獲取
氧化鋁合同範本用App免費獲取
活性氧化鋁的生產及其改性用App免費獲取
氧化鋁的分類及應用熱門
實驗室製取氫氣的方程式好評
二氧化碳與氫氧化鈉的反應方程式
新情景下氧化還原反應離子方程式的書寫
氧化還原反應方程式書寫
㈡ 緇挎償棰勬寕鏈哄伐浣滃師鐞嗘槸浠涔
鑴辨按銆傞犵焊琛屼笟紕卞洖鏀惰嫑鍖栧伐孌電櫧娉ヤ笌緇挎償鐨勬礂娑や笌嫻撶緝銆傞勬寕榪囨護鏈虹殑涓鐩鐨勬槸鑴辨按銆傜豢娉ラ勬寕鏈哄伐浣滃師鐞嗘槸鑴辨按銆
㈢ 氧化鋁生產中有哪些大型設備
拜耳法氧化鋁生產方法與工藝流程
破碎後進廠的碎高鋁礦經均化廠均化後,用斗輪取料機取料入輸送機進入磨頭倉,石灰石經煅燒後輸送到石灰倉(根據其煅燒質量可消化或不消化),然後與循環母液經調配後按比例一同進入棒、球的二段磨合旋流器組成的磨礦分級閉路循環系統。
分級後的溢流經緩沖槽和泵進入原礦漿儲槽(槽底粗粒部分返回重磨),用高壓泥漿泵輸送礦漿進入多級預熱與溶出系統,加熱介質可用熔鹽也可用高壓新蒸汽,各級礦漿自蒸發器排出的乏汽分別用來預熱各級預熱器中的礦漿。溶出設備可套管加熱與高壓釜組成溶出器組。溶出後的礦漿經多級降壓自蒸發器降壓後,與赤泥一次洗液一同進入礦漿稀釋槽。末級自蒸發器排出的乏汽,用來預熱赤泥洗水,洗水由循環水與不合格的冷凝水組成。稀釋礦漿進入分離沉降槽,其溢流經葉濾與降溫後送去晶種攪拌分解,分解後的氫氧化鋁漿液經分離後,大部分氫氧化鋁返回種分槽作為晶種使用,其餘部分送去洗滌,洗水用純凈的熱水,洗凈後的氫氧化鋁(其中部分氫氧化鋁經袋裝後作為成品氫氧化鋁銷售)送去焙燒,焙燒後的白泥洗液與分離後的種分母液送去蒸發,蒸發的同時添加少量的鹽類晶種,以誘導和加速鹽類結晶析出,進入時效槽與沉降槽,其溢流於濾液(蒸發母液)、補充新的液體苛性鈉即回頭的苛化液組成循環母液,送去調配製備原礦漿。
蒸發濃縮後的沉降底流進入鹽類分離過濾機,其濾液與沉降溢流合並組成蒸發母液;其濾餅加水溶解後添加石灰乳進行苛化,得到苛化液。苛化渣經洗滌後與棄赤泥一同排至赤泥堆場,或用於其它用途。苛化渣的洗液用於石灰化灰。分離後的赤泥,用加熱後的熱水進行多次反向洗滌,洗凈後的赤泥經過濾後排送至赤泥堆場;其濾液與末次洗滌沉降的溢流組成赤泥洗液,用於稀釋溶出礦漿
苛化渣的洗液用於石灰化灰,化灰機排出的渣棄去,排出的石灰乳送去苛化鹼濾餅
㈣ 950冷軋帶鋼酸洗線的酸洗流量是多大知道的告訴一下!有重謝。
1550mm冷軋生產線是寶鋼三期工程的主要項目之一,產品是以汽車用板為主的冷軋板、鍍鋅板和中低牌號的電工鋼板,是高技術、高難度、高附加值的產品.
該生產線由酸洗-冷連軋機組(PC/TCM)、連續退火機組(CAL)、連續熱鍍鋅機組(CGL)、連續電鍍鋅機組(EGL)、重卷機組(RCL)、半自動包裝機組(CPL)、電工鋼連續退火塗層機組(SACL)、電工鋼精整機組(SSRL)等11個主要機組組成.該生產線各機組主體設備均由國外引進,設計產量為140萬t/a,其產品分配見表1.
表1 寶鋼1550mm生產線產品品種及規格
產品 產量/萬t 規格(厚/mm×寬/mm)
熱鍍鋅帶卷 35 0.3~2.0×800~1850
電鍍鋅帶卷 25 0.3~2.0×800~1850
冷軋帶卷 45 0.3~1.6×700~1400
電工鋼帶卷 35 0.35×0.65×40~1250
冷軋薄板的鋼種有CQ、DQ、DDQ、EDDQ、IF鋼及HSLA(σs達800MPa).1550mm冷軋機組投產後將會改變我國汽車製造業依賴進口冷軋汽車板的局面,也將更好地滿足家用電器對中低牌號電工鋼板和高級家用電路板的需求.
下面就該生產線最主要的幾個機組所採用的新技術作一簡介.
2 酸洗-冷連軋聯合機組
1550mm冷軋生產線是從日本日立公司引進了酸洗-冷連軋聯合機組,這是繼寶鋼1420mm冷軋生產線以後引進的第2條酸洗-冷軋聯合機組.其酸洗最高速度達200m/min,入口活套有效長度595m,出口活套有效長度188.4m,軋機入口最高速度為300m/min,出口最高速度為1200m/min.該機組採用了以下新技術.
2.1 激光焊接
激光焊接具有焊接功能高、焊縫性能好、焊縫精確及良好的工作環境等優點,可有效降低斷帶率.
本機組的激光焊機採用三菱電機製造的ML100R CO2式激光發生器,連續功率為10kW,三維式激光.光路聚焦系統採用無氧銅拋物線凹鏡聚焦,由於凹鏡可直接通水冷卻,因此可避免透鏡發熱變形引起的焦點漂移.焊接使用喂絲,最大焊接厚度差僅為0.6mm,焊接頻率為每5min 1次,帶有感應式焊縫退火器及焊縫研磨裝置.
2.2 噴流式酸洗
噴流式酸洗槽內酸液深度比一般淺槽酸洗淺,僅200mm.酸液面上用玻璃鋼內蓋,酸液被封閉在矩形通道內,縫式噴嘴沿帶鋼寬度方向安裝在酸槽入口,通過噴射使帶鋼表面的酸液產生層間流動,可加快酸洗速度,因此酸洗時間比傳統酸洗方法縮短5%.
