Dynamic simulation of industrial-scale gibbsite crystallization circuit

Tatyana Litvinova,Vladimir Golubev

doi:10.31897/pmi.2021.1.10

Abstract

Population balance model is crucial for improving the method of aluminum hydroxide massive crystallization and enhancing the quality of control over industrial precipitation trains. This paper presents the updated population balance model, which can be used for simulation of industrial-scale precipitation. Processes of birth-and-spread and particle breakage are considered integral parts of the precipitation process along with secondary nucleation, growth and agglomeration of particles. The conceptual difference of the proposed system of equations is its ability to reproduce the oscillatory process that occurs in precipitation circuits as a result of cyclic changes in the quality of the seed surface. It is demonstrated that self-oscillations can occur in the system without any external influence. The updated model is adjusted and verified using historical industrial data. The simulation of seed-recycle precipitation circuit showed an exact correspondence between the calculated dynamic pattern of changes in particle size distribution of aluminum hydroxide and the actual data.

Highlights

Известны уравнения, описывающие скорость линейного роста кристаллов, их агломерацию, вторичное зародышеобразование и разрушение [11, 19, 21, 27]
Однако перечисленные методы ограниченно применимы для описания результатов промышленной декомпозиции с оборотом затравки и прогнозирования ее развития в динамике
Estimation of Batch Precipitation Kinetics by a Simplified Differential Method / I.Livk, C.Pohar, D.Ilievski // American Institute of chemical Engineering Journal

Summary

Динамическое моделирование промышленного цикла кристаллизации гиббсита

В.О.ГОЛУБЕВ1, Т.Е.ЛИТВИНОВА2 1 РУСАЛ Инженерно-технологический центр, Санкт-Петербург, Россия 2 Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия. Аннотация: Модель популяционного баланса критически важна для улучшения способа массовой кристаллизации гидроксида алюминия и повышения качества управления промышленными нитками декомпозиции. Продемонстрировано точное совпадение рассчитанной динамики изменения фракционного состава гидроксида алюминия с практическими данными при моделировании промышленного цикла декомпозиции с оборотом затравки. В данной работе объяснены причины возникновения динамических волн изменения фракционного состава и продуктивности раствора и предпринята попытка доработки уравнений модели популяционного баланса, чтобы с их помощью появилась возможность моделирования динамических изменений в промышленных циклах декомпозиции с оборотом затравки гидроксида алюминия. Характерным примером значительной нестабильности свойств затравки и продуктивности раствора являются системы, не имеющие условий для активной агломерации мелких кристаллов при декомпозиции. Уравнения (1)-(2) решаются совместно с использующимися в подобных исследованиях выражениями скорости линейного роста и агломерации кристаллов:

Eact RT

Свободная поверхность

Практические расчеты были

Коэффициент корреляции