摘　要：闡述了實際生產(chǎn)中鋁電解溫度及分子比之間的高度相關(guān)性關(guān)系，并根據(jù)這種相關(guān)性建立了穩(wěn)定的氟化鋁添加控制表，利用我公司鋁電解自動控制系統(tǒng)中的相關(guān)模型實現(xiàn)鋁電解溫度及分子比的有效控制，取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：鋁電解，自動控制，鋁電解溫度，分子比，控制模式

　　現(xiàn)代鋁電解工業(yè)的工藝制度正由"四低一高"(低氧化鋁濃度，低溫，低分子比，低效應(yīng)系數(shù)，高槽電壓)朝著更高的方向發(fā)展，即在"四低"的基礎(chǔ)上實現(xiàn)低槽電壓和低鋁水平生產(chǎn)，已經(jīng)取得了相當(dāng)?shù)某尚?，這一過程中鋁電解槽的溫度和分子比的日?？刂骑@得十分重要。

　　一、控制思想：

　　眾所周知，工業(yè)電解質(zhì)隨著分子比的降低，電解質(zhì)的熔點和電解溫度相應(yīng)降低，生產(chǎn)實踐證明 電解溫度與分子比之間有高度的相關(guān)性。在其它條件基本不變的情況下，我們通過分析大量數(shù)據(jù)得到槽溫和分子比之間的相關(guān)系數(shù)為0.89，由于這種高度相關(guān)性，使我們可能通過用添加氟化鋁的方法控制電解溫度和分子比。由此進行了一元回歸計算，得出我公司114.5KA系列槽溫與分子比之間的關(guān)系式為：

　　T=65CR+812

　　經(jīng)驗證，全系列90%以上槽子的溫度和分子比與此式吻合得很好。當(dāng)然，槽溫還主要和槽電壓VS(設(shè)定電壓)有關(guān)，且槽電壓VS和分子比CR之間有對應(yīng)的關(guān)系式，我公司的鋁電解自動控制系統(tǒng)的槽溫及分子比控制模式是建立在槽壓VS基本不變，效應(yīng)系數(shù)和波動系數(shù)控制良好的基礎(chǔ)上的，即通過控制氟化鋁的添加量來控制分子比，從而達到控制電解溫度的目的。

　　二、溫度及分子比控制模式

　　2.1控制表的建立：根據(jù)工藝控制目標(biāo)和槽溫與分子比之間的關(guān)系式、氟化鋁料箱及定容下料器的容量，制定如下氟化鋁添加量控制表：

溫度(℃)
 分子比
 基礎(chǔ)加料量(次)
 額外添加量(次)<2.1
 分子比過低，加堿調(diào)節(jié)
 冷槽<950分子比或槽壓過低
 熱槽>980分子比或槽壓過高，或者鋁水平過低
 
950-960
 >=2.3
 20
 0
 2.30
 20
 5
 
950-960
 2.1-2.3
 0
 0
 2.31
 20
 10
 
960-980
 <2.30
 0
 0
 2.32
 20
 15
 
 
  
  
  
 2.33
 20
 20
 
 
  
  
  
 2.34
 20
 25
 
 
  
  
  
 2.35
 20
 30
 
 
  
  
  
 2.36
 20
 35

2.37
20
40

2.38
20
45

2.39
20
50

2.40
20
55

2.41
20
;60

2.42
20
65

2.43
20
70

2.44
20
75

2.45
20
80

2.45
20
80
根據(jù)此表我們可以確定氟化鋁的基礎(chǔ)加料量和額外添加量，從而達到通過控制氟化鋁的加料量來控制分子比及槽溫的目的。這要求每天測量一次槽溫，每周分析1-2次分子比。由上表可見，我們的工藝控制目標(biāo)是：溫度950℃-960℃，分子比2.1-2.3。如果分子比分析頻度達不到的此要求，我們也可以直接根據(jù)溫度反算分子比，因為二者具有高度的相關(guān)性，通過分子比決定ALF3添加與通過溫度測量法結(jié)果來決定ALF3的添加量等效的[3]。