2.3 輥頭式自動變寬切邊機
AWC型自動變寬切邊機採用懸掛式結構,由固定在底座上的2個滑動機架組成,機架的調節通過伺服電機和絲桿完成,可連續寬度變規格剪切,可剪切各種帶曲線的帶鋼切口,剪切靈活,金屬收得率高.自動變寬切邊速度達30~40m/min.
2.4 5架UCMW機型設置
1550mm連軋機組由5架UCMW軋機組成.UC軋機工作輥直徑小於HC軋機,並有中間輥彎輥裝置.UCMW型軋機是UC系列中板形控制能力最強的一種,中間輥、工作輥均可軸向移動,且都為平輥,軋輥在軋制過程中發生的彈性彎曲,可通過調整中間輥和工作輥彎輥力得以補償.六輥CVC軋機中間輥軸向移動的目的是改變輥縫的凸度,而UCMW軋機根據帶鋼的寬度,移動中間輥的軸向位置,調整軋輥之間的接觸長度,改變輥間接觸應力的分布,消除有害接觸,達到減少工作輥的彈性撓曲、改善帶鋼邊部減薄的目的.
UCMW軋機板形控制能力很強,其工作輥彎輥和中間輥軸向移動控制X4浪形;中間輥彎輥控制X2浪形;工作輥負彎與中間輥正彎控制M形浪;工作輥正彎與中間輥負彎控制W形浪;工作輥軸向移動控制邊部減薄.
2.5 K-WRS邊部減薄控制技術
從日立引進的UCMW軋機融合了川崎制鐵的K-WRS邊部減薄控制技術.其工作輥的一端磨削成錐形,可根據帶鋼的寬度,使工作輥軸向位移,降低帶鋼邊沿的壓下,消除常規軋機不可避免的邊部減薄.
酸洗線出口側的切邊剪後設置了1台帶鋼斷面形狀檢測儀,機組出口側裝有1台邊部形狀檢測儀,1#~5#機架(S1~S5)實現了邊部減薄閉環控制.
2.6 激光測速儀
1550mm連軋機的每個機架設有1台激光多普勒測速儀(LDV).測量帶鋼速度的傳統方法都是間接的,即用轉速計測量出軋輥的轉速,並考慮帶鋼在變形區的前滑,然後換算成帶鋼的線速度.但這種方法存在精度不高的缺點.採用LDV技術,系統誤差可控制在±0.05%,能滿足連軋及自動控制的要求.激光多普勒測速的原理是:通過聲光調制器,將1根激光束分成2根光強相等的光束,其中1束被1個高頻信號(40MHz)所調制,系統可測出帶鋼的零速度及運動方向.2束激光交叉後,形成1個測量區,當帶鋼通過這一測量區時,2束光便分別產生散射,在光電探測器上接受到的散射光,經信號處理便可獲得多普勒移動頻率(轉換成速度)和確定速度的方向.
2.7 秒流量厚度自動控制
1550mm連軋機組共有5套X射線測厚儀,在S1入口側、S1出口側、S5入口側各1套、S5出口側有2套,機組運行時,根據S5出口帶鋼厚度等級選取其中1台測厚儀.從S2至S5採用了反饋式秒流量AGC,而且S2和S5還採用了前饋AGC,S1採用了反饋AGC、前饋AGC和絕對值BISRAAGC等控制方式.為防止速度AGC引起的張力偏差還採用了解耦控制.厚度偏差的保證值為0.7%~0.6%.
2.8 模糊控制
該連軋機組末機架分區冷卻採用了模糊控制.S5的工作輥冷卻分為28個區,控制過程包括分類、推理、評價3個步驟,板形控制系統根據模糊推理的結果決定冷卻的噴射模式.
2.9 帶鋼表面清理裝置
汽車和家用電器用冷軋鋼板的表面質量要求很嚴,尤其作為汽車外覆蓋板,其表面要求無缺陷,而在軋制過程中,帶鋼表面的潔凈度將影響最終的產品表面質量.該機組引進了日本川崎制鐵所的技術:
(1)1#機架入口裝有帶鋼表面清洗裝置;
(2)5#機架出口轉向輥處設有博士刀,避免轉向輥上面的臟物粘附在帶鋼表面;
(3)採用板式過濾器,高效率的磁性過濾器以及在線反沖洗過濾器的3段過濾系統,以保證乳化液的清潔度.
3 連續退火機組
連續退火機組從日本NKK公司引進,退火爐爐長134m,爐子段最高速度420m/min,可處理帶鋼71.75萬t/a.該退火機組主要採用了以下新技術.
3.1 全輻射管加熱技術和第3代帶鋼預熱方式
退火爐加熱段和均熱段採用「鼓-抽」式燃燒控制的輻射管加熱技術,共有W型輻射管333根.輻射管主燒嘴的助燃空氣用風機鼓入,燃燒狀態改變時,煤氣及助燃空氣採用「雙交叉限幅」流量控制,可有效地控制空煤比,達到最佳燃燒狀態;輻射管燒嘴結構採用2級燃燒的低NOX型設計,二次燃燒拉長燃燒火焰,有效地降低輻射管表面溫度峰值,以改善輻射管表面溫度分布,大大延長了輻射管使用壽命,並可降低廢氣中氮氧化物(NOX)的含量.
機組利用燃燒廢氣預熱進爐的保護氣體,再用此保護氣預熱帶鋼,以提高爐子熱效率.保護氣體可循環使用,帶鋼最高預熱溫度近200℃.
3.2 輥冷+對側和後噴氣冷卻結合的快冷技術
輥冷是帶鋼在垂直運行過程中反復包繞、交替通過6隻水冷輥進行冷卻.水冷輥為軸套式,輥內冷卻水通道為螺旋式夾層通道,一端進,另一端出.冷卻速度通過帶鋼在水冷輥上的包角進行控制,可在100~400℃/s內調節.水冷輥進水方式按帶鋼行程交錯布置以消除帶鋼寬度方向溫差.為進一步消除帶鋼寬向溫差,快冷段以噴氣冷卻作為對輥冷的調節和補充,與水冷輥相對的帶鋼另一面安有背部冷卻噴嘴,而在輥冷之後再配備噴吹系統,所噴氣體為保護氣體.2套噴氣系統均具有沿帶鋼寬向「邊-中-邊」噴吹功能,並根據輥冷段出口的掃描溫度計來控制帶鋼溫度的均勻性.輥式冷卻與淬水、汽水冷卻相比,可避免帶鋼和氧化性介質直接接觸,保證最佳的帶鋼表面狀態;與傳統的噴氣冷卻相比,冷卻速度大大提高.輥冷引起的帶鋼溫度不均勻而導致的帶鋼變形不均可由對側和後噴氣冷卻來彌補.
