氧化铝生产中实用测控技术的分析

杨 娟

（中铝山西铝业有限公司计控信息中心，河津 043304）

氧化铝是一种高硬度的化合物，常被用于制造耐火材料。伴随着我国电解铝、陶瓷、医药、机械等行业的飞速发展，市场对氧化铝的需求量将会不断增长。在氧化铝工业的生产过程中会产生很多难以妥善处理的副产品，一般采取将这些副产品添加到水泥原料中，这对环境的影响非常大。生产氧化铝的铝土矿是一种不可再生资源，为了努力实现氧化铝工业发展与资源充分利用，以及优化生态环境相统一，对氧化铝生产过程做好测控十分重要。

1 氧化铝的生产方法与工艺

目前氧化铝的生产方法主要有碱法、酸法、酸碱联合法、热法四种。所谓的碱法生产氧化铝，就是使用碱处理铝土矿以便得到铝酸钠溶液，然后把得到的铝酸钠溶液与赤泥分离，此后再进行净化处理操作，经过前几步工序会得到的氢氧化铝与碱液，再经过分离、洗涤与焙烧等工序就可以得到最终产品氧化铝，目前工业上几乎全部采用碱法生产氧化铝。酸法生产氧化铝就是用无机酸处理铝矿石得到含铝盐溶液，然后用碱中和盐溶液使铝成氢氧化铝析出，然后焙烧氢氧化铝或各种铝盐的水合物晶体便得到氧化铝。酸碱联合法的实质是酸法除硅与碱法除铁的结合。热法实际上是将矿石里杂质还原，由于得到的物质密度不相同，氧化铝的密度小会上浮上升到上部，因此不同的物质分离得到氧化铝渣，这之后再用碱法进行处理进而提取就可以得到氧化铝。

在氧化铝生产工艺上，目前主要是拜耳法生产氧化铝、烧结法生产氧化铝两种，其中拜耳法因具有流程简单、作业方便、能量消耗低、产品质量好等优点而被广泛采用。拜耳法的工序主要包括原矿浆制备、高压溶出、赤泥分离与洗涤、晶种分解、氢氧化铝分离与洗涤、氢氧化铝焙烧。

2 氧化铝生产中的测控技术

氧化铝生产业作为众多工业生产的一种，为了生产过程中既节省资源又安全，必须做好生产过程的测控工作。在工业4.0的时代潮流中，根据我国工信部制定和发布的智能制造装备产业发展路线图规划，智能制造装备的发展重点突出表现在两个方面。一是九种核心智能技术，分别是新型传感、协同系统、功能安全、健康维护与故障诊断、模块化与嵌入式控制系统、先进控制及优化、高可靠实时通信网络、特种工艺与精密制造、识别技术等等。二是八类重要的智能测控装置及部件，它们包括传感器系统、伺服控制机构、精密传动装置、智能控制系统现场总线、智能仪表、精密仪器、机器人技术、液气密元件及系统。综合考虑氧化铝生产过程中设备特性以及操作环境等，氧化铝生产的测控技术主要有自控仪表与传感器技术、电气控制技术、PLC 技术、自动调节技术、计算机及网络维护技术等。

在氧化铝的生产过程中，会使用到许多的自控仪表设备。这包括温度仪表、压力仪表、物位仪表、流量仪表及一些过程分析仪表等。由于氧化铝生产过程会使用大量的强碱性的溶液，并且生产过程需要比较严谨的控制好生产温度、进料速度等，因此通过传感器的启用以及自控仪表的数据显示能够很好地辅助生产人员判断生产过程是否符合规定要求，确保生产的氧化铝具有较好的质量，同时减少资源浪费等情况的发生。

氧化铝生产过程中涉及到大量的电气设备，做好这些电气设备的观测，通过具体的数据来保障生产具有更高效的可靠性。电气控制面向的是各种使用电动机作为牵引动力的传动装置和由其组成的电气控制系统，它以实现生产过程自动化为最终目的。电气控制的核心是电气控制系统，该系统是由许多控制电器与连接线所组成，它可以实现对生产机械设备进行电气控制。电气控制是工业生产自动化的核心组成，电气控制常用的低压控制有配电电器（刀开关、转换开关、空气断路器和熔断器等）和控制电器（接触器、起动器和各种控制继电器等）两种。

在氧化铝生产过程中，会涉及到许多精细而且连贯性的操作，这是纯手工操作所不能实现的，因此采用PLC 技术即可编程逻辑控制器技术。PLC 技术的关键是能够存储特定程序的存储器，通过执行一定的逻辑运算，配合使用数字式或模拟式的输入、输出接口，控制氧化铝生产过程，PLC 技术的使用极大地简化了生产参与人员的操作并提供了有效的数据参考。PLC 技术克服了传统继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低等诸多缺点，充分利用微处理器的特性，使得生产测控设备轻便化的同时实现了电气操作维修人员操作习惯与简单便捷的融合，PLC 的使用使得数据显示不在仅仅是数字，而是更加直观有效的图标，为操作人员提供了更有价值的参考信息。

自动调节技术可以通过氧化铝生产过程中的实时生产数据收集计算来进一步控制生产过程，使得氧化铝生产输出量与与期望值保持一致，该技术涉及到控制器、传感器以及执行器三个部分。在氧化铝生产过程中的大量传感器如温度传感器、压力传感器、流量传感器等将生产过程中的实时数据采集并反馈给控制系统，控制系统经过数据计算，如果发生生产过程及输出与期望值不匹配的情况时，控制器会向执行器发出指令来自动调节氧化铝的生产过程，这一过程可以极大地解放了工人的双手，极大地提高了生产效率。

由于现代工业技术飞速发展，氧化铝的生产过程更多的是采用高集成化的设备配备许多自动化系统进行，而这些信息化的设备及系统不可避免的要涉及到大量的计算机以及网络的使用，因此计算机维护与网络技术已经成为氧化铝生产测控过程中的一大组成部分，这也对现代生产造作人员提出了相应的要求。

伴随着时代的发展，氧化铝的生产过程不再单纯地是一个化工生产过程，其生产所涉及到的技术内容越来越广泛，在未来可能会有更多的技术融入到其中，以便实现更加高效安全、节约环保的生产。