基于Adaboost-PSO-SVM的铝电解槽健康状态诊断方法研究

针对铝电解槽在铝电解生产过程中故障频发的问题,提出了一种基于支持向量机(support vector machine,SVM)的铝电解槽健康状态诊断模型,考虑传统的支持向量机只能适用于二分类问题,采用自适应推进算法(adaptive boosting,Adaboost)将支持向量机的二分类问题转化为多分类问题用于求解铝电解槽健康状态诊断问题,充分考虑了子模型的权重,强化了模型的适用性。并利用粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)对其超参数寻优,提高模型的预测精度。实验结果表明,提出的铝电解槽健康状态诊断模型的准确率和Macro-F1分数分别达到94.70%和0.9453,相较于其他传统模型均有显著提升。

双碳背景下铝电解绿色低碳技术体系构建

沈阳院铝电解绿色深度节能技术是针对国家双碳战略和行业阶梯电价背景而形成的一整套技术体系。其从铝电解工艺本质切入,着手于磁流体稳定性提升、良好热平衡维持和系统性节能降耗三个方向,包含了磁场原位升级技术、网络化自均衡母线技术、节能长寿命阴极及内衬技术、双侧精准集气技术以及相配套的生产操作及管理技术等。该技术体系已经在超过45条电解系列上应用,涉及了从180到600 kA的所有国内电解槽型,直流电耗最低达到了12200 kWh/t-Al以下。该技术的应用有助于缓解电解铝生产企业的节能降碳压力,同时提高电解生产的安全性和稳定性。

二次铝灰产品化方案及评价

综述了近年来以二次铝灰为原料制备氧化铝、净水剂、耐火材料、冰晶石、分子筛和陶瓷材料的现状,同时分析其产品及技术特点,对二次铝灰产品化利用给出评价和建议。

冰晶石-月壤熔盐体系初晶温度的研究

冰晶石熔盐电解法可实现月壤原位利用制备金属和氧气,研究冰晶石-月壤熔盐体系的初晶温度对电解槽稳定运行具有重要意义。本文以火山渣和玄武岩复配的NEU-1月壤仿真样为原料,与冰晶石、CaF_(2)混合配置电解质,将其作为待测试样,利用差热分析法测量了不同月壤仿真样添加量、不同分子比的冰晶石熔盐体系的初晶温度。结果表明,当分子比为2.2时,随着月壤仿真样添加量从0%增加至24%,冰晶石熔盐体系的初晶温度从974.9℃降低至932.0℃;每添加1%的月壤仿真样,冰晶石熔盐体系的初晶温度降低约1.79℃;当月壤仿真样添加量为8%时,随着分子比从2.2升高至2.7,冰晶石熔盐体系的初晶温度从960.0℃升高至979.4℃。

碱烧结法回收二次铝灰中氧化铝

二次铝灰中蕴含大量的氧化铝、铝和氮化铝等,还有部分氟化物和氯化物盐类,属于危险废弃物。目前常用的铝回收技术有酸浸法和碱浸法,均存在工艺条件苛刻、回收率低、能耗高、物耗大和产品附加值较低等问题。本研究采用碱烧结法从二次铝灰中回收氧化铝,考察烧结温度对氮化铝转化率的影响,碱铝比、烧结时间和成型方式对氧化铝回收率的影响,得到以下主要结论:在烧结温度1423 K、烧结时间40 min、碱铝比1.1、干压成型的试验条件下,氧化铝溶出率最大为94.23%;通过对二次铝灰铝酸钠熟料浸出渣成分以及物相进行分析,得到二次铝灰经过碱烧结法焙烧后熟料主要成分为Al_(2)O_(3)和Na_(2)O,分别占到49.70%和28.06%,熟料标准浸出后残渣主要成分为CaO、Al_(2)O_(3)和MgO,含量分别为25.46%、20.27%和15.80%;二次铝灰中AlN分解率较高,可达到95%以上,最终浸出渣中氟离子浸出毒性在30 mg/L以下。综上所述,本文采用碱烧结法资源化利用二次铝灰,实现了二次铝灰脱氮固氟的无害化处置,具有环境友好、资源利用率高的优势,为后续大规模工业化推广奠定了理论基础。

旋风分离器气固流动特性数值模拟研究

为探究旋风分离器流场特性与分离特征,在气固两相流理论基础上,建立旋风分离器结构模型,通过CFD数值模拟软件对分离器的流场进行仿真计算,研究了气相速度场和压力场分布情况,考察各项参数对分离性能的影响。进行方案优选,在圆柱段长度430 mm、下锥段长度790 mm、溢流管插入深度140 mm、溢流口直径80 mm时分离器分离效率达到最优值。通过线性回归与多元逐步回归法推导得出分离效率与参数间的关系表达式,对分离器结构改进具有重要的参考价值。