3.3 爐內穩定通板技術
為提高爐內通板穩定性,本機組採用了以下措施:
(1)張力控制:爐輥為AC馬達單獨傳動,各段設張力檢測器並反饋控制,輥冷段出、入口分別設3#q4#張緊輥,實現張力分段控制並滿足輥冷段大張力的要求.
(2)加熱段頂輥室入口的3根爐輥採用噴氣冷卻裝置,噴氣冷卻段採用電加熱裝置,在易產生熱凸度的爐輥處設置隔熱板以控制爐輥熱凸度,實現爐內穩定通板.
3.4 平整技術
採用單機架四輥乾式平整機,上、下支撐輥使用VC輥.VC輥技術是將平整機支撐輥設計成軸套式,軸套與軋輥之間留有環形空腔,其中可通入液壓油,空腔與高壓液壓系統相連,通過液壓系統壓力改變,即可改變輥身凸度.該平整機設計的最大壓力為49MPa,輥身最大凸度0.4mm.
四輥軋機比六輥軋機可提高工作輥輥徑與輥長之比,可增大軋制力(最大13MN),對鋼板1/4浪有明顯控制和改善.板形控制上採用工作輥正、負彎輥和VC輥相結合,其板形的控制能力可顯著提高.
乾式平整對控制帶鋼表面粗糙度效果較佳,可避免乳化液對表面缺陷檢查儀的干擾.該平整機同時配備一套壓力變送器板形儀,實現板形檢測與控制(壓下控制、工作輥彎輥控制、VC輥壓力控制)以及過程機自動設定.
3.5 帶鋼表面質量控制
採用激光式自動表面缺陷檢查儀對帶鋼表面質量進行檢查和記錄,可大大減少操作人員的勞動強度.
3.6 多重反射式溫度計
採用多重反射式溫度計,通過測量帶鋼與爐輥之間形成的鍥形夾角溫度,而盡可能減少爐牆、加熱器等環境溫度對溫度計的影響,提高了帶溫檢測的准確性和穩定性.
4 連續熱鍍鋅機組
連續熱鍍鋅機組從德國西馬克引進,生產能力37.193萬t/a.產品以無鋅花為主,按性能分,有FH~EDDQ各等級;按鍍層性質分,有純Zn(GI)和Zn-Fe合金化(GA)2種鍍層.雙面鍍層最大重量450g/m2,最大差厚比為3,每面30~150g/m2.工藝段最大速度為200m/min(GI)與150m/min(GA).機組採用的主要新技術如下.
4.1採用「美鋼聯」法熱鍍鋅工藝
「美鋼聯」法熱鍍鋅工藝的特點是帶鋼進入退火爐前,經過多級化學清洗,保證表面清潔的帶鋼進入爐內與電解脫脂,且由於退火爐的先進性,產品的表面質量和鋅層附著力比其它工藝方法好.
4.2 帶浸沒輥和穩定輥的方登氣刀系統
方登氣刀除通常的2個氣刀噴嘴系統和供氣系統外,還有遙控清洗裝置,快速打開裝置、邊部鍍層控制裝置、氣刀斜交裝置、氣刀掃描裝置及氣刀快速運動裝置.
為了保證盡可能好的吹氣條件,帶鋼出鍍鍋後應保持在一條固定的通過線上.由德國方登公司提供的沉沒輥和2個穩定輥的3輥系統可使帶鋼平整地通過氣刀.上穩定輥可作垂直和水平調整,下穩定輥僅作水平調整,沉沒輥在維修時預先調整好.沉沒輥配有1個不銹鋼刮板來清理輥面,刮板用2個氣缸驅動,可快速抽回和壓緊.
前後氣刀與帶鋼間距最大為65mm,傾角最大調整角度為±5°,氣刀刀唇縫隙1mm為平行縫.
4.3 高頻感應加熱的鋅鐵合金化技術
鋅鐵合金化是指鍍鋅後帶鋼在線加熱至500~550℃進行鋅層擴散退火,並保溫約12s得到中間鋅鐵合金層的工藝過程.合金化過程的關鍵是加熱、均熱,世界上大多採用高頻感應加熱方式.該機組採用125kHz,2×1000kW高頻感應加熱爐,且離線時不需剪斷帶鋼.加熱系統由計算機,按產量、目標加熱溫度設定加熱功率.
4.4 冷、熱態鍍層測厚儀和帶神經元模糊控制器鍍層厚度控制技術
為調整氣刀參數,精確控制鍍層厚度及均勻性,配置了Eberline公司的冷、熱態鍍層測厚儀和帶神經元模糊控制器的鍍層厚度控制系統.冷態測厚儀安裝在光整機前,而熱態測厚儀安裝在氣刀和合金化爐加熱段中間,帶神經元模糊控制器與其相聯,三者與氣刀形成閉環系統.熱態測厚儀測得沿帶鋼長度方向中央的鍍層厚度,冷態測厚儀測出帶鋼寬度方向的鍍層厚度及其分布;熱態測厚儀為實時控制,冷態測厚儀則為最佳化設定值,鍍層厚度偏差極小.避免了由於僅有冷態測厚儀安裝在離氣刀150m以上的位置所引起控制調整氣刀參數滯後而帶來一段較長不合格帶鋼的現象,同時也克服了熱態測厚儀雖可及時地調整氣刀參數,但由於其環境溫度高、帶鋼表面鋅層未凝固、鋅液成分、熱態帶鋼板形等因素干擾所導致的鍍層厚度精度不高現象.冷態、熱態測厚儀可單獨使用,亦可組合使用.
冷態測厚儀還可測鋅鐵合金層中的Fe含量.
