Analysis of Bayer aluminate liquors using online thermometric titration

Význam tématu

Alumina vyrobená z bauxitové rudy prostřednictvím Bayerova procesu je klíčovým meziproduktem pro výrobu kovového hliníku. Recyklace nasycených aluminátových louhů umožňuje opakované využití hydroxidu sodného a vápence, snižuje energetickou náročnost a minimalizuje odpad. Přesné online stanovení celkového hydroxidu (caustic), karbonátů (soda) a obsahu aluminy je nezbytné pro optimalizaci procesu, zajištění kvality lihu a maximální efektivitu výroby.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem Application Note AN-PAN-1034 je představit řešení online monitoringu koncentrace celkového hydroxidu, karbonátů a aluminy v recirkulujících aluminátových louzích pomocí termometrické titrace. Text popisuje proces přípravy vzorku, reakční principy titrace a výhody nasazení dvou přístrojů Metrohm Process Analytics.

Použitá metodika a instrumentace

Pro analýzu se používá termometrická titrace, při níž je detekován konec titrace na základě změny teploty vzorku. Metoda zahrnuje tyto postupy:

• Complexace aluminátu draselným tartrátem, uvolnění hydroxidových iontů a detekce titrací HCl.
• Stanovení karbonátů titrací HCl po přidání vzorku zředěného demineralizovanou vodou.
• Rozkladu aluminotartrátu přídavkem fluoridu draselno-sodného, uvolnění dalších hydroxidových iontů.

Hlavní přístroje:

• 2060 TI Process Analyzer (Metrohm) – modulární analyzátor pro termometrickou titraci, s flexibilním prostorem pro reagencia a vzorky, automatická diagnostika, možnost rozšíření.
• 2035 Process Analyzer – Thermometric (Metrohm) – kompaktní online titrační stanice s odolným teplotním senzorem, bez nutnosti kalibrace a časté údržby.

Hlavní výsledky a diskuse

Implementace termometrické titrace umožnila kontinuální online stanovení:

• Celkový hydroxid (as Na2O): 17–150 g/L.
• Celková soda (as Na2O): 1–155 g/L.
• Alumina (as Al2O3): 17–170 g/L.

Metoda poskytuje přesné a reprodukovatelné hodnoty i v agresivních matricích louhů, přičemž jsou eliminovány problémy s elektrochemickými senzory.

Přínosy a praktické využití metody

Termometrická titrace v online provozu přináší:

• Minimální údržbu senzoru a bezkalibrační provoz.
• Rychlou analýzu (několik minut) a vysokou vzorkovací frekvenci.
• Snížení provozních výpadků – automatické alarmy při odchylkách.
• Optimalizaci dávkování chemikálií, úsporu surového materiálu a snížení ztrát aluminy.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozšíření procesní automatizace s integrací do digitálních řídicích systémů (DCS), využití strojového učení pro prediktivní údržbu a optimalizaci parametrů procesu. Miniaturizace analyzátorů a zpracování dat v cloudu zvýší dostupnost analýzy a umožní vzdálený dohled.

Závěr

Online termometrická titrace představuje spolehlivé a efektivní řešení pro kontinuální monitoring klíčových parametrů Bayerova procesu. Nasazení přístrojů Metrohm 2060 TI a 2035 Process Analyzer přináší vyšší produktivitu, úsporu nákladů a lepší kontrolu kvality aluminátových louhů.

Reference

• Application Note AN-PAN-1037: Online measurement of the acid number (AN) in oils with thermometric titration
• Brožura: 2035 Process Analyzer – Multi-purpose analyzer for the online monitoring of industrial processes and waste waters
• Brožura: 2060 TI Process Analyzer – Maximum flexibility for the toughest challenges in process analysis