氧化铝生产热力学数据库的优化与应用

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旧版《氧化铝生产热力学数据库》在过去的使用中表现出了强大的生命力,同时也暴露出了诸多问题。论文针对此,进行了全面的软件优化和版本升级工作,并提出了全新的铝酸钠溶液活度系数估算模型,实现了数据库对NaAl(OH)<,4>-NaOH-H<,2>O体系活度系数及其它相关热力学性质的计算。同时,依靠数据库,论文对氧化铝溶出过程中的主要体系进行了热力学分析。 新版本数据库按照数据库软件开发的要求,在用户界面的精简性、热力学数据的完整性、计算结果的准确性、反应方程式的配平等方面进行了完善,并对相应的程序代码进行了详细的修改及性能优化,彻底消除了旧版数据库使用中诸如使用不便、配平程序失效、计算失败等问题。此外,为方便用户对数据库的操作及优化升级,特制作了数据库帮助系统,并编写了《氧化铝生产热力学数据库用户手册》和《氧化铝生产热力学数据库程序说明文档》。 着眼于氧化铝生产过程中最为重要的NaAl(OH)<,4>-NaOH-H<,2>O体系,建立了基于Debye-H ckel理论的铝酸钠溶液体系活度系数估算模型,包括:NaAl(OH)<,4>活度系数计算模型以及铝酸钠溶液中Na<,2>CO<,3>、Na<,2>SO<,4>和Na<,2>H<,2>SiO<,4>活度系数计算模型。NaAl(OH)<,4>活度系数计算模型在t=25~100℃,α<,κ>=1.5~10.5,m<,NaOHK>=0.1~10mol/kg范围内适用,成功解决平衡溶解度数据在苛性比和苛碱浓度范围上的限制。同时,还对25℃~lOO℃范围内Na<,2>O-Al<,2>O<,3>-H<,2>O系中三水铝石平衡溶解度估算模型进行了优化,拓宽了其适用范围,提高了其准确度。 为检验数据库的准确性及应用价值,通过数据库,论文对拜耳法生产氧 化铝溶出过程中的 Na<,2>O-Al<,2>O<,3>-H<,2>O、 Na<,2>O-Al<,2>O<,3>-SiO<,2>-H<,2>O、CaO-Al<,2>O<,3>-SiO<,2>-H<,2>O等体系的主要反应进行了热力学计算和分析,得出了以 ‘下结论:(1)高岭石系列物质溶出反应的优先序列为:多水高岭土>迪开石 ’>高岭石:(2)提高温度、SiO<,2>和Na<,2>O<,k>浓度,均有利于钠硅渣的生成;(3)低饱和系数的水化石榴石容易生成: (4)提高SiO<,2>浓度有利于水化石榴石的生成;提高温度、Na<,2>O<,k>浓度和α<,K>愈高,均不利于水化石榴石的生成;(5)在稳定性方面,低温下水化石榴石稳定,高温下钠硅渣稳定。结果证明,数据库计算结果准确,热力学趋势与工艺中大部分实验事实相吻合。这从一个方面证实了数据库的可靠性和实用性。此次开发优化工作以计算机技术和氧化铝专业知识理论为保障,全面实现了数据库的易用性、准确性、适用性和安全性,确保了新版本数据库合理的生命周期以及良好的应用前景。
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