4.5 濕平整和濕拉矯工藝技術
在平整或拉矯過程中,帶鋼表面的鋅(屑)易粘在輥子上,產生壓痕缺陷.因而採用在平整機的工作輥和拉矯機彎曲輥噴脫鹽水的濕平整、濕拉矯工藝.
平整機為四輥平整機,工作輥有正負彎輥裝置,彎曲力為500kN,工作輥有2種輥徑以適用不同材質的要求;為了快速換輥,在傳動側配置1套液壓推進的換輥設備,操作側則有運輸小車,換工作輥僅用2min;在平整機入口、帶鋼通過線上下各裝有噴淋管,分5段以適應不同寬度的帶鋼;平整機出口側、通過線上下裝有吹氣系統,壓縮空氣壓力為0.2~0.6MPa,平整機採用下支撐輥傳動.
拉矯機採用2彎2矯方式,噴淋管布置在彎輥裝置入口側及通過線上下,也分5段,噴射脫鹽水.同樣,在彎輥裝置出口側,通過線上下有吹氣設備以吹去帶鋼上下表面的殘留脫鹽水.
平整機和拉矯機脫鹽水流量為40L/min,最大壓力0.7MPa,脫鹽水由機旁專用供給系統提供.
5 連續電鍍鋅機組
連續電鍍鋅機組從奧地利魯特納公司引進,年處理帶鋼26.3萬t.產品品種有純Zn和Zn-Ni合金2種鍍層,鍍層量分為單面(最大值110g/m2)、雙面(最大值90/90g/m2)及差厚.工藝段最大速度180m/min,有12個電鍍槽.機組採用的主要新技術如下.
5.1 立式槽重力法電鍍工藝
重力法電鍍槽是個立式槽,陽極板為不溶性陽極,由鈦基表面塗覆導電性良好的IrO2組成.為保證鍍液在帶鋼中流動的穩定性,陽極與帶鋼成V字型,其間距上寬(9mm)下窄(7mm).電鍍液流速可達到5m/s,使得帶鋼表面電鍍液的交換實現高頻率,這對進行高電流密度(180A/dm2或更高)電鍍是必要的.
採用重力法鍍槽主要有以下優點:
(1)由於帶鋼與陽極之間間距小,大大節省了電能.
(2)新型陽極-鈦基+IrO2的使用,提高了陽極使用壽命,避免了鉛合金陽極在使用過程中對鍍液造成的鉛污染;同時,由於不需往鍍液中加SrCO3,使鍍液清潔度大為提高,為提高鍍層質量打下了堅實基礎;省去了更換陽極的操作,使勞動力節省、工作環境改善.
(3)重力法鍍槽在帶鋼寬度變化和電鍍方式(單面、雙面)更換時有很高的靈活性,且不需停機,基本不需過渡卷.
(4)由於重力法電鍍時鍍液幕寬度和帶鋼寬度保持一致,不存在邊部增厚效應,不需其它形式鍍槽所必需的邊緣罩裝置.
(5)導電輥與電鍍液無接觸,導電輥表面的金屬沉積(粘鋅、鎳等)明顯減少,帶鋼表面由此引起的缺陷,如輥印、壓痕等將明顯減少,導電輥的更換周期大大延長.
5.2 鍍液成分自動控制系統
鍍液成分控制的好壞直接影響鍍層的質量.機組電鍍液在線分析儀包括pH計、X射線熒光檢測儀.
為了確保鍍液中H2SO4濃度精確,採用的pH計具有溫度自動補償和清理功能,可消除溫度波動和探測頭表面吸附雜質對儀器測量精度的影響.
X射線熒光檢測儀用於測量電鍍液中Zn2+濃度並將實際值報告給溶解修正計算塊.該計算塊將實際值和設定值進行比較,如偏差超過允許值,確定一個對應於溶解泵速度的合適修正值,使得電鍍液中的Zn2+濃度得到及時快速調節.這個閉環迴路能切換到手動模式,操作者根據實測值和修正建議進行手動操作.
生產Zn-Ni合金鍍板時,Ni的溶解操作是按批處理方式執行的.原理同前,溶解計算塊可確定所需濃度的、合適的批處理量的修正數.這個閉環迴路可由批處理切換到手動模式.
5.3 入口板形調整技術
電鍍鋅產品是高級轎車用外板及高檔家用電器用板,因此對產品的板形要求很高;同時,帶鋼與陽極間距僅7mm,因此對帶鋼板形也提出了苛刻要求,否則,帶鋼易擦傷陽極並因短路放電而燒壞陽極和帶鋼.為此,在入口段採用了法國引進的拉矯機,是目前世界上最先進的拉矯機之一.拉矯機還設置了噴淋裝置,可使工作輥表面保持清潔和防止輥面過熱失效,其噴射的液體由工業水和防銹劑配製而成,對帶鋼具有防腐作用.
5.4 輥塗式鈍化
電鍍後帶鋼表面的鈍化處理採用二輥逆向式輥塗鈍化方式,塗覆後直接進行烘乾處理.這是一種先進的表面鈍化處理方式,鈍化膜較均勻,膜厚易控制.而氣刀塗布式鈍化,由於氣刀噴嘴間隙不易調整,且間隙容易被小顆粒堵塞,因而易引起條紋色差.其同噴淋反應式鈍化相比,可以避免噴淋反應後產生的大量含鉻廢水,並能節約鈍化液的消耗,可降低生產成本.
5.5 除鐵裝置
鍍液中的鐵離子由帶鋼表面帶入,特別是生產單面鍍產品時,非鍍面上溶入鍍液的鐵離子更多.鍍液中鐵離子含量過高,會使帶鋼鍍層的沖壓加工性能變差,易出現粉化現象,同時導致鍍層的防腐蝕能力下降.採用樹脂離子交換器可以除去鍍液中的鐵離子.
含有Fe2+的鍍液從循環槽中抽入反應槽,加入H2O2使得鍍液中的Fe2+絕大部分被氧化成Fe3+.過濾掉鍍液中的雜質、沉澱物後抽入樹脂離子交換器,Fe3+被交換器中的樹脂吸附,電鍍液被打回循環槽中.離子交換樹脂使用一段時間後,需用稀H2SO4進行再生.該機組有2個獨立的離子交換器可切換操作.
