在線自動化檢測系統(tǒng)在拜耳法生產氧化鋁中的應用

詹海英，王 濤

（山東淄博中鋁山東分公司，山東 淄博 255051）

第二氧化鋁廠是我國第一家使用進口三水鋁土礦采用低溫拜耳法生產氧化鋁的企業(yè)，氧化鋁生產流程具有流程長、工序多、連續(xù)性強的特點，這些特點使氧化鋁生產過程的控制水平遠落后其他行業(yè)的控制水平。初期該廠主要使用的礦石主要是印尼生產的鋁土礦[1]。我們通過大量的研究和實驗，在配料、溶出單元實施智能化控制，對溶出液ak和調配液NK實行在線監(jiān)測，通過優(yōu)化配料控制系統(tǒng)，支撐配料自動精準調節(jié)，促進溶出高效穩(wěn)定運行，提高全流程的工藝自動測水平和智能化控制水平，實現了指標的優(yōu)化，增強了企業(yè)的盈利能力[2]。

1 在線控制系統(tǒng)在配料指標實施的現狀

氧化鋁生產需要一個穩(wěn)定的原料供應系統(tǒng)，鋁土礦和調配液等原料成分和特性的波動會對后續(xù)工序造成較大影響，造成工藝指標惡化、生產操作困難、生產流程不暢。因此原料磨制是拜耳法生產氧化鋁的關鍵環(huán)節(jié)之一，它起著承上啟下的作用。在溶出過程有兩個重要指標：一是生產過程操作穩(wěn)定化，以便獲得赤泥A/S較低，溶出液有較高的溶出效果；二是溶出生產過程的最佳化，以便最大限度的降低生產成本，尤其是溶出過程的熱耗[3]。為此溶出液ak和溶出率作為拜耳法生產氧化鋁關鍵性指標，作為“龍頭”指標，其穩(wěn)定性直接影響拜耳工藝流程的生產經濟性及產品質量穩(wěn)定性。

首先，溶出液ak控制過高造成系統(tǒng)循環(huán)效率降低，物料流量增大，固定加工費用升高。1kg循環(huán)效率影響氧化鋁成本約為3元左右。第二，溶出液ak過低，礦石溶出不充分跑生料，造成礦石消耗升高。第三，溶出ak對于分解系統(tǒng)分解率的控制及產品質量起到至關重要作用。低分解原液ak可為分解系統(tǒng)提供較高的分解動力，有利于分解率的提高；穩(wěn)定的分解原液ak是產品粒度穩(wěn)定控制的先決條件。

目前，由于氧化鋁生產過程溶出液等溶液中的化學成分分析主要是人工分析樣品，從樣品取回到分析出結果需3小時左右，導致調整的滯后，給ak的穩(wěn)定控制帶來較大被動。基于此，為提高溶出ak穩(wěn)定性，有必要開展ak、及調配液NK濃度的在線分析，實現實時監(jiān)控溶液ak變化，隨時進行調控。有利于提高ak合格率，降低系統(tǒng)損失。

2 在線控制系統(tǒng)在配料指標具體實施內容

在氧化鋁配料、溶出工序生產過程中主要關鍵指標是調配液NK和溶出ak這兩個關鍵指標，我們通過調研和實驗對比在拜耳法生產氧化鋁流程中低溫溶出條件下，主要實施了以下在線檢測：

（1）在蒸發(fā)母液槽出料泵處安裝NK在線分析儀，對蒸發(fā)母液NK指標實施在線監(jiān)控，從而實現對蒸發(fā)原液、蒸發(fā)母液和液堿等物料的自動調配，通過即時數據的輸出，使循環(huán)母液NK指標能夠更準確的調配好，進一步降低循環(huán)母液指標波動頻率和范圍，確保摻配NK指標滿足生產需要，穩(wěn)定配料中溶液的成份。

圖1 礦磨系統(tǒng)流程圖

（2）在溶出保溫管末罐處安裝ak在線分析儀對溶出液成份進行在線檢測，該數據以電導率形式輸出，通過對一段時間電導率和分析ak數據擬合確定最佳系數比，通過在線監(jiān)測電導率的信號輸出，結合生產經驗，對生產液固比進行調整，達到對溶出液ak的控制。

（3）在實驗室模擬生產過程，對進廠礦石進行溶出試驗，通過對礦石和調配液4種不同液固比摻配，分別作溶出試驗，通過實驗室溶出數據，確定最佳液固比控制參數。

3 在線控制系統(tǒng)在配料工序實施后主要效果

1、通過調配液NK和溶出液ak指標的在線監(jiān)測，縮短了職工調控生產的時間，可以根據生產原料的變化迅速調整，及時扭轉指標，消除了因分析時間長帶來的負面影響，實現了磨礦系統(tǒng)智能化配料，提高氧化鋁生產工藝的智能化水平，支撐配料自動精準調節(jié)，促進溶出高效穩(wěn)定運行。溶出液ak合格率提高至95%。

（1）2018年初，ak在線分析儀成功在原料、溶出工序應用，溶出ak合格率比使用前提升了23.58%。原來0.1的范圍合格率89%，現在0.03的范圍合格率95%。

圖2 ak在線分析數據與化驗室對比折線圖

（2）2018年下半年，NK在線分析儀成功在蒸發(fā)工序應用，并實現了調配液NK值的自動調控，調配液合格率比使用前提升了4.53%。

圖3 NK在線分析儀參數顯示界面

2、效益測算。經測算通過溶出在線系統(tǒng)的實施，溶出液ak合格率的到明顯的上升，由71.42%提高至95%，由提高ak合格率使得循環(huán)效率得到明顯提高，計算效益為318.46萬元/年；減少ak低跑可提高效益198.5萬元/年。

4 結語

在氧化鋁生產中如何實驗穩(wěn)產高產，龍頭流程配料指標的穩(wěn)定尤為重要，本文通過調配液NK和溶出液ak指標的在線監(jiān)測，縮短了職工調控生產的時間，實現了磨礦系統(tǒng)智能化配料，提高氧化鋁生產工藝的智能化水平，為氧化鋁生產高效穩(wěn)產提供了保障。