氧化鋁生產(chǎn)中實(shí)用測控技術(shù)的分析

楊 娟

（中鋁山西鋁業(yè)有限公司計(jì)控信息中心，河津 043304）

氧化鋁是一種高硬度的化合物，常被用于制造耐火材料。伴隨著我國電解鋁、陶瓷、醫(yī)藥、機(jī)械等行業(yè)的飛速發(fā)展，市場對氧化鋁的需求量將會不斷增長。在氧化鋁工業(yè)的生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生很多難以妥善處理的副產(chǎn)品，一般采取將這些副產(chǎn)品添加到水泥原料中，這對環(huán)境的影響非常大。生產(chǎn)氧化鋁的鋁土礦是一種不可再生資源，為了努力實(shí)現(xiàn)氧化鋁工業(yè)發(fā)展與資源充分利用，以及優(yōu)化生態(tài)環(huán)境相統(tǒng)一，對氧化鋁生產(chǎn)過程做好測控十分重要。

1 氧化鋁的生產(chǎn)方法與工藝

目前氧化鋁的生產(chǎn)方法主要有堿法、酸法、酸堿聯(lián)合法、熱法四種。所謂的堿法生產(chǎn)氧化鋁，就是使用堿處理鋁土礦以便得到鋁酸鈉溶液，然后把得到的鋁酸鈉溶液與赤泥分離，此后再進(jìn)行凈化處理操作，經(jīng)過前幾步工序會得到的氫氧化鋁與堿液，再經(jīng)過分離、洗滌與焙燒等工序就可以得到最終產(chǎn)品氧化鋁，目前工業(yè)上幾乎全部采用堿法生產(chǎn)氧化鋁。酸法生產(chǎn)氧化鋁就是用無機(jī)酸處理鋁礦石得到含鋁鹽溶液，然后用堿中和鹽溶液使鋁成氫氧化鋁析出，然后焙燒氫氧化鋁或各種鋁鹽的水合物晶體便得到氧化鋁。酸堿聯(lián)合法的實(shí)質(zhì)是酸法除硅與堿法除鐵的結(jié)合。熱法實(shí)際上是將礦石里雜質(zhì)還原，由于得到的物質(zhì)密度不相同，氧化鋁的密度小會上浮上升到上部，因此不同的物質(zhì)分離得到氧化鋁渣，這之后再用堿法進(jìn)行處理進(jìn)而提取就可以得到氧化鋁。

在氧化鋁生產(chǎn)工藝上，目前主要是拜耳法生產(chǎn)氧化鋁、燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁兩種，其中拜耳法因具有流程簡單、作業(yè)方便、能量消耗低、產(chǎn)品質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用。拜耳法的工序主要包括原礦漿制備、高壓溶出、赤泥分離與洗滌、晶種分解、氫氧化鋁分離與洗滌、氫氧化鋁焙燒。

2 氧化鋁生產(chǎn)中的測控技術(shù)

氧化鋁生產(chǎn)業(yè)作為眾多工業(yè)生產(chǎn)的一種，為了生產(chǎn)過程中既節(jié)省資源又安全，必須做好生產(chǎn)過程的測控工作。在工業(yè)4.0的時(shí)代潮流中，根據(jù)我國工信部制定和發(fā)布的智能制造裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖規(guī)劃，智能制造裝備的發(fā)展重點(diǎn)突出表現(xiàn)在兩個方面。一是九種核心智能技術(shù)，分別是新型傳感、協(xié)同系統(tǒng)、功能安全、健康維護(hù)與故障診斷、模塊化與嵌入式控制系統(tǒng)、先進(jìn)控制及優(yōu)化、高可靠實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)、特種工藝與精密制造、識別技術(shù)等等。二是八類重要的智能測控裝置及部件，它們包括傳感器系統(tǒng)、伺服控制機(jī)構(gòu)、精密傳動裝置、智能控制系統(tǒng)現(xiàn)場總線、智能儀表、精密儀器、機(jī)器人技術(shù)、液氣密元件及系統(tǒng)。綜合考慮氧化鋁生產(chǎn)過程中設(shè)備特性以及操作環(huán)境等，氧化鋁生產(chǎn)的測控技術(shù)主要有自控儀表與傳感器技術(shù)、電氣控制技術(shù)、PLC 技術(shù)、自動調(diào)節(jié)技術(shù)、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)維護(hù)技術(shù)等。

