CN111058061A - 一种提高工业铝电解生产电流效率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高工业铝电解生产电流效率的方法。本方法包括以下步骤：1）电流效率是单位时间电解产出铝的质量与按法拉第定律计算的理论产出量之比，需要收集若干相同类型电解槽的电流效率数据；2）收集电解槽的工艺技术条件；3）以工艺技术条件为自变量，以电解槽的电流效率为目标变量，采用统计模式识别方法建立工业铝电解生产电流效率的预报模型；4）利用上述所建模型预报待生产的电解槽电流效率，达到提高工业铝电解生产电流效率的目的。本方法简单、快捷，仅需一人即可完成，不需中试，不干扰生产，不更换设备，投入少见效快。
Description
技术领域
本发明涉及工业生产优化领域，尤其是涉及一种提高工业铝电解生产电流效率的方法。
技术背景
工业铝电解生产采用的是霍尔-埃鲁冰晶石-氧化铝融盐电解法，即分别以六氟合氯酸钠、氧化铝、碳素体、铝液为熔剂、熔质、阳极、阴极，在较大的直流电以及950-970℃高温下进行电化学反应。电流效率是衡量铝电解生产最重要的技术经济指标之一，其定义为单位时间电解产出铝的质量与按法拉第定律计算的理论产出量之比。近20多年来，国内外对提升电流效率的研究从理论到实践都有了很大的进展。目前最好的预焙阳极铝电解槽年平均电流效率能达到95～96％，但对于国内多数铝电解企业而言，受限于原材料、系列电流以及整流设备的限制，电流效率还远达不到92％。因此，在现有生产条件下，研究电流效率的提升仍然是许多电解铝企业的主要课题之一。
本发明所用提高工业铝电解生产电流效率的优化方法属于模式识别方法。多变量样本数据可被视为一个高维样本空间，各类样本在高维空间中具有各自的空间投影点。同类或相似的样本在高维空间中的距离较近，不同类的样本距离较远。利用计算机模式识别技术可以将高维空间样本分布信息压缩并转化为二维空间样本分布，从而得到描述各类样本在多维空间中分布范围的数学模型。本发明所用统计模式识别方法包括Fisher判别矢量(Fisher's discriminant vector)、主成分分析(Principle component analysis)、偏最小二乘(Partial least square)等方法。
目前未见利用模式识别技术提高工业铝电解生产电流效率的报道。本发明方法有三个显著特点：不干扰生产、不更改设备、不需要中试。因此，优化技术实施成本低，优化效果立竿见影。
发明内容
本发明目的是为了优化工业铝电解生产过程的工艺技术条件，从而在不影响实际生产条件下，提供一种提高工业铝电解生产电流效率的方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种提高工业铝电解生产电流效率的方法，其特征包括以下步骤：
1)收集若干相同类型电解槽的电流效率数据；
2)收集电解槽的工艺技术条件；
3)以工艺技术条件为自变量，以电解槽的电流效率为目标变量，采用统计模式识别方法建立工业铝电解生产电流效率的预报模型；
4)利用上述所建模型预报生产过程中的电解槽电流效率；
5)根据上述模型预报结果优化电解槽的工艺技术条件。
所述的步骤2)中的工艺技术条件分别为：铝水平、分子比、槽温、氟盐料量、氧化铝量、设定电压、运行电压、噪声。
与现有技术相比，本发明具有以下突出实质性特点和显著技术进步：
一、基于统计模式识别方法提高工业铝电解生产电流效率的方法简单、快捷：把工艺技术条件导入建立的模型，不需要1秒钟就可以预报出产品是否合格的结果，仅需一人即可完成。
二、优化过程不需要中试、不干扰生产，不会影响正常的工业生产。
三、不更改设备：本发明在整个过程中不用对设备进行改造，投入少而见效快。
附图说明
图1为基于统计模式识别方法(Fisher法)对工业铝电解生产电流效率的分类建模结果示意图。
图2为利用所建模型预报生产过程中的电解槽电流效率的分类结果示意图(大于平均值的为优类，小于平均值的为劣类)。
具体实施方案
下面结合附图和优选实施例对本发明进行详细说明。
实施例一：
本提高工业铝电解生产电流效率的方法，其特征包括以下步骤：
1)收集若干相同类型电解槽的电流效率数据；
2)收集电解槽的工艺技术条件；
3)以工艺技术条件为自变量，以电解槽的电流效率为目标变量，采用统计模式识别方法建立工业铝电解生产电流效率的预报模型；
4)利用上述所建模型预报生产过程中的电解槽电流效率；
5)根据上述模型预报结果优化电解槽的工艺技术条件。
实施例二：本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：
所述工业铝电解生产最重要的技术经济指标之一是电流效率，电流效率的值需要尽可能接近理论值96％；电流效率越大，则工业铝电解生产工况越好。
所述电解槽的工艺技术条件参数包括：铝水平、分子比、槽温、氟盐料量、氧化铝量、设定电压、运行电压、噪声。
实施例三：
本实施例基于统计模式识别方法(Fisher法)对电解槽电流效率的快速分类预报，包括如下步骤：
(1)收集若干相同类型电解槽的电流效率数据；
(2)收集电解槽的工艺技术条件，部分数据如表1所示；
表1电解槽的工艺技术条件
(3)以工艺技术条件为自变量，以电解槽的电流效率为目标变量，采用统计模式识别方法建立工业铝电解生产电流效率的预报模型。从高维降低到低维的部分数据如所示；
(4)利用上述所建模型预报待生产的电解槽电流效率；
(5)根据上述模型预报结果优化电解槽的工艺技术条件。
利用766个铝电解生产数据样本，建立Fisher分类预报模型，建模结果如图1所示，分类模型的正确率为0.864。
用分类模型对72个新实际生产数据进行预报，预报结果如图2所示，分类模型的正确率为0.824。
Claims (3)
1.一种提高工业铝电解生产电流效率的方法，其特征包括以下步骤：
1）收集若干相同类型电解槽的电流效率数据；
2）收集电解槽的工艺技术条件；
3）以工艺技术条件为自变量，以电解槽的电流效率为目标变量，采用统计模式识别方法建立工业铝电解生产电流效率的预报模型；
4）利用上述所建模型预报生产过程中的电解槽电流效率；
5）根据上述模型预报结果优化电解槽的工艺技术条件。
2.根据权利要求1所述的一种提高工业铝电解生产电流效率的方法，其特征在于工业铝电解生产最重要的技术经济指标之一是电流效率，电流效率的值需要尽可能接近理论值96%；电流效率越大，则工业铝电解生产工况越好。
3.根据权利要求1所述的一种提高工业铝电解生产电流效率的方法，其特征在于电解槽的工艺技术条件参数包括：铝水平、分子比、槽温、氟盐料量、氧化铝量、设定电压、运行电压、噪声。
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