5.6 Zn、Ni離子回收裝置蒸發器
為了回收鍍後第1級水洗液中的Zn、Ni離子(含量約為10g/L),採用了回收裝置.通過徑向式蒸汽壓縮機將清洗水蒸發出的蒸汽抽出,蒸汽在壓縮機出口被壓縮以提高冷凝溫度(5℃).壓縮後的蒸汽經管道返回蒸發器中再冷凝並流入收集槽.冷凝時產生的熱同壓縮時消耗的機械能相比相當小.這部分熱又將清洗水加熱,加快了蒸發速度.如此往復可將清洗水蒸發濃縮,打回循環槽後可重新利用.該設備處理能力為8m3/h.
6 電工鋼連續退火塗層機組
1550mm冷軋線2套電工鋼連續退火塗層機組由日本川崎鋼鐵公司引進,其特點是將連續退火工序和塗層工序設置在同一機組上,不僅可節省設備,而且減少了中間吊運和存放場地,使能耗、金屬消耗降低,並減少了操作人員.其中一套機組採用干氣氛退火,無脫碳功能,用於生產低牌號電工鋼,另一套機組採用濕氣氛退火,有脫碳功能,生產有時效要求的中牌號電工鋼.2套機組年處理能力為27.9萬t,工藝段最大速度分別為150、100m/min,退火爐長度分別為210、226m,2套機組平行布置在同一廠房內,共用1個出口主操作室.其採用的新技術如下.
6.1 輻射管採用「鼓-抽」燃燒及先進的控制方式
連續退火爐加熱段採用W型輻射管燃燒焦爐煤氣.每個輻射管採用鼓抽式輻射燒嘴,主燒嘴的助燃空氣用風機鼓入,所以,空、煤氣流量可直接精確控制,從而嚴格控制空煤比.利用電氣點火,每個燒嘴有一個火焰檢測器,在DCS的屏幕上監視燒嘴是否點火以及點火燃燒情況.燃燒助燃空氣通過主鼓風機鼓入輻射管,進入換熱裝置,被輻射管出口端的高溫燃燒廢氣預熱後再與燒嘴處的混合煤氣混合後燃燒.
W型輻射管的點火裝置為機側點火盤,共分幾組,點火時陸續開啟,同一組可同時點火,不同組之間不能同時點火.
輻射管的燃燒採用雙交叉限幅控制開啟混合煤氣的流量.當燃燒狀況穩定及變化時,均可保持空燃比恆定.當燃燒量變大或變小時,過剩空氣率一直保持為正值,避免由輻射管流出的沒有燃燒的可燃氣體進入排氣道引起爆炸.雙交叉限幅迴路分兩個控制燃氣流量迴路和控制燃燒開啟流量的迴路.
6.2 飄浮器
帶鋼飄浮器主要用在2#連續退火爐的第2加熱段、兩條機組塗層段的乾燥段、燒結段以及冷卻段中帶鋼溫度大於200℃的部分,通過飄浮器中吹出的強氣流使帶鋼懸浮從而代替爐底輥支撐帶鋼.
在濕氣氛退火爐的退火段採用高溫飄浮器,可克服爐輥在高溫濕氣氛中易結瘤,導致擦傷帶鋼的缺點,同時使帶鋼加熱均勻,更有利於脫碳反應.並且,具有導流板的飄浮器傳送帶鋼穩定.另外,在濕氣氛和高溫環境中如使用碳套爐底輥傳送帶鋼,由於環境中碳的氧化重量損失較大,碳套的使用壽命將會大為縮短.
在塗層段中採用飄浮器代替爐輥,可以防止爐輥擦傷未乾燥或未被固化的塗層表面,提高乾燥與固化效率和塗層的質量.
6.3 三輥式單面輥塗機
水平三輥式單面逆向輥塗機適用於中、高速(如70m/min以上)塗層線,主要以取液速度控制膜厚(固定其它變化因素),從而得到控制良好、膜厚均勻的塗層.
該塗層機的塗層頭由塗層輥、計量輥、取液輥、塗層機盤和機身組成.
塗層輥是表面襯有聚氨脂層的鋼輥,具有一定硬度,表面光滑無缺陷,它直接影響塗層質量.
取液輥為鍍鉻鋼輥,其作用是從塗層機盤中帶出塗料,它浸入塗層機盤的深淺直接關繫到帶出料的多少並影響塗層厚度.
計量輥又稱調節輥,也是鍍鉻鋼輥,調節它與塗料之間的擠壓力,可控製取液輥帶上的塗料量,從而達到調節塗層厚度的目的.
塗層輥的高度以及塗層機上每個輥子的速度均為自動控制,取液輥與計量輥之間的間隙為人工調節,但在運轉之前設定.
7 結束語
寶鋼1550mm冷軋生產線選擇了當今世界最先進的工藝、設備和控制技術.該生產線的建成,使我國冷軋板帶生產技術與國際先進水平的差距進一步縮小.寶鋼3條冷軋生產線的產品品種規格齊全,冷軋板、熱鍍鋅板、電鍍鋅板、彩色塗層板、鍍錫板、電工板和瓦楞板都是我國當前的緊缺品種.
㈤ 氧化鋁生產流程是什麼
中州鋁廠:燒結法生產線(第一氧化鋁廠)
第一氧化鋁廠控制系統有AB公司、ROCKWELL公司、Honeywell公司;企業與院校協作逐步優化氧化鋁各工序操作控制,如料漿制備、沉降分離洗滌系統等。
一車間:包括:鋁土礦破碎、堆料、取料、輸送:目前沒有控制系統。
二車間:生料磨製、料漿調配:正在上一套控制系統,採用美國AB公司的control logic 5000系統,包括6台原料磨及各倒料泵、調配槽,每兩台磨為一套控制器,倒料泵及調配槽為一套控制器,四套控制器連成網。目前安裝已經完成,還沒有投入使用。
三車間:熟料燒成、煤粉制備、熟料中碎、電收塵、風機螺旋:每台大窯上一套獨立的控制器,有control logic 5000系列,也有slc 500系列,包括大窯參數的顯示、設備的啟停,不包括煤磨系統,不包括飼料泵及電收塵的控制,包括部分飼料參數的顯示。5、6#煤磨合上一套slc 500系統,對煤磨有關設備進行控制。1—4#煤磨仍然是常規儀表控制。
四車間:熟料溶出、赤泥分離、赤泥洗滌:6台溶出磨上了三套control logic 5000控制系統,分離和洗滌仍然是常規儀表控制。
五車間:粗液喂料泵、脫硅、葉濾硅渣及**:其中5組6組脫硅分別上了一套control logic 5000控制系統,1-4組脫硅為常規儀表控制,葉濾上了一套control logic 5000控制系統。
六車間:碳酸化分解、種子分解、氫鋁過濾、母液蒸發:碳分上了一套slc 500控制系統,種分上了一套control logic 5000控制系統,5組6組蒸發分別上了一套TPS系統,1-4組蒸發為常規儀表控制。
七車間:平盤過濾、焙燒:三台焙燒及三台平盤上了三套TPS系統。
空壓車間:石灰爐、二氧化碳站、高壓站、低壓站:5台石灰爐上了5套控制系統,有control logic 5000系統,也有slc 500系統。
中州鋁廠:30萬噸選礦拜耳法生產線(第二氧化鋁廠)
選礦拜爾法流程國內首創,2004年初成功投產。在磨浮、高壓溶出、赤泥分離洗滌、種分、蒸發工序上了5套TPS系統,另外選礦車間上了一套ABB公司control logic 5000系統,礦漿調配上了一套Honeywell 公司HC900控制系統。目前正在做這些系統的聯網工作。
供礦:浮選礦法,中州鋁廠生產葯劑。14套視屏裝置監視皮帶、圓錐礦碎機。控制系統為ABB公司controllogic5000。
原料制備:24套視屏裝置監視4台格子磨等,2套模糊控制東大設計院開發(軟體復雜),2套模糊控制計控室開發,設計的磨機負荷及礦漿密度參與控制,因引進芬蘭的礦漿粒度分析儀不好用(易堵取樣管),所以沒實現完全模糊控制,計控室以後將改進並進一步優化控制。
單管溶出:4個預脫硅槽、2個預脫硅加熱槽、3台隔膜泵、9個溶出器、10個自蒸發器、13個加熱器。蒸汽從1、2級溶出器底部進入加熱,3到9級溶出器利用余熱加熱,溶出器無攪拌機,溶出器內基本無結巴。13級鹼液加熱,後3級有結巴。檢測控制少。調節閥用上海梁光廠(定位器為韓國YTC),蒸汽用氣動調節閥,其他用電動調節閥,電動調節閥有時關不嚴及閥墊子易泄漏。用放射源料位計測自蒸發器料位。
沉降洗滌:沉降槽中自動加中州鋁廠生產的絮凝劑,測沉降槽中的泥層厚度用澳大利亞產界面儀(放射源測量,有時不準),底流液用密度計測密度(基本准確),部分閥門有泄漏。計控室以後將改進並進一步優化控制。
分解系統;11套視屏裝置監視現場設備,FLENDER立式過濾電機,ABB變頻器,FISHER調節閥,KROHNE電磁流量計,E+H密度計。
蒸發系統:調節閥用FISHER公司產品,原液進口、1效、2效、3閃母液出口流量用調節閥,2-5效用變頻泵控制液位,電導儀為ROSEMONT公司產,液位計用EJA差壓變送器。
焙燒爐:使用煤氣作燃料,控制較先進,燃燒站為德國JASPER公司產,檢漏閥有時關不嚴,閥門有腐蝕,壓力測量儀表堵塞(需檢修清理),燒嘴有時結巴(需檢修清理),影響點火。AH倉料位檢測用壓力感測器,AH皮帶稱用SHENCK公司產品。用阿牛巴流量計測煤氣流量,需檢修清理。
中州鋁廠:特種氧化鋁生產線(第三氧化鋁廠)
中州鋁廠根據市場需求開發、生產了高白、細白、干白三大系列十多種特種氧化鋁產品,促進了企業的多元化發展。控制系統採用3套浙大中控的JX-300集散控制系統,工廠實行全自動化控制,3套系統通過主幹網連網,部分參數網上共享,調度中心網可隨時監視生產情況。
平果鋁廠:純拜耳法生產線
設計規模為年產65萬噸精礦、30萬噸氧化鋁、10萬噸電解鋁,2003年形成年產85萬噸氧化鋁的生產規模。引進多個工業發達國家的先進技術和設備,同時擁有我國鋁工業的最新科研成果,除礦石及原料堆場、部分輸送沒實現控制外,在高壓溶出、分解、沉降、過濾、葉濾、蒸發和焙燒工段均採用美國FOXBORO公司的I/A集散控制系統,實現了工序的自動控制,每一台操作員站上都可以看到整個氧化鋁流程中的工藝參數,受操作許可權的限制,操作員只能進行本崗位的操作,對於其它崗位只能觀察,並在整個氧化鋁生產流程中實現了聯網,各控制系統都與分公司OA系統相連接。
