河南神火集團香江佛光實業(yè)有限公司 陳陽 韓建鋒

燒結法氧化鋁生料漿調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

在氧化鋁生產過程中，生料漿的調配是整個生產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，直接關系到熟料質量的好壞，而熟料的成分和質量對整個工藝的技術經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，筆者描述了燒結法氧化鋁調配過程中的特點及計算機在調配過程中的應用。簡述了舊有經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配中的作用。

一、生料漿調配的特點及計算機在調配中的應用

1.生料漿調配的特點。燒結法氧化鋁生料漿的調配是一個理化過程。從氧化鋁生產工藝來講，調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過程中液量保持平衡。在以往的燒結法氧化鋁生料漿調配過程中，大部分是根據(jù)燒結過程需要的指標N/AC/SH2O%等采用傳統(tǒng)經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配。很明顯，這樣的調配方法有很大的局限性，它只針對上述三個指標進行調配，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%，生產流程堵塞，生產無法繼續(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驗，成功實現(xiàn)了計算機輔助調配，生料漿一次調配合格率達到了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。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配的運算問題。采用這種方法可在1～5min內求出所有預設參數(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1#～7#分別代表各調配槽，各槽內生料漿化驗數(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，而是在一定范圍內波動。當我們N/A和C/S都取上限時可能有一種結果，都取下限或者一上一下呢？雖然這里會出現(xiàn)多種結果，但指標不僅只有N/A和C/S，也不會總取極值。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，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上不通的方案后還有多種選擇的方案，如何選擇視生產實際而定。

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問題提供了一個很好的辦法，將大大提高生料漿調配合格率，提高我廠的生產效率。

三、結論

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

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