第一篇：氧化铝
自动化集成过程控制系统在氧化铝工程中的应用
氧化铝厂通过建立全厂集中控制与调度中心，提高整条生产线设备控制协调性和生产管理协同性，从而提高劳动生产率，提升设备运转率和设备台时产能。通过集中管理过程数据和管理数据，建立全厂生产指标监视系统和管控一体化信息平台，实现管理扁平化和精细化。通过建立氧化铝生产全流程优化管理、运行与控制系统，优化全流程综合生产指标、运行指标、过程运行控制指标，实现氧化铝生产全流程优化运行和优化控制，进而实现综合生产指标优化，全面、持续、稳定的提高氧化铝产量、改善氧化铝质量、降低氧化铝成本。
1）建立全厂集中控制与调度中心，实现全厂管控集中化。2）建立全厂管控一体化信息平台，实现管理扁平化和精细化。
3）建立全流程运行优化与运行控制系统，实现企业综合生产指标、运行指标、控制指标全流程优化。4）建立操作员仿真系统，提高操作员技术水平。引言
本集成过程控制系统以罗克韦尔自动化的集成架构为核心，是一套全面集成的过程控制解决方案。集成架构作为一种技术框架,将车间现场不同的应用项目通过统一的控制、可视化和通信平台集成在一起。这样一来，所有的数据都能够在整个企业内进行无逢的传递。这正是现代化铝厂真正需要的东西。
氧化铝集成过程控制系统下设原料磨、石灰消化、溶出、沉降、种子过滤、蒸发、成品过滤、焙烧八个子系统，负责全厂生产的数据采集和实时控制，并通过以太网光纤环网将信息集中到中央控制室的服务器，实现分散控制和集中管理的目的。本文详细介绍在ControlLogix平台上开发的集成过程控制系统硬件、软件设计。2 氧化铝生产过程的特点和控制要求 2．1 氧化铝生产过程简介
氧化铝是一种两性氧化物，能溶解于酸中也能溶解于碱溶液中。因此，由矿石中提取氧化铝的方法分为酸法和碱法。开曼铝业采用拜耳法碱法生产工艺。
拜耳法的基本原理有两条：
（1）用NaOH溶液溶出铝土矿所得到的铝酸钠溶液，在添加晶种不断搅拌和逐渐降温的条件下，溶液中的氧化铝便呈AI(OH)3析出；
（2）分解得到的母液（主要含NaOH），经蒸发浓缩后在高温下用来溶出新的一批铝土矿。
交替使用这两个过程，就能够连续地处理铝土矿，从中不断析出纯的AI(OH)3产品，构成所谓的拜尔法循环。
拜耳法的实质就是使如下反应在不同条件下朝不同的方向交替进行：
式中当溶出一水铝石和三水铝石时X分别为1和3，当分解铝酸钠溶液时X=3.2．2氧化铝生产对自控系统的要求
氧化铝生产的多工序性，工序之间的互相制约性，要求控制系统必须长期连续稳定运行。被控量既有温度、压力、流量、液位、密度等物理量，又有NT、A/S（硅铝比）、αK（浓度）、AI2O3等化学量，对自控系统的实时性、准确性、安全性等方面提出了极高的要求。3 集成过程控制系统的硬件设计
图1 网络拓扑图
3．1 慨述
集成过程控制系统是一个分布式控制系统。
系统下设原料磨、石灰消化、溶出、沉降、种子过滤、蒸发、成品过滤、焙烧八个过程控制子系统（车间），每个车间均有一台工程师站EWS和2-3台操作员站OPS。车间内部工艺参数的数据采集、实时监控、数据处理等信息的传输由ControlNet控制网实现。整个氧化铝厂的主要生产操作由这八套子系统完成。
集成过程控制系统的信息层采用EtherNet/IP工业以太网，通过以太网将上述八个车间的信息传送到全厂生产信息调度中心，该中心设有两台服务器SERVER1、SERVER2和两台操作站OPS1、OPS2，对全厂生产过程进行集中监视、控制和管理。
整个控制系统共配置有35个CPU模块，650多个I/O模块，100多个通信模块，这些模块分别安装在近90个机架上。用于控制4000多点模拟量和9000多点开关量，系统网络拓扑见图1。
3．2冗余技术是集成过程控制系统的基础[1]