原料車間:礦石、燃料的堆取及部分輸送和礦石均化為人工操作。立式石灰爐:石灰石和焦碳(或煤)皮帶稱配料(PLC控制、餘姚產1台、托利多產1台)、爐體控制(1個爐頂溫度、1個爐頂壓力、4個預熱帶溫度、4個煅燒帶溫度、4個冷卻帶溫度、1個排灰溫度、1個風機風壓力、1個風機風流量,風機電機變頻控制,出灰流量由調節閥控制;1期為工控機控制(AB公司PLC),2期為計算機系統控制(I/A系統)。3)化灰機用變頻控制調節流量。4)料漿制備:有4組磨(每組1台棒磨機、1檯球磨機),控制檢測有10台山東濰坊皮帶稱配料、母液流量計2台(FOXBORO公司產)、2台污水槽用雷達液位計(VEGA產)、6台溫度巡檢儀(棒及球磨機主電機、軸承、傳動系統)、16台潤滑油壓力表、16個溫度測點、16個進出料側高低壓壓力繼電器等,每組磨控制用1套三菱PLC。通過皮帶稱下料(石灰石和焦碳或煤)及風機風流量主要控制石灰爐煅燒帶溫度及冷卻帶溫度,1期爐控制計劃改為計算機系統控制(I/A系統),出灰電動閥改為氣動閥。因焦碳價高,現主要用煤做燃料,部分檢測的爐溫較規定的高2℃及有小波動。料漿制備基本實現自動控制,沒實現磨機負荷、料漿成分分析控制。
溶出車間:無預脫硅工序,主要檢測控制有:稀釋槽及後槽、溶出前槽、熱水槽用5台雷達料位計;新蒸汽及二次蒸汽5台質量流量計(ROSEMONT公司);冷卻水用1台差壓變送器,20台差壓變送器(E+H公司)用於測量分離器、閃蒸槽、冷凝水罐、污水槽的液位;34台壓力變送器(FOXBORO公司)用於測量壓煮器、脈沖緩沖器、閃蒸槽、蒸汽管道的壓力;60台壓力表(econosto公司和上儀四廠)用於測量隔膜泵、壓煮器、閃蒸槽、冷凝水罐、稀釋槽的壓力;2台出口冷凝水電導儀(ROSEMONT公司);進脈沖緩沖器及進溶出後槽礦漿3台密度計用Cs137源,脈沖緩沖器6台料位開關用Co60源,第1到11級閃蒸槽料位為Cs137源,第12閃蒸槽料位為Co60源,放射儀表用德國BERTHOLD公司產品;46支鉑電阻(上儀十七廠)用於測量壓煮器頂及冷凝水、單管冷凝水、二次蒸汽。控制閥有:10台氣動碟閥調節閥用於新蒸汽及二次蒸汽流量控制,蒸汽及冷凝水壓力和流量控制;12台氣動偏心旋轉調節閥用於進溶出溶液流量、溶出前槽的液位、閃蒸槽液位、冷凝水罐液位、從赤泥洗液流量、單管冷凝水流量、合格及不合格水槽液位,4台電磁開關閥用於進或出脈沖緩沖器的壓縮空氣流量。稀釋槽液位用變頻泵控制,上述控制閥為上儀七廠產。用I/A控制系統。RP分析系統為實驗階段。
沉降車間:沉漿槽1組為5個,4個投用1個備用,4台卧式過濾機,4台立式過濾機,主要檢測控制有:10支熱電阻(川儀十七廠)用於測沉漿槽、粗液槽、**槽和熱水槽溫度,10台雷達料位計(天津天威公司)用於測沉漿槽、粗液槽、**槽、石灰乳槽、苛化槽和熱水槽料位,14台電磁流量計(FOXBORO公司)用於測赤泥漿液、粗液、鹼性溶液和熱水流量,8塊壓力表(上儀四廠)用於測赤泥漿液、粗液、鹼性溶液壓力,5台氣動碟閥(上儀七廠)用於控制過濾粗液、鹼性溶液和熱水流量,5台扭矩變送器用於測耙機扭矩,液位控制用變頻泵控制。
分解車間:每組分解工序16支熱電阻用於測分解槽分解液、熱交換器循環水和漿液管出口溫度,10台電磁流量計(FOXBORO公司)用於測**、母液、循環水、空壓機和真空泵軸封水流量,8台電動調節閥(上儀七廠)控制循環水、蒸汽流量,10台雷達料位計用於測精種槽、母液槽、溢流槽、鹼液槽、熱水槽和污水槽,1台密度計(Cs137源)測旋流器出口料漿密度,液位、流量控制用變頻泵控制。分解系統的控制一般為單迴路控制,沒將分級的槽控制之間形成聯鎖控制。
蒸發車間:16台差壓變送器用於測1到6效、強制效蒸發器、冷凝水罐、閃蒸器液位,4台雷達料位計用於原液槽、合格水槽和污水槽液位,4台氣動調節閥用於新蒸汽、1效料漿、2效料漿、6效料漿控制流量,2到6效、強制效蒸發器、原液槽、合格水槽和污水槽液位用變頻泵控制,16支熱電阻用於測1到6效、強制效蒸發器、冷凝水罐、閃蒸器及蒸汽溫度,8台電磁流量計用於測蒸汽、蒸發器的原液和母液、冷凝水流量,2台電導儀用於測冷凝水電導率,3台密度計(Cs137源)測原液、1效出口和強制效出口溶液密度。蒸發系統的控制比較高,強制效蒸發器的出料密度測量不好用,准備拆除此密度計。
焙燒車間:16台壓力變送器用於測P01、P02、P03、C01、C02、C03、C04、K01、K02、T11、T12、V19、煤氣總管、真空泵、過濾的空氣、熱水泵、濾液泵、漿液泵、高壓水泵、污水泵、新蒸汽的壓力,6台差壓變送器用於測A02、P04的流量,2台阿牛巴流量計用於測煤氣流量,8台渦街流量計用於測K01、K02、過濾的壓縮空氣、新蒸汽的流量,8台電磁流量計用於測K01、K02冷卻水、過濾的熱水槽新水、氫氧化鋁料漿泵出口流量,1台氫氧化鋁皮帶稱(德國SHENCK公司)、1台氧氣分析儀(ROSEMOUNT公司)、1台CO分析儀(SATEKNIKAS公司),11支熱電偶測溫,20支熱電阻測溫,4台氣動調節閥控制過濾的新水和蒸汽,5台雷達液位計用於測母液槽、弱濾液槽、氫氧化鋁漿液槽、污水槽液位,主風機電機、過濾的熱水槽泵、氫氧化鋁料漿泵、真空泵用變頻控制。
山西鋁廠:140萬噸混聯法生產線
一分廠(燒結法、拜耳法原料制備):破碎、堆廠、翻車機、原燃料輸送(一車間),化鹼、原料磨、飼料機(二車間),卷揚、石灰爐(石灰爐車間),脫硅、壓縮機;
二分廠(燒結法生產線):煤磨、喂料、燒成、冷卻、收塵(三車間),中碎、分離、板式機(四車間),脫硅、串聯泵、葉濾機(五車間);洗滌槽、壓縮機(洗滌車間);回水、接力泵、放料泵(赤泥車間);
三分廠(拜爾法生產線):老蒸發Ⅰ組Ⅱ組(七車間);四蒸發、原液槽、調配、五蒸發(蒸發車間);儀表空壓站、荷蘭泵、脫硅、Ⅰ系列Ⅱ系列(八車間)、沉降、絮凝劑、過濾、葉濾;
