燒結(jié)法氧化鋁生料漿調(diào)配電腦輔助運算的說明及應用

河南神火集團香江佛光實業(yè)有限公司 陳陽 韓建鋒

燒結(jié)法氧化鋁生料漿調(diào)配電腦輔助運算的說明及應用

河南神火集團香江佛光實業(yè)有限公司 陳陽 韓建鋒

在氧化鋁生產(chǎn)過程中，生料漿的調(diào)配是整個生產(chǎn)過程中的一個重要環(huán)節(jié)，它直接關系到整個系統(tǒng)的堿平衡和水平衡，直接關系到熟料質(zhì)量的好壞，而熟料的成分和質(zhì)量對整個工藝的技術經(jīng)濟效果有著十分重要的影響。如何提高生料漿的合格率就顯得十分重要。本文，筆者描述了燒結(jié)法氧化鋁調(diào)配過程中的特點及計算機在調(diào)配過程中的應用。簡述了舊有經(jīng)驗公式的不足及電腦輔助運算的原理和操作過程。闡明了計算機輔助運算在氧化鋁調(diào)配中的作用。

一、生料漿調(diào)配的特點及計算機在調(diào)配中的應用

1.生料漿調(diào)配的特點。燒結(jié)法氧化鋁生料漿的調(diào)配是一個理化過程。從氧化鋁生產(chǎn)工藝來講，調(diào)配不僅僅是幾種物料的簡單混合，它不但要保證氧化鋁燒成過程的工藝要求，同時要使之在氧化鋁生產(chǎn)過程中液量保持平衡。在以往的燒結(jié)法氧化鋁生料漿調(diào)配過程中，大部分是根據(jù)燒結(jié)過程需要的指標N/AC/SH2O%等采用傳統(tǒng)經(jīng)驗公式法進行簡單配比計算。如果生料漿不合格，再磨制新的生料漿進行調(diào)配。很明顯，這樣的調(diào)配方法有很大的局限性，它只針對上述三個指標進行調(diào)配，不考慮其他指標，生料漿合格率低。如果生料漿不合格，再磨制新的生料漿，這樣只會使不合格料漿越積越多，生料漿合格率極低。筆者的廠投產(chǎn)初期便遇到了上面的問題，不合格生料漿一度累計至2500m3，占據(jù)所有生料漿槽存容量的75%，生產(chǎn)流程堵塞，生產(chǎn)無法繼續(xù)。迫于無奈，筆者所在廠的技術人員通過查閱資料，消化吸收了其他廠先進經(jīng)驗，成功實現(xiàn)了計算機輔助調(diào)配，生料漿一次調(diào)配合格率達到了95%以上。

2.電腦輔助運算的說明。由于生料漿組分復雜，參數(shù)眾多，所以調(diào)配計算難度非常大，往往要解多個聯(lián)立方程，解這樣的方程組不僅費時費力往往還得不到滿意的結(jié)果。如果采用傳統(tǒng)的計算方法，便會使其他指標失控，對后續(xù)操作帶來嚴重的影響，影響工藝指標完成和設備的常規(guī)運轉(zhuǎn)。更嚴重的后果則是大量不合格料漿占據(jù)有限的槽存，生產(chǎn)無法連續(xù)。

現(xiàn)在我們可以利用EXCEL的函數(shù)功能進行數(shù)學建模，然后利用該軟件的“規(guī)劃求解”功能設定邊界條件就可以很好的解決生料漿調(diào)配的運算問題。采用這種方法可在1～5min內(nèi)求出所有預設參數(shù)，可以根據(jù)各個指標的上限、下限及槽存情況靈活地選擇合理配方。使用這種方法簡單快捷，反應全面且準確性高。此方法對化驗結(jié)果的準確性要求較高。

二、電腦輔助運算的原理和操作

1.建立表格，構建數(shù)學模型。在EXCEL中輸入化驗數(shù)據(jù)，建立所求數(shù)據(jù)的數(shù)學模型，并在“規(guī)劃求解”功能中設定所求數(shù)據(jù)的邊界條件。如表1。