这个由13000多个控制点构成的庞大的自动控制工程，如果因故障停止运行，每天经济损失高达100多万元人民币，如何保证氧化铝生产长期连续稳定运行，决不是一句套话，一句口头禅，而是摆在每一个设计、调试人员面前必须解决的基本课题。
具体而言，我们需要找到下述五种故障的解决途径：
第1种故障：CPU故障； 第2种故障：控制层网络故障；
第3种故障：信息层网络故障；
第4种故障：主机硬件故障；
第5种故障：软件故障。
我们虽然知道：1756/1757系统硬件模块的平均无故障时间（MTBF）在150万小时左右，并且获得了TUV的SIL2的认证。以每天24小时，每年365天计算，模块在171年内将不会失效。但实际上，影响系统有效性的因素远不只模块本身，更重要的是如何用上千个模块构建一个稳定合理的系统。就象钢铁，可以造就万吨巨轮远航四海，也可能变为沉沦海底的一堆锈铁一样。
罗克韦尔自动化集成过程控制系统的冗余技术合理地解决了这些问题。
所谓“冗余”，是指“一个具有相同设备功能的备用系统”，当主设备出现故障时，冗余设备是可以立即使用的替代设备。3．3控制器冗余
图2 硬件冗余
3.3.1控制站冗余
两个互为冗余的控制站配置必须完全相同（图2中的主/从机架），冗余功能是依靠冗余模块1757-SRM实现。当主控制器失效时，从控制器在100ms内接替主控制器，主从控制器的同步对用户来说是完全透明的，冗余模块之间通过冗余的光缆连接。
冗余功能的主要特性如下：
※ 同步透明性：控制器的同步不会引起任何可能的控制中断。
※切换透明性：主从控制器切换时，除了触发相应的报警或事件，不会对操作产生其他的影响，切换的时间可以忽略。
※可靠的存储：当进行同步数据传输时，只有主机架和从机架都收到相同的信息时，系统才确认数据传输成功。
※切换时数据连贯性：进行冗余切换时，输出保持不变，保证过程不发生扰动。
※完全不要用户编程。3.3.2电源冗余
图2所示，每一个I/O远程机架配置一组1756-PAR2冗余电源（每组冗余电源由两个1756-PA75R电源模块，两根1756-CPR电缆和一个1756-PSCA适配器构成）。它们分别由两路不同的系统供电，当任一路供电系统故障时，另一路仍保持供电，因此可以确保I/O机架供电不间断。3.4 控制层网络冗余
图2中1756-CNBR是ControlNet通信模块，它有两个冗余的网络通道：A口和B口，使控制信息实现冗余。传送速率达5Mbps,传送介质是75Ω阻抗的1786-RG6同轴电缆，通过BNC连接器与ControlNet总线相连。3.5 信息层网络冗余
信息层网络故障借助交换机冗余和双光纤环网两个途径解决（见图1）。3.5.1交换机冗余
每个车间的现场信息，是通过两个冗余以太网交换机获取，例如图1溶出车间，左边的交换机接收来自一期、二期和二期扩建主机架上的1756-ENBT模块信息，右边的交换机接收来自一期、二期和二期扩建副机架上的1756-ENBT模块信息，这样做的好处是现场信息具有冗余功能。3.5.2双光纤环网
全厂设有两条100m光纤以太网环网。
(1)环网1
设有9个以太网光纤交换机，用于原料磨、石灰消化、溶出、沉降、分解、蒸发、成品和焙烧等8个车间的现场数据和冗余服务器（ServerS、erver2）进行数据交换。
(2)环网2
设有7个以太网光纤交换机，并在原料磨、溶出、沉降、分解、蒸发和焙烧等6个主要车间各设一台操作员站OPS3，可以监视全厂其他车间的运行情况（只看不控）。
环网1和环网2是两个独立的网络，他们之间只有一个通信通道，即信息只有通过服务器才可以进行交换。
服务器采用双层网络结构，下层以太网（环网1）直接接处理器，上层以太网（环网2）接操作站，上、下二层网络只能通过冗余服务器才能进行通信，互不影响，上层网故障不影响下层网正常工作。
需要说明的是：光纤以太网交换机对网络性能起到十分重要的作用，本系统选用ED6008-MM-SC型光纤交换机[2]，该交换机可进行流量设置，也可对端口进行控制，交换机的电源具有冗余功能，故障恢复时间小于300mS，可以有效的防止网络堵塞。3.6服务器冗余