二次铝灰无害化处理和资源化利用研究进展

二次铝灰是铝熔渣经提取金属铝后得到的固体废弃物,含有氮化铝以及盐类精炼剂,二次铝灰具有污染和资源的双重属性,长期堆存会对环境构成威胁,而夹杂其中的铝化合物可用于二次回收利用,缓解环境危机。目前,二次铝灰的回收利用方法主要包括湿法冶金和火法冶金,湿法冶金主要是将二次铝灰进行溶解,提取里面的铝元素制备氧化铝、聚合氯化铝等;火法冶金主要是在高温条件下煅烧,制备微晶玻璃、耐火材料等。本文总结了二次铝灰的危害,概述了二次铝灰的无害化处理和资源化利用的现状,以期提高二次铝灰的资源化利用效率,降低二次铝灰对环境的污染。

基于声发射频谱分析的阴极炭块破裂研究

通过对阴极炭块进行不同加载速率的单轴压缩实验和声发射监测实验,分析炭块破裂过程中的力学特性和声发射特性。研究表明:由对应的应力门槛值可确定炭块破裂过程的不同阶段;声发射波形占比量的大小能反映炭块内部破坏程度;加载速率和炭块种类对炭块裂纹扩展速度均有影响;不同声发射波形频谱特征对应炭块的不同裂纹尺度和类型;不同阶段典型声发射信号频谱特征表现为单峰频谱到多峰频谱的交替变换;平均主频比和信号事件率均具有分形特征,其关联维数整体均呈现先上升后下降再上升最后下降的趋势。

500 kA铝电解槽焙烧工艺控制和优化

铝电解槽焙烧质量好坏主要取决于焙烧温度的控制,核心是控制好焙烧温度均匀程度和上升梯度。本文详细阐述了500 kA铝电解槽焙烧工艺控制过程,通过对铺焦挂极、装炉、分流器和软连接的安装使用等关键因素进行工艺优化,使焙烧温度均匀程度、上升梯度得到明显改善,冲击电压大幅降低,阳极电流分布更加均匀,有效提升了焙烧质量。

换极对铝电解槽冲击的分析研究

本文针对换极对铝电解槽日常生产的冲击问题,从热平衡与磁流体稳定性两方面进行计算和分析,指出目前铝电解企业换极普遍存在的问题,并提出一些新的思路和想法。

基于数字孪生的电解整流所运维系统

为了保证电解铝厂整流所设备安全稳定运行,提高整流所运行和维护的效率,本文提出了一种基于数字孪生技术的整流所设备运维系统。数字孪生技术旨在构建虚拟空间中建立数字化设备模型,通过双向交互数据流模拟物理设备的实时状态和动态特性。通过整流所现场采集器与通讯管理机交换数据,并将数据传输至运维管理系统,运维管理系统采用数字孪生技术构件的设备数据化模块,对整流所所有设备的状态数据、工艺参数和环境各种数据信息转变为数字信息,实现智能运维和全景可视化监控,为整流所运行维护、系统调度、现场设备巡检提供指导,充分保障整流所设备安全可靠运行,实现整流所设备全生命周期管理,提高整流所智能化、可视化和数字化水平。

低磷灰铸铁浇铸阳极在500 kA电解槽的应用试验

本文通过分析磷生铁各元素作用并控制磷生铁组分,实现浇铸后的磷铁环为灰铸铁组织结构,并对比低磷灰铸铁与白铸铁的阳极浇铸情况以及其浇铸阳极在500 kA电解槽上整个服役周期内的性能表现,得出结论:低磷灰铸铁在1 300℃左右的流动性比白铸铁更好;使用低磷灰铸铁的浇铸阳极的Fe-C压降比白铸铁浇铸的阳极的低10 mV左右,节省电量30 kWh/t-Al;低磷灰铸铁浇铸工艺不仅降低了残极的垂直裂纹和掉角的概率,还改善了磷铁环的压脱情况。

预焙阳极厂工艺路线及设备选型分析

本文对预焙阳极厂的工艺路线和设备选型进行了探讨,详细描述了预焙阳极生产过程中的关键工序,包括原料预处理、生阳极制造、焙烧等工序,分析了适用于各工序的设备,并针对具体的产能给出了设备选型建议,以实现高效、优质的预焙阳极生产。

基于隐私保护的电解铝生产决策方法

在电解铝生产过程中,传统的人工控制决策方式已经难以适应现代铝电解生产要求,当下深度学习算法处理此类时间序列数据得到广泛应用,决策是否高效影响铝电解槽的稳定运行和高效产出铝。同时,数据隐私问题也不容忽视,隐私安全既影响电解铝生产过程又影响其正常使用,误用、滥用数据挖掘可能导致用户数据特别是敏感信息的泄露,而信息一旦丢失或泄漏将造成重大的损失。针对以上问题,提出一种利用改进LSTM模型结构结合优化ElGamal算法的电解铝决策方法:首先针对数据隐私问题提出了优化后的ElGamal算法;再针对电解铝数据特性改进LSTM模型结构与优化ElGamal算法的双结合。实验结果表明,本方法可以在保证决策隐私安全的情况下,性能优于传统方法,在实际情况中有参考的价值。