表1 數(shù)學模型

表1中“序號”右側(cè)1#～7#分別代表各調(diào)配槽，各槽內(nèi)生料漿化驗數(shù)據(jù)手工錄入。對預設參數(shù)建模數(shù)學建模區(qū)將自動生成函數(shù)。通過“規(guī)劃求解”運算后，A（1）～A（7）下方分別對應的數(shù)值即為1#～7#取出進行調(diào)配料漿的體積，混合后料漿的指標亦在數(shù)學建模區(qū)自動生成。

2.“規(guī)劃求解”的原理和使用。合格生料漿的指標是根據(jù)1#～7#取出料漿體積計算得出的，我們將引入一個重要的概念“規(guī)劃求解”。我們對合格料漿所要求的指標并不是唯一值，而是在一定范圍內(nèi)波動。當我們N/A和C/S都取上限時可能有一種結(jié)果，都取下限或者一上一下呢？雖然這里會出現(xiàn)多種結(jié)果，但指標不僅只有N/A和C/S，也不會總?cè)O值。很明顯，要配出合格的料漿，各槽料漿的用量配比方法理論上有無窮種。如何從無窮的取樣方法中找到我們合理有用的方案呢，“規(guī)劃求解”要求我們完成3個步驟。

步驟一。取值，我們可以對各槽取用量或混合后各指標取值，一次只可選一個指標或槽取量。EXCEL為我們提供了3種取值方式，最大、最小、和自定。自定取值必須在邊界條件內(nèi)，不然會找不到有用的解（無解）。

步驟二。選擇變量區(qū)域，我們要從各槽中取料，還要讓混合后的料漿合格，我們選擇變量就被鎖定在各槽的取料量上。

步驟三。建立約束，即限定邊界條件。我們把各個指標的合理波動范圍和槽存作為約束條件，各槽的取料量應小于等于當前的槽存量同時不能為負數(shù)。約束條件越多、指標波動范圍越小越容易找到唯一的解，同時靈活性降低出現(xiàn)無解的概率大增。約束條件適量、波動范圍適中，排除掉理論成立但生產(chǎn)上不通的方案后還有多種選擇的方案，如何選擇視生產(chǎn)實際而定。

3.電腦實際操作。

（1）運行EXCEL，打開對應的文件，手工錄入各槽料漿的化驗數(shù)據(jù)和槽存量。

（2）從“工具”下拉菜單中運行“規(guī)劃求解”選項，彈出對話框。

（3）如“步驟一”取值方法，我們根據(jù)生產(chǎn)需要對任一指標參數(shù)或槽取量取值。約束條件在數(shù)學建模過程中都已經(jīng)提前設定，必要時可根據(jù)技術要求進行修改。

運行后出現(xiàn)三種情況，找到唯一解，收斂于一個值，找不到有用的解。如果找到唯一解其對應的指標必然符合要求，但我們要判斷是不是理論上成立但生產(chǎn)中行不通的方案。收斂值可以用來判斷趨勢，類似于無限接近，也可以看做有效運算結(jié)果使用。當出現(xiàn)無解的時候我們可以再次使用“步驟一“，換一個參數(shù)或者用其他兩種取值方式。

通過以上方法我們可以很容易地找到一組或幾組合理的配方。但是受不合格生料漿自身的影響此方法不是萬能的，如所有不合格生料漿的水分都大于40%，我們自然無法調(diào)配出水分小于38%的料漿。函數(shù)模型和“規(guī)劃求解”的方法為我們解決生產(chǎn)問題提供了一個很好的辦法，將大大提高生料漿調(diào)配合格率，提高我廠的生產(chǎn)效率。

三、結(jié)論

1.傳統(tǒng)的經(jīng)驗公式由于參數(shù)少、精度低無法保證生產(chǎn)中各指標的精度。

2.計算機的普及和應用增強了基層技術人員的計算能力。

3.在生產(chǎn)中引入計算機輔助運算將大大提高生產(chǎn)數(shù)據(jù)的計算精度，提高生產(chǎn)效率。