采用主/从服务器结构。当主服务器出现故障时，从服务器自动转为主服务器，提供与控制器/RTU的通信、数据采集等功能，并为其他操作站提供服务。主服务器定时将数据库中的所有数据信息传送到从服务器，以确保主/从服务器之间的完全同步。3.7其他可靠性措施（图3）
图3 开关量输入隔离
(1)信号隔离
开关量输入/输出经过继电器隔离；模拟量输入/输出经过模拟量隔离器隔离[3];
(2)继电器一次回路、二次回路、模拟量隔离器由三路独立的冗余直流电源供电;
(3)工程师站、操作员站和服务器均由UPS不间断电源供电.4 集成过程控制系统的软件设计
软件设计主要包括两大部分：控制程序设计和监控画面设计。软件编制是在工程师站完成的，在这里进行集成过程控制系统的①编制程序②组态网络③开发操作界面。为此，在工程师站（操作系统为Windows2000 SP4）安装了下列软件：
(1)RSLinx Classic Gateway：通信功能;
(2)RSLogix5000：编程功能;
(3)RSNet Worx for ControlNet：网络配置;
(4)RSV Studio for RSV Enterprise：操作员界面开发.罗克韦尔自动化的集成架构主要由Logix控制平台、NetLinx通信网络、ViewAnyWare人机界面和FactoryTalk企业实时数据交换技术构成。本文以铝厂生产流程中最重要的环节-高压溶出车间（一期）为例，说明集成架构的优势。4.1 网络组态
一期控制系统由两个冗余机架和五个远程I/O机架组成，首先用RSNet Worx for ControlNet软件进行网络组态，为了避免网络负荷过重，将远程机架分成两组（相应地在两个冗余机架上各插有2块1756-CNBR/D模块），组态后获得图4。
经组态后，机架上的任一点的信息，利用ControlNet特有的“生产者/消费者”通信模式，无须编写程序就可以被其他车间的处理器读取，实现各个处理器之间的标签共享。使设计人员能够将主要精力用在如何让系统完成控制任务，而不是编写与其他处理器通信的程序。
图4溶出车间一期控制网组态
4.2 控制程序的设计
溶出车间由数十条单回路或串级调节回路组成，用来完成矿浆进料流量、料位、温度及密度调节，生产工艺对实时性有严格的要求。利用RSLogix5000的多任务编程方式，将控制程序安排在三个任务中去完成，即主任务、模拟量控制任务和马达控制任务（图5）。[4]
图5 多任务编程
在每个任务中，又构建了程序（Program）和多个例程（Routine）。每个程序都有属于自身的数据（Program Tags）,可以避免和其他程序发生冲突。通过控制器标签（Controller Tags）,实现与其他处理器的数据交换。对每个任务分配合适的周期和优先权，只要到达周期性任务的周期，该任务会中断任何低优先级的任务，执行一次，然后将控制权交回到先前任务的停止处，多任务控制方式满足了溶出过程高实时性的控制要求。
溶出车间需要对100多台电动机、变频器和各种阀门进行实时控制，其数据的组织和管理是一个十分繁重的任务。我们利用RSLogix5000可以自定义数据结构的功能，按照工艺要求自定义四种数据结构：电动机、普通阀、调节阀、变频器（图6），不但大大缩短了创建数据结构的时间，而且提高了程序的可靠性和可读性。图6右边窗口显示了变频器数据结构VPF。
图6 用户自定义数据结构
4.3 监控画面的编制
RSView Studio [5]用于创建丰富的图形显示画面，生动形象地反映生产过程。通过这些显示画面允许操作员直接对生产过程进行操作。
由它开发的人机界面画面既可应用于传统的、单机HMI应用，又适应于大型分布式的现代工业自动化应用。
