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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
 
Autor: Escobar, Eduardo Marchioni
Título: Determinação Simultânea, em Linha, da Concentração de Soda Cáustica e de Alumina em Solução de Aluminato de Sódio do Processo Bayer de Produção de Óxido de Alumínio
Ano: 2004
Orientadora: Profa. Dra. Márcia Miguel Castro Ferreira
Departamento: Físico-Química
Palavras-chave: Quimiometria, Processo Bayer, Alumina, Alumínio
Resumo: O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um sistema automático, em linha, para determinar as concentrações de soda cáustica e de alumina em solução de aluminato de sódio do Processo Bayer utilizando-se sensores e cálculos quimiométricos. O processo de produção de alumínio metálico inicia-se pelo Processo Bayer de produção de óxido de alumínio a partir do minério chamado bauxita. O Processo Bayer consiste em dissolver o óxido de alumínio hidratado presente na bauxita com solução de soda cáustica quente, produzindo uma solução de aluminato de sódio supersaturada. O controle da concentração de soda cáustica e de alumina nas soluções de aluminato de sódio no Processo Bayer é muito importante para se evitar a autoprecipitação do óxido de alumínio hidratado e otimizar a eficiência de produção.A determinação da concentração de soda cáustica e de alumina é feita através de análises em laboratório de amostras coletadas em diferentes pontos do processo produtivo em intervalos de tempo específicos não permitindo o controle contínuo e automatizado do processo. Um sistema instalado em linha composto por densímetro, condutivímetro, termômetro e utilizando modelos matemáticos obtidos aplicando-se regressão linear múltipla nestas variáveis fornece as concentrações de soda cáustica e de alumina de forma contínua e informatizada, porém com precisão não adequada para se realizar o controle automático da extração do alumínio da bauxita pelo Processo Bayer. A metodologia de regressão por componentes principais (PCR) em dados autoescalados de densidade, condutividade, índice de refratividade e temperatura da solução de aluminato de sódio foi utilizada para a obtenção de modelos matemáticos e em conjunto com o aumento de precisão dos instrumentos e da metodologia analítica possibilitaram a previsão das concentrações de soda cáustica e de alumina com a precisão desejada.
Abstract: The objective of this project is the development of an automatic in line system to measure the alumina and caustic content in the sodium aluminate solution of the Bayer Process by using sensors and chemometrics calculations. The aluminum process production begins with the Bayer Process to extract the aluminum oxide from the bauxite, the aluminum ore. Then, the aluminum oxide is reduced to metallic aluminum by electrolysis. The Bayer Process consists of dissolving the hydrated aluminum oxide present in the bauxite with hot caustic soda solution, producing a supersaturated sodium aluminate solution. The control of the alumina and caustic concentration in the sodium aluminate solutions of the Bayer Process is very important to prevent the autoprecipitation of the hydrated aluminum oxide and to optimize the production efficiency.The caustic and the alumina concentrations are determined in the laboratory analyzing many samples that are collected in one hour minimum interval, in different points of the productive process making the automated and continuous process control not feasible. An in line system using a densimeter, a conductivity meter, a thermometer and a multiple linear regression mathematical models can be used to predict the caustic and aluminum concentration but the precision is not suitable to allow the automated control of the aluminum extraction step in the Bayer process. The principal components regression methodology (PCR) apptied to autoescaled data of density, conductivity, refractive index and temperature of the sodium aluminate solution used to construct mathematical models plus instruments and the analytical method precision improvement was developed to predict alumina and caustic concentrations with the required precision to automatically control the alumina extraction step of the Bayer Process.
Arquivo (Texto Completo): vtls000355003.pdf ( tamanho: 4,41 MB )

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