四分廠(燒結法、拜耳法):種子分解、立盤過濾、袋濾機(種分車間),1#焙燒爐、儀表空壓站、平盤過濾機(焙燒一車間),2#3#焙燒爐、平盤過濾機、濃相輸送(焙燒二車間),種分過濾、**降溫、碳分、砂狀碳分(六車間);
DCS的應用基本上集中在拜爾法生產部分。燒結法生產部分和其它工序中,目前從過程檢測到自動控制的整體水平仍很低,少數工序中檢測技術比較成熟,而洗滌、老蒸發等工序由於結疤等問題檢測手段與自動化水平均很低;拜耳法生產部分盡管整體上比燒結法高,但在第四蒸發、鹼液調配等環節仍存在自動化的空白。整體上看目前基本實現了車間、工序級的自動控制並能正常運行的工序有:空壓站、蒸發、分解和碳分、種分、氫氧化鋁焙燒;3#熟料窯、高壓溶出、兩組五蒸發、原料磨採用Foxboro公司的I/A 系統;**制備(φ42m沉降、過濾、葉濾)採用Emerson公司的DeltaV系統;種分、碳分、袋濾機、焙燒爐採用Honeywell公司的TPS與PKS系統。在建的系統有:6#石灰爐系統、全廠調度網路系統等。
山西鋁廠:擴建80萬噸氧化鋁廠拜爾法線
一車間:原燃料卸車及堆場、石灰燒制、石灰乳制備、第一分析站;
二車間:原礦漿磨製、預脫硅、溶出、酸洗系統;
三車間:赤泥沉降分離洗滌、赤泥輸送、赤泥、灰渣堆場、葉濾;
四車間:種子分解、種子過濾及**降溫、種母精濾、母液蒸發、第二分析站;
五車間:氫氧化鋁過濾、氫氧化鋁焙燒、氧化鋁儲運。
2005年建成。以原料磨、蒸發、高壓溶出、種子分解、焙燒為核心的五大部分流程全部採用Foxboro公司的I/A 系統。原料輸送、石灰窯、氧化鋁儲運採用AB公司的PLC小系統。石灰窯和焙燒爐燃燒站採用SIEMENS公司S7-300 PLC系統,並分別以PROFIBUS-DP和MODBUS通訊介面方式直接接入DCS。
鄭州鋁廠:聯合法
鄭州鋁廠氧化鋁生產為拜爾法和燒結法生產工藝生產,控制設備種類較多,檢控點12000多個,控制系統為美國Honeywell公司產品:TDC-3000、PKS、PLANTSCAPE SCADA系統,用PLC有三菱、ABB、Honeywell、SIEMENS公司產品。具有分公司、分廠、車間控制室三級網路,通過現場的PLC、DCS、PC、重點崗位、各級調度等互相連接。
計量儀表:皮帶稱:南京華普、申克、托利多公司,效果較好;汽車、火車衡器:托利多公司;焙燒爐天然氣:上海橫河渦街流量計;水、料漿:上海橫河及E+H電磁流量計;風、蒸汽:上海橫河渦街流量計、孔板流量計。
原燃料堆場和料漿制備的檢測和控制一般,壓力和溫度儀表故障多一些。
管道化溶出:礦漿和料漿用密度計測量較好。沉降洗滌及分解的檢測和控制一般,料位及流量儀表故障多一些。
蒸發系統:調節閥用上海梁光廠(定位器為韓國YTC),原液進口、1效、2效、3閃母液出口流量用調節閥,2-5效用變頻泵控制液位,電導儀為ROSEMONT公司產,液位計用EJA差壓變送器。
焙燒爐:使用天然氣作燃料,控制較先進,燃燒站為oilon公司產,檢漏閥有時關不嚴,影響點火。AH倉料位檢測用壓力感測器,AH皮帶稱用SHENCK公司產品。一氧化碳和氧氣分析儀取樣部分易堵,清理頻繁。
魯能晉北鋁業:Ⅰ期拜爾法
規劃首先建成拜耳法生產線,再增加浮選法選礦,最後建設燒結法,形成串聯法生產。全廠原礦漿磨製(棒、球二段磨)、壓煮溶出、拜耳法赤泥(含絮凝劑制備、赤泥外排)、種子分解(含**降溫、種子過濾)、母液蒸發、氫氧化鋁過濾及焙燒六大DCS系統採用SIMENS公司PCS7系統,原料堆廠、空壓站、石灰消化、石灰破碎、氧化鋁儲運、全廠循環水、水廠7套SIMENS PLC分別就近接入各DCS。全廠所有馬達控制單元、變頻器、部分電磁閥以PROFIBUS-DP通訊介面方式直接接入DCS。規劃全廠設一個中央操作控制室和若干個區域操作控制室,由中央操作控制室與區域操作控制室聯網,帶動60多個子系統,把指令傳達給各區域操作控制室,指導和控制生產的全過程。
三門峽開曼鋁業:拜耳法
全廠原礦漿磨製、壓煮溶出、種子分解、母液蒸發、氫氧化鋁過濾及焙燒五大DCS系統採用Rockwell公司ControlLogix系統,系統單一,連網方便,但過程儀表特別是部分變送器、執行器等問題較多。
國內氧化鋁生產企業過程式控制制應用起步較晚,直至八十年代自動檢測和自動控制設備才開始在我國氧化鋁生產中逐漸採用。特別是燒結法工序許多都具有高溫、高壓、易結巴、易磨損、易堵塞等環境,部分工序具有多變數、強藕合、強非線性、難檢測的特點,測控儀表水平亟待提高。應逐步採用先進的檢測、分析設備和控制管理系統,採用生產目標的過程優化設定技術、智能建模技術、故障診斷與預備技術、生產過程信息集成技術等,達到優化生產控制管理。山東鋁廠和鄭州鋁廠近年與有關單位合作,在原料磨製及配料過程中採用中子活化分析技術,進行生料漿組份的在線分析,取得了較好的應用效果。山西鋁廠在蒸發母液環節引進匈牙利FL系列鋁酸鈉溶液在線分析儀獲得成功。一些非接觸式的一次檢測儀表如紅外測溫儀、放射性密度計等在國內各大氧化鋁廠也獲得了較廣泛的應用。貴鋁、鄭鋁、焦作未來等企業應用鄭州某公司利用吹氣法檢測原理開發的泥層檢測器,在線測量沉降、洗滌自動控制的關鍵參數—底流密度及各個層的密度、高度,效果良好。近年來,隨著計算機網路技術的迅猛發展,國內部分氧化鋁廠也加快了全廠網路設施的建設步伐,提高了生產過程的自動化水平和管理效率,取得了較好的經濟效益。