在氧化鋁的生產(chǎn)過程中，會使用到許多的自控儀表設(shè)備。這包括溫度儀表、壓力儀表、物位儀表、流量儀表及一些過程分析儀表等。由于氧化鋁生產(chǎn)過程會使用大量的強(qiáng)堿性的溶液，并且生產(chǎn)過程需要比較嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目刂坪蒙a(chǎn)溫度、進(jìn)料速度等，因此通過傳感器的啟用以及自控儀表的數(shù)據(jù)顯示能夠很好地輔助生產(chǎn)人員判斷生產(chǎn)過程是否符合規(guī)定要求，確保生產(chǎn)的氧化鋁具有較好的質(zhì)量，同時(shí)減少資源浪費(fèi)等情況的發(fā)生。

氧化鋁生產(chǎn)過程中涉及到大量的電氣設(shè)備，做好這些電氣設(shè)備的觀測，通過具體的數(shù)據(jù)來保障生產(chǎn)具有更高效的可靠性。電氣控制面向的是各種使用電動機(jī)作為牽引動力的傳動裝置和由其組成的電氣控制系統(tǒng)，它以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化為最終目的。電氣控制的核心是電氣控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)是由許多控制電器與連接線所組成，它可以實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行電氣控制。電氣控制是工業(yè)生產(chǎn)自動化的核心組成，電氣控制常用的低壓控制有配電電器（刀開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、空氣斷路器和熔斷器等）和控制電器（接觸器、起動器和各種控制繼電器等）兩種。

在氧化鋁生產(chǎn)過程中，會涉及到許多精細(xì)而且連貫性的操作，這是純手工操作所不能實(shí)現(xiàn)的，因此采用PLC 技術(shù)即可編程邏輯控制器技術(shù)。PLC 技術(shù)的關(guān)鍵是能夠存儲特定程序的存儲器，通過執(zhí)行一定的邏輯運(yùn)算，配合使用數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制氧化鋁生產(chǎn)過程，PLC 技術(shù)的使用極大地簡化了生產(chǎn)參與人員的操作并提供了有效的數(shù)據(jù)參考。PLC 技術(shù)克服了傳統(tǒng)繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低等諸多缺點(diǎn)，充分利用微處理器的特性，使得生產(chǎn)測控設(shè)備輕便化的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了電氣操作維修人員操作習(xí)慣與簡單便捷的融合，PLC 的使用使得數(shù)據(jù)顯示不在僅僅是數(shù)字，而是更加直觀有效的圖標(biāo)，為操作人員提供了更有價(jià)值的參考信息。

自動調(diào)節(jié)技術(shù)可以通過氧化鋁生產(chǎn)過程中的實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)收集計(jì)算來進(jìn)一步控制生產(chǎn)過程，使得氧化鋁生產(chǎn)輸出量與與期望值保持一致，該技術(shù)涉及到控制器、傳感器以及執(zhí)行器三個部分。在氧化鋁生產(chǎn)過程中的大量傳感器如溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器等將生產(chǎn)過程中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集并反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)經(jīng)過數(shù)據(jù)計(jì)算，如果發(fā)生生產(chǎn)過程及輸出與期望值不匹配的情況時(shí)，控制器會向執(zhí)行器發(fā)出指令來自動調(diào)節(jié)氧化鋁的生產(chǎn)過程，這一過程可以極大地解放了工人的雙手，極大地提高了生產(chǎn)效率。

由于現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)飛速發(fā)展，氧化鋁的生產(chǎn)過程更多的是采用高集成化的設(shè)備配備許多自動化系統(tǒng)進(jìn)行，而這些信息化的設(shè)備及系統(tǒng)不可避免的要涉及到大量的計(jì)算機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)的使用，因此計(jì)算機(jī)維護(hù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)成為氧化鋁生產(chǎn)測控過程中的一大組成部分，這也對現(xiàn)代生產(chǎn)造作人員提出了相應(yīng)的要求。

伴隨著時(shí)代的發(fā)展，氧化鋁的生產(chǎn)過程不再單純地是一個化工生產(chǎn)過程，其生產(chǎn)所涉及到的技術(shù)內(nèi)容越來越廣泛，在未來可能會有更多的技術(shù)融入到其中，以便實(shí)現(xiàn)更加高效安全、節(jié)約環(huán)保的生產(chǎn)。