2.2實施步驟：
    1)由電解車間和中心化驗室分別向計算機中心提供當(dāng)日每臺槽的槽溫和分子比，計算機中心值班人員將其在上位機上輸入(當(dāng)然也可以由車間一線人員在車間X終端上輸入)。
2)車間技術(shù)人員(在X終端上)或工藝工程師(在上位機上)根據(jù)氟化鋁添加量控制表確定當(dāng)日的氟化鋁的基礎(chǔ)加料量和額外添加量。如下表所示：
槽號N-add  N-bas R-0 R-1 R-2 R-3 T-0 T-1  T-2  T-3  ALF3-1  ALF3-2  ALF3-3
101 0 0 2.18       2.42  956  962  970  971  20  50  85
10 10 20 2.31      2.15  957  962  956  953  20
表中：N-add，N-bas分別代表今天氟化鋁的額外添加次數(shù)和基礎(chǔ)添加次數(shù)。
R-0，R-1,R-2,R-3分別代表今天，昨天，前天和大前天的分子比。
T-0，T-1,T-2,T-3分別代表今天，昨天，前天和大前天的槽溫。
ALF3-1，ALF3-2，ALF3-3分別代表昨天，前天和大前天的氟化鋁的加料次數(shù)。 
上表為控制系統(tǒng)中氟化鋁添加的顯示表，它將最近四天的槽溫，分子比，和氟化鋁的加料次數(shù)同時列出，是為了讓修改者能清楚地看到這幾天的槽溫，分子比和氟化鋁的變化規(guī)律以及控制效果。從上表可見，101號槽經(jīng)過3天共計155次加料之后，分子比由2.42降低為2.18，溫度由917℃降低為956℃，達到了我們的控制目標(biāo)，暫不需要再添加氟化鋁，那么當(dāng)日其氟化鋁的基礎(chǔ)加料次數(shù)和額外加料次數(shù)均為0。而102號槽溫度和分子比分別由從大前天的953℃和2.15上升為今天的967℃和2.31，已經(jīng)偏離了控制目標(biāo)區(qū)域，應(yīng)該依照控制表予以糾正，所以其當(dāng)日氟化鋁的基礎(chǔ)加料次數(shù)和額外加料次分別為20和10次。
從上表還可見101和102號槽所在的區(qū)昨天和前天沒有取樣進行分子比分析，這種情況下可根據(jù)公式T=65CR+812反算分子比。如果槽溫與前一天相差很大，要具體情況具體對待，如果是測溫前不久發(fā)生過效應(yīng)，當(dāng)日氟化鋁的基礎(chǔ)加料量和額外添加量慶與前一天相同，待第二天測溫后再調(diào)整；如果原因是兩水平失調(diào)，那么應(yīng)及時調(diào)整兩水平至正常。
3)定時和不定時地向槽上部氟化鹽料箱加料。定時加料：專用小車每4天對所有槽上部氟化鹽料箱加料；不定時加料：對氟化鹽消耗比較快的特殊槽，依據(jù)其容量和消耗速度，在剩余量為10%之前補滿。即保證氟化鹽料箱中時刻有料。

三、控制效果
通過一段時間的運行，該控制模型的控制效果明顯，全車間100臺電解槽中90%槽溫和分子比在良好的控制目標(biāo)范圍以內(nèi)之中，實現(xiàn)了對電解槽穩(wěn)定生產(chǎn)的粗放控制向精細控制的轉(zhuǎn)變，取得了良好的技術(shù)指標(biāo)，具體情況見下表：
溫度變化范圍  分子比變化范圍  電流效率  效應(yīng)系數(shù)  噸鋁氟化鋁消耗  噸鋁交流電耗
運行前935-985℃  1.9-2.6          90%  0.6-0.7個/槽.日   75公斤       14730kw.h
運行后950-960℃  2.1-2.3       92.50%   0.2-0.3個/槽.日   30公斤      14100W.h

四、結(jié)論
1)鋁電解槽溫和分子比的穩(wěn)定是電解平穩(wěn)高效運行的重要前提。通過專門制定氟化鋁添加來控制槽溫和分子比是可行的，也是非常有效的。
2)在自動控制系統(tǒng)沒有該模式和氟化鹽料箱及下料機構(gòu)的情況下可以依照控制表指示量進行手工添加，效果也不錯。
3)該模式應(yīng)用可以大幅提高鋁電解的穩(wěn)定性和技術(shù)指標(biāo)。
4)該分子比控制槽式較簡單但很實用，它是建立在槽況穩(wěn)定的基礎(chǔ)上的，要真正實現(xiàn)分子比和槽溫自動化最優(yōu)控制，需要將此模式(塊)與槽況診斷專家系統(tǒng)結(jié)合起來[5]，這正是我們所努力的方向。

參考文獻：
1、殷 符，李鴻鵬等，大型預(yù)焙槽技術(shù)管理淺談，輕金屬。1998，NO.9，P24
2、邱竹賢，鋁電解原理與應(yīng)用。中國礦業(yè)大學(xué)出版社
3、(加鋁)Paul&nbsp;Desclx根據(jù)溫度測量結(jié)果添加ALF3&nbsp;.《Light  Inetals  1987》
4、周鐵托，洪建中等，輕金屬。1999，NO.10，P30
5、邊友良等，鋁電解分子比控制技術(shù)的研究進展?！遁p金屬》2000,NO.5