铝电解槽阳极导杆电流波动最频值的实用化测量方法

铝电解槽内阳极电流波动的最频值反映了铝液波动的情况。但由于阳极电流的多变性,较难一次性获得最频值。大量实测结果表明,阳极电流波形可分为三类,一类是波动周期比较明显的波形,另一类是没有波动周期的随机波形,第三类是前两类波形的混合波形。周期明显的波形可以方便的获得最频值,而另两类波形能反映一些局部阳极问题。本文通过采用一种LH-80型手持式电流表,方便的获得了这三种类型的曲线信号。并通过采用离散傅里叶变换(DFT)得到的信号最频值,分析了这三种波形信号在判断电解槽稳定性方面的作用。

引射器真空度的设计与研究

为满足大型电解槽精准出铝、减少电解槽散热要求,需要提高引射器的真空度。本文参考了目前理论研究的最新结果并结合经验数据,设计出引射器的内部结构。根据减少动能损失而提高真空度的原理提出了调整压缩空气压力、喷嘴至收缩段的距离和喷嘴直径这三个主要参数值的方法,按此最佳参数值设计出的引射器经试验测试当进口压缩空气压力为0.65 MPa时,真空度最大达到-0.068 MPa。

熔盐电解质体系及在制备铝合金中的研究进展

铝合金具有抗腐蚀、易于加工、强度高、密度小等优点,在各行各业中都有着大量的应用。采用熔盐电解法制备铝合金具有生产工艺简单、效率高、生产成本低、生产周期短等特点,近些年来得到广泛关注,其中熔盐体系的选择成为主要的研究热点。本文以温度划分熔盐体系为高温熔盐和离子液体,综述了这2种熔盐体系的优点、分类以及一些反应机理,并从这2类熔盐体系出发,分别介绍了一些铝合金的制备工艺以及相关的技术创新。最后,分别阐述了高温熔盐和离子液体所存在的优缺点,并对其未来发展趋势进行了展望。

石墨化阴极在350 kA铝电解槽上的应用

在“双碳”以及阶梯电价政策的双重背景下,通过技术升级降低吨铝电耗成为电解铝企业生存和发展的“生命线”。国内某公司350 kA系列铝电解槽采用沈阳铝镁设计研究院有限公司铝电解节能技术进行内衬优化升级,取得了降低铝液直流电耗321 kWh/t-Al的节能效果,全部推广后预期节电约1.12亿度/年,减少CO_(2)排放约6.5万吨/年。

煅烧温度对煅后石油焦微观结构演变的影响

煅后石油焦是铝电解用炭阳极等冶金炭素材料的主要原料,现有研究缺乏对不同煅烧温度下煅后焦微观结构演变的深入探索,导致冶金炭素材料的制备难以智能调控,降耗困难。针对上述问题,本文利用一种基于高分辨适射电镜(HRTEM)检测的碳材料晶格条纹智能提取技术,结合数学拟合对不同煅烧温度下煅后焦微观结构的演变规律进行了深入探究。结果表明,煅后焦的平均晶格条纹长度、堆叠占比和45°集中分布的特征值在600℃以下会随温度升高而轻微劣化,而在600~1 600℃的温度范围内,各项微观结构特征值的变化规律符合Sigmoid函数模型,随着温度升高先迅速提升后平缓增加;利用拟合曲线的推导公式求得煅后焦各项微观结构特征的有效升温区间,进一步得到煅后焦微观结构特征随温度变化而演变的优先级为晶格取向>晶格堆叠>晶格尺寸生长;通过拉曼光谱分析得到煅后焦的石墨化度R值在25~1 600℃的温度范围内由0.86变化到0.59,石墨化度在不同温度下的变化规律映证了上述各项微观结构特征演变分析的结果。

赤泥基路用材料中主要金属的浸出行为及其路用固化效果

赤泥高碱高氟和多金属含量等污染特性会影响其资源化利用。针对赤泥路用存在潜在环境风险的主要金属,重点研究赤泥基路用材料制备过程对主要金属污染物的浸出环境行为与固化效果的影响。结果表明,不同赤泥基路用材料金属总量大小与浸出含量水平受铝土矿产地、氧化铝生产工艺以及制备过程添加的材料等的影响,赤泥基路用材料的制备过程对Al、As、V、Se、Mo有显著固化效果,使其浸出含量分别降低了10.97%~75.77%、97.84%~99.90%、98.16%~100.00%、90.62%~99.34%、61.60%~87.66%,但对Na、Fe、K、Ba、Cr的固化效果不明显反而会使其浸出含量增加,应注重材料制备过程的质量控制。在实际道路应用过程中长期风险评估应重点关注但不限于赤泥基路用材料中Na、总Cr、Cr^(6+)、V、Se、Mo的迁移转化等环境行为。