烧结法氧化铝生料浆调配电脑辅助运算的说明及应用

河南神火集团香江佛光实业有限公司 陈阳 韩建锋

烧结法氧化铝生料浆调配电脑辅助运算的说明及应用

河南神火集团香江佛光实业有限公司 陈阳 韩建锋

在氧化铝生产过程中，生料浆的调配是整个生产过程中的一个重要环节，它直接关系到整个系统的碱平衡和水平衡，直接关系到熟料质量的好坏，而熟料的成分和质量对整个工艺的技术经济效果有着十分重要的影响。如何提高生料浆的合格率就显得十分重要。本文，笔者描述了烧结法氧化铝调配过程中的特点及计算机在调配过程中的应用。简述了旧有经验公式的不足及电脑辅助运算的原理和操作过程。阐明了计算机辅助运算在氧化铝调配中的作用。

一、生料浆调配的特点及计算机在调配中的应用

1.生料浆调配的特点。烧结法氧化铝生料浆的调配是一个理化过程。从氧化铝生产工艺来讲，调配不仅仅是几种物料的简单混合，它不但要保证氧化铝烧成过程的工艺要求，同时要使之在氧化铝生产过程中液量保持平衡。在以往的烧结法氧化铝生料浆调配过程中，大部分是根据烧结过程需要的指标N/AC/SH2O%等采用传统经验公式法进行简单配比计算。如果生料浆不合格，再磨制新的生料浆进行调配。很明显，这样的调配方法有很大的局限性，它只针对上述三个指标进行调配，不考虑其他指标，生料浆合格率低。如果生料浆不合格，再磨制新的生料浆，这样只会使不合格料浆越积越多，生料浆合格率极低。笔者的厂投产初期便遇到了上面的问题，不合格生料浆一度累计至2500m3，占据所有生料浆槽存容量的75%，生产流程堵塞，生产无法继续。迫于无奈，笔者所在厂的技术人员通过查阅资料，消化吸收了其他厂先进经验，成功实现了计算机辅助调配，生料浆一次调配合格率达到了95%以上。

2.电脑辅助运算的说明。由于生料浆组分复杂，参数众多，所以调配计算难度非常大，往往要解多个联立方程，解这样的方程组不仅费时费力往往还得不到满意的结果。如果采用传统的计算方法，便会使其他指标失控，对后续操作带来严重的影响，影响工艺指标完成和设备的常规运转。更严重的后果则是大量不合格料浆占据有限的槽存，生产无法连续。

现在我们可以利用EXCEL的函数功能进行数学建模，然后利用该软件的“规划求解”功能设定边界条件就可以很好的解决生料浆调配的运算问题。采用这种方法可在1～5min内求出所有预设参数，可以根据各个指标的上限、下限及槽存情况灵活地选择合理配方。使用这种方法简单快捷，反应全面且准确性高。此方法对化验结果的准确性要求较高。

二、电脑辅助运算的原理和操作

1.建立表格，构建数学模型。在EXCEL中输入化验数据，建立所求数据的数学模型，并在“规划求解”功能中设定所求数据的边界条件。如表1。

表1 数学模型

表1中“序号”右侧1#～7#分别代表各调配槽，各槽内生料浆化验数据手工录入。对预设参数建模数学建模区将自动生成函数。通过“规划求解”运算后，A（1）～A（7）下方分别对应的数值即为1#～7#取出进行调配料浆的体积，混合后料浆的指标亦在数学建模区自动生成。

2.“规划求解”的原理和使用。合格生料浆的指标是根据1#～7#取出料浆体积计算得出的，我们将引入一个重要的概念“规划求解”。我们对合格料浆所要求的指标并不是唯一值，而是在一定范围内波动。当我们N/A和C/S都取上限时可能有一种结果，都取下限或者一上一下呢？虽然这里会出现多种结果，但指标不仅只有N/A和C/S，也不会总取极值。很明显，要配出合格的料浆，各槽料浆的用量配比方法理论上有无穷种。如何从无穷的取样方法中找到我们合理有用的方案呢，“规划求解”要求我们完成3个步骤。

步骤一。取值，我们可以对各槽取用量或混合后各指标取值，一次只可选一个指标或槽取量。EXCEL为我们提供了3种取值方式，最大、最小、和自定。自定取值必须在边界条件内，不然会找不到有用的解（无解）。

步骤二。选择变量区域，我们要从各槽中取料，还要让混合后的料浆合格，我们选择变量就被锁定在各槽的取料量上。

步骤三。建立约束，即限定边界条件。我们把各个指标的合理波动范围和槽存作为约束条件，各槽的取料量应小于等于当前的槽存量同时不能为负数。约束条件越多、指标波动范围越小越容易找到唯一的解，同时灵活性降低出现无解的概率大增。约束条件适量、波动范围适中，排除掉理论成立但生产上不通的方案后还有多种选择的方案，如何选择视生产实际而定。

3.电脑实际操作。

（1）运行EXCEL，打开对应的文件，手工录入各槽料浆的化验数据和槽存量。

（2）从“工具”下拉菜单中运行“规划求解”选项，弹出对话框。

（3）如“步骤一”取值方法，我们根据生产需要对任一指标参数或槽取量取值。约束条件在数学建模过程中都已经提前设定，必要时可根据技术要求进行修改。

运行后出现三种情况，找到唯一解，收敛于一个值，找不到有用的解。如果找到唯一解其对应的指标必然符合要求，但我们要判断是不是理论上成立但生产中行不通的方案。收敛值可以用来判断趋势，类似于无限接近，也可以看做有效运算结果使用。当出现无解的时候我们可以再次使用“步骤一“，换一个参数或者用其他两种取值方式。

通过以上方法我们可以很容易地找到一组或几组合理的配方。但是受不合格生料浆自身的影响此方法不是万能的，如所有不合格生料浆的水分都大于40%，我们自然无法调配出水分小于38%的料浆。函数模型和“规划求解”的方法为我们解决生产问题提供了一个很好的办法，将大大提高生料浆调配合格率，提高我厂的生产效率。

三、结论

1.传统的经验公式由于参数少、精度低无法保证生产中各指标的精度。

2.计算机的普及和应用增强了基层技术人员的计算能力。

3.在生产中引入计算机辅助运算将大大提高生产数据的计算精度，提高生产效率。