以溶出车间为例：挂接在环网1上的工程师站EWS及操作员站OPS1、OPS2工作于单机模式，可以监视和操作本车间一期、二期和二期扩建所有设备，挂接在环网2上的操作员站OPS3工作于分布模式，在调度中心冗余服务器上进行操作权限设置，即可在溶出车间监视全厂其他车间的运行工况（但不可对其他车间的设备进行操作）。
监控画面要求对氧化铝生产过程自动控制与监督管理。模拟量控制包括温度、压力、液位、流量等参数的显示、报警、自动调节和控制；开关量控制包括各种溶液泵、真空泵、空压机、冷凝水泵、搅拌电机等电机设备的远方起停控制和联锁、运行状态监视、阀门控制和联锁控制；根据工艺流程及生产操作原理，编制各种流程显示画面、趋势及历史曲线等；设置安全机制，分别对操作员站、工程师站的权限进行限制；对生产过程实时参数进行采集、存储、定时报表打印等。
图7，8和9分别是溶出车间的总貌和PID调节器实例。
图7高压溶出流程总貌
该画面显示了高压溶出的主要工艺流程及参数，操作员可以通过该画面对主要参数进行监控。
·当点击图中各个参数后面的单位符号时，将弹出相应的趋势图;
·画面上相关设备位号后的圆圈为红色表示该设备没有投入使用，为绿色表示该设备已投入使用;
·画面最下方是报警行，你可以看到最近发生的报警;
·点击画面下方的按钮，将进入相应的子画面。
图8 高压溶出参数测量总貌
该画面、高压溶出的主要工艺参数监控画面，操作员可以通过该画面监控高压溶出的主要参数：
·当点击相应参数后的单位符号时，将显示相应的趋势图;
·画面最下方是报警行，你可以看到最近发生的报警;
·点击画面下方的按钮，将进入相应的画面。
图9 Td101/Td102脱硅槽内矿浆温度串级调节回路
图9中，以Td101/Td102脱硅槽内矿浆温度为主调节回路，以进入Td101/Td102脱硅槽脱硅蒸汽流量为副调节回路，构成串级调节回路，通过调节13FCV104调节阀，控制进入Td101/Td102脱硅槽脱硅蒸汽流量。其中“13TE105/107选择”按钮是主回路的温度测量值，用来选择Td101脱硅槽浆液温度13TE105或选择Td102脱硅槽浆液温度13TE107。4.4 服务器
服务器用于对数据的采集、控制、记录和报警，并向操作员站提供人机界面服务。
服务器采用DELL公司的产品，并安装了网络版软件。
监控系统有下面三个特点：
(1)一次性完成标签创建工作
在RSLogix5000中定义的标签，借助Factory Talk企业实时数据交换技术，在REView SE 的画面中可以直接引用，而不必象过去那样导入、导出所需的数据。
(2)RSView SE Server冗余
当主Server出现故障时，自动切换到从Server.当主Server再次可用时，它自动重新继续执行HMI Server的任务。从而保证Server组件向Client提供连续的信息，提高系统可访问性，确保用户监控到生产现场的运行情况，为他们做出重要的决策提供信息支持。
(3)全局报警
报警汇总画面反应当前报警状况，报警内容包括：报警描述、报警类型、报警值、报警日期、报警时间等，点击“Ack Current”按钮，将对选定的那条报警进行确认，点击”Ack Page“按钮，将对该页的报警项进行确认，点击”Ack All”按钮，将对所有的报警进行确认。
报警项显示红颜色，表示该报警存在且操作人员还没有进行报警确认，确认后将显示紫色。报警项显示紫色，表示该报警已进行确认，但报警依旧存在，当报警消失后，该报警项也将从报警页中消失。4.5 操作员站
开曼铝业八个主要车间，每个车间设有2-3个操作站。
操作站是DCS控制系统的人机界面，采用DELL高性能计算机，安装有RSView SE人机界面接口软件，是操作员监视、管理和操作生产过程的窗口。所有生产过程信息通过操作站呈现在操作员面前，所有的操作、控制和管理指令，也通过操作站下达。操作站供操作人员使用，由系统工程师管理和维护。
操作站的安全管理
