УДК 669.711:519.688

АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ ДОЗИРОВАНИЕМ ГЛИНОЗЕМА В ПРОИЗВОДСТВЕ АЛЮМИНИЯ

Петров Павел Андреевич
Национальный минерально-сырьевой университет «Горный» (Горный университет)
кандидат технических наук, доцент кафедры автоматизации технологических процессов и производств

Аннотация
Статья посвящена разработке программных средств управления процессом дозирования глинозема в производстве алюминия с использованием технологии дискретного питания с учетом скорости растворения глинозема в расплаве. Предложенные программные решения позволяют контролировать технологический процесс на основе замеров параметров высокотемпературного электролиза, производимых изолированными многофункциональными питателями.

Ключевые слова: алгоритм, алюминий, глинозем, дискретное питание, программа, растворение, электролиз


THE CONTROL ALGORITHM BY DOSING ALUMINA IN ALUMINUM PRODUCTION

Petrov Pavel Andreevich
National Mineral Resources University (Mining University)
PhD in Engineering Science, Assistant Professor of the Automation of Technological Processes and Productions Department

Abstract
The article is devoted to the software tools for process control of dosing of alumina in aluminum production with technology of discrete point-feeding, taking into account the dissolution rate of alumina in the melt are developed. The proposed software solutions allow to monitor technological process based on measurements of high-temperature electrolysis parameters produced isolated multifunctional feeder.

Keywords: algorithm, alumina, aluminum, discrete feeding, dissolution, electrolysis, program


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Петров П.А. Алгоритм управления дозированием глинозема в производстве алюминия // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 5. Ч. 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/05/34966 (дата обращения: 04.06.2017).

Обеспечение высоких технико-экономических показателей электролиза неразрывно связано с поддержанием оптимального состава электролита, в первую очередь с содержанием в нем растворенного глинозема. Поддержание концентрации глинозема в оптимальных границах при питании, обеспечивающем полное растворение глинозема, позволяет снизить вероятность возникновения анодных эффектов и, следовательно, резко снизить расход электроэнергии.

Результаты исследований [1] показывают, что в большинстве случаев растворение глинозема в электролите сопровождается образованием агломерата, который тонет в электролите и при определенных условиях может проходить через слой металла и образовывать осадки. Подобные явления приводят к ухудшению энергетических и экологических показателей процесса электролиза.

Для повышения качества управления в производстве алюминия помимо стандартных точек системы автоматического питания глиноземом (АПГ) необходимо устанавливать дополнительно так называемый многофункциональный питатель, позволяющий измерять параметры процесса, сравнивать их с граничными значениями и контролировать на основе этих данных дозирование материалов в расплав электролита [2]. По глубине опускания штока пробойника и началу контакта «пробойник-электролит» возможно определить уровень расплава в ванне. Уровень металла определяется через величину напряжения в пространстве анод-катод. При помощи пневмоустройства, встроенного в пробойник, можно измерять температуру электролита и концентрацию глинозема.

Управление алюминиевым электролизером при помощи многофункциональных манипуляторов имеет основные преимущества: непрерывный автоматический мониторинг технологической ситуации; быстрое реагирование при отклонении режимов; управление оборудованием в заданных пределах параметров; дискретное питание с учетом текущей ситуации; отсутствие ручных измерений.

Таблица 1 – Математические модели скорости растворения глинозема

№ п/п

Математическая модель зависимости скорости растворения

1

Криолитовое отношение

для КО=1,4-2,1

y = 5,142x2 – 13,82x + 10,18

для КО= 2,1-2,4

y = 4,166x – 8

2

Концентрации оксида алюминия

для КО=2,2

y = 2,269х2–26,57х+89,45

для КО=2,5

y = 1,257х2–19,06х+95,92

3

Концентрации оксида алюминия (0-11)% масс

для перегрева 7,5 С

y = -23,8ln (x) +43,98

для перегрева 15 С

y = -31,1ln (x) +69,27

для перегрева 30 С

y = -42,9ln (x) + 85,38

4

Содержание фтора в глиноземе (0-2,5)% масс

при скорости движения электролита 0-5 см/с

y = 0,008x2 – 0,022x + 0,049

при скорости движения электролита 5-15 см/с

y = 0,140x2 – 0,196x + 0,149

при скорости движения электролита 15-24 см/с

y = 0,173x2 – 0,204x + 0,223

Основные математические модели влияния параметров процесса электролиза на скорость растворения глинозема в электролите [3], используемые в программе, получены по результатам экспериментов, проведенных в Горном университете, а также по литературным данным отечественных и иностранных источников, представлены в таблице 1. Эти зависимости были положены в основу алгоритмов программы для ЭВМ «Дискретное питание алюминиевого электролизера фторированным глиноземом». Программа предназначена для выработки рекомендаций по ведению технологического процесса в заданных пределах технологических параметров с помощью многофункциональных питателей.

В программе для ЭВМ применен алгоритм независимой работы пробойников системы АПГ. Программа позволяет определить скорость растворения глинозема в канале питания с учетом скорости циркуляции электролита, содержании фтора в глиноземе, свойств глинозема. При изменении свойств расплава в канале осуществляется корректировка циклов питания.

Информационная база для контроля технологических параметров создается после отбора проб электролита и при замерах с помощью разработанного специального устройства для отбора проб [4]. Для определения значения величин используется способ контроля технологических параметров электролита алюминиевого электролизера, который заключается в сравнении текущего замера электрических показателей со значениями, полученными после отбора химических проб в матрице. Программа позволяет визуализировать процесс питания электролизера (рисунок 1).

Рисунок 1 – Визуализация работы системы АПГ

Программа разработана на языке программирования C#. На данную разработку получено свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2012614704 [5].

Разработанное программное обеспечение обеспечивает:

– расчет необходимой величины порции глинозема и частоты питания в зависимости от значений параметров электролиза и свойств глинозема для каждого канала питания;

– определение скорости растворения глинозема при изменении скорости движения электролита и содержания фтора в глиноземе;

– запись, хранение в базе данных расчетных параметров электролиза криолитоглиноземных расплавов, свойств глинозема и сравнение с экспериментально определенными значениями параметров процесса.

Алгоритмы программы позволяют проводить питание электролизных ванн без возникновения осадков на подине при близкой к теоретической загрузке глинозема, что дает возможность повысить эффективность производства алюминия.


Библиографический список
  1. Исаева Л.А., Поляков П.В. Глинозем в производстве алюминия электролизом. К.: ОАО «БАЗ». 2000. 199 с.
  2. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2011615779. Программа управления алюминиевым электролизером по граничным значениям технологических параметров / П.А. Петров, И.Н. Белоглазов, В.Ю. Бажин, А.В. Лупенков, А.А. Власов. Опубл. 22.07.2011. Бюл. изобр.
  3. Власов А.А., Сизяков В.М., Бажин В.Ю., Фещенко Р.Ю., Шарипов Д.Д. Технологические особенности растворения глинозема в электролитах мощных алюминиевых электролизеров // Цветные металлы – 2011. Красноярск: ООО «Версо», 2011. – С. 159–167.
  4. Патент РФ №2011116273. Способ контроля технологических параметров / В.Ю. Бажин, А.А. Власов, А.В. Лупенков, Р.Ю. Фещенко. Опубл. 25.04.2011. Бюл. изобр.
  5. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2012614704. Дискретное питание алюминиевого электролизера фторированным глиноземом / П.А. Петров, А.А. Власов, Я.Н. Выходцев, В.Ю. Бажин. Опубл. 25.05.2012. Бюл. изобр.


Все статьи автора «Петров Павел Андреевич»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: