铝冶金是有色金属工业的重要组成部分。铝及铝加工材作为有色金属基础材料, 被广泛应用于建筑、 电力、 交通、 机械、 国防等众多领域。近年来, 我国铝冶金工业得到了迅速发展, 已成为世界主要的铝生产国。然而, 铝冶金工业一直以来都是能耗大户。在铝冶金工业的所有流程中, 电解工序占整个铝生产能耗的80%~89%。因此, 采取各种措施降低铝电解的能耗是铝冶金工业节能的关键。

铝电解生产节能的有效途径是在维持适当的过热度条件下降低电解温度。降低电解温度的最佳方法之一是选择合适的添加剂, 形成初晶温度较低的电解质体系。在所有的添加剂中, 氟化铝所占比例最大, 因此其对电解温度的影响十分显著。本书通过对铝电解槽热平衡特性与氟化铝添加量之间耦合关系的分析, 并应用适当的氟化铝添加量优化方法, 在维持铝电解槽热平衡稳定的条件下, 通过降低电解温度实现铝电解生产过程节能的目的。

本书内容共分为7章。第1章介绍预焙槽炼铝中氟化铝添加量优化的理论基础, 讨论氟化铝添加量与过剩氟化铝含量、 初晶温度、 电解温度、 电解二次反应、 电流效率等参数的关系。第2章在对铝电解槽热平衡模型和分析方法进行评述的基础上, 从铝电解槽内物料和能量平衡的角度出发, 研究过剩氟化铝含量与电解温度的特征联系, 运用传热学规律建立了铝电解槽内耦合物料和能量平衡的理论模型, 并通过适当的简化显式地给出了实用关联式, 最后通过现场试验验证了该模型的正确性。第3章采用多项式回归分析方法, 以铝电解槽实测参数为依据, 以氟化铝添加量为因变量, 以电解温度为自变量, 提出了基于回归分析的氟化铝添加量优化模型, 利用该模型可根据前一天电解温度预测当天的氟化铝添加量。第4章运用遗传算法对氟化铝添加量进行优化, 以日均槽电压和氟化铝添加量作为遗传操作变量, 以过热度最小作为氟化铝添加量优化目标, 以过热度的倒数作为适应度函数, 得到不同槽电压下对应的氟化铝添加量最佳值。建模过程中, 引入了最优保存策略, 使适应度最好的个体尽可能地保留到下一代种群中。第5章将支持向量机引入到氟化铝添加量优化问题的研究, 建立了以电解温度、 初晶温度、 槽电压作为输入, 以氟化铝添加量作为输出, 分别以多项式函数和径向基函数为核函数的支持向量机模型, 经过训练后的支持向量机能够较好地预测氟化铝添加量。第6章以中国铝业股份有限公司广西分公司电解铝厂160kA系列铝电解槽为对象, 采用Delphi语言开发了氟化铝添加量优化决策系统, 将基于回归分析、 遗传算法、 支持向量机的氟化铝添加量优化方法嵌入到现场上位机中, 以实现实时地根据槽况动态调节氟化铝添加量。第7章介绍现场应用氟化铝添加量优化方法, 以及在生产组织改革与标准量化管理等方面所采取的新措施。

由于所掌握的知识有限, 加之时间仓促, 书中必有不妥甚至错误之处, 敬请同行专家批评指正。

黄涌波 瞿向东

2009年8月于广西平果