每台操作站均有对应的登录、注销窗口，点击登录按钮，输入相应的用户名和密码后可进入监控画面，每个用户均有相应的权限，只有管理员才有所有权限，可对任何参数进行修改，有些参数如PID参数操作员用户不能修改。集成过程控制系统在氧化铝成功应用的意义
5.1通过建立全厂集中控制与调度中心，实现氧化铝生产过程的集中控制，提高整条生产线设备控制协调性。
5.2通过建立全厂集中控制与调度中心，压缩车间级管理职能，整合车间操作岗位，优化岗位设置，实现全厂生产管理扁平化，显著提高生产管理协同性，从而提高劳动生产率，提升设备运转率和设备台时产能。
5.3 集中管理过程数据和管理数据，建立全厂生产指标监视体系，开发生产指标监视平台，随时随地为各级领导提供全方位的生产和管理数据信息，辅助领导高效决策，从而提高领导决策效率，改善生产管理效率。
5.4 建立全厂管控一体化控制系统信息平台，实现质量管理、设备管理、物料管理、能源管理的精细化，从而实现全厂“物流、资金流、信息流”三流同步，精细化成本核算，改善经济技术指标，降低生产成本。
5.5 建立氧化铝生产全流程优化管理、运行与控制系统，优化全流程综合生产指标、运行指标、控制指标，使之全面、持续、稳定的提高氧化铝产量、改善氧化铝质量、降低氧化铝成本。
5.6 在传统过程控制系统基础之上，通过建立全流程一体化控制系统，提高产量1-2 %、提高氧化铝回收率0.5-1 %、节能能耗2-3 %。
第二篇：化学品氧化铝
化学品氧化铝
化学品氧化铝是除冶金级氧化铝之外的各种氧化铝、氢氧化铝和含铝化合物的总称，在国际上统称非冶金级氧化铝，在中国又俗称多品种氧化铝，其中经过特殊加工过程在性能上与冶金级氧化铝有一定差别的又常称为特种氧化铝。
化学品氧化铝种类繁多，根据有色金属行业标准YS/吨619-2007《化学品氧化铝种类及牌号命名》，按化学成分将化学品氧化铝分为5类：氢氧化铝系列、特种氧化铝系列、拟薄水铝石系列、沸石系列和铝酸钙水泥系列。现在，聚合氯化铝、含水铝硅酸钠、氟化盐等铝盐、铝酸钠、镓及镓的化合物、部分氧化铝陶瓷和刚玉耐火材料等也被纳入了化学品氧化铝的范畴。
1910年，美国铝业公司（Alcoa）生产销售了世界上第一批煅烧氧化铝，作为生产白刚玉磨料的原料，开世界化学品氧化铝工业的先河，距氧化铝工业问世已24年。化学品氧化铝的特点是品种多，附加值高，技术含量高，应用领域广且不断扩大，价格相对稳定，对环境友好，因此，已成为铝产业的一个非常重要的分支。世界各国纷纷投巨资发展化学品氧化铝产业，美国铝业公司曾是世界最大的化学品氧化铝生产商，其拥有24个生产企业，遍布世界各主要国家地区，生产的品种有220多个，产量超过1000k吨/a。后于2007年将化学品氧化铝板块转让给荷兰安迈公司。
日本也是世界化学品氧化铝生产消费大国，2012年其产量约1000k吨，而且在持续地缓缓上升，品种也是全球最多的，日本不生产冶金级氧化铝，但在化学品氧化铝生产方面却实现了规模化、系列化、高科技化、环保化与成本合理化，产品除满足国内需求以外，出口量达到25%左右。日本化学品氧化铝产量的85%以上为住友化学工业公司、昭和电工公司、日本轻金属公司所生产。
1940年前后，美国、日本及欧洲对化学品氧化铝进行了大规模的研究，到20世纪70年代，在国外的一些工业发达国家得到巨大发展。据国际铝业协会的统计，1975年，西方国家氧化铝总产量约20344k吨，化学品氧化铝产量1699k吨，占总产量的8.3%；2000年，全球氧化铝总产量约51200k吨，而化学品氧化铝的产量为4800k吨，占总产量的9.4%；2008年，全球冶金级氧化铝产量60496k吨，化学品氧化铝产量4638k吨，占总产量的7.12%；2012年，世界氧化铝总产量95705k吨，化学品氧化铝产量8580k吨，占总产量的9%。2008年~2012年，世界化学品氧化铝的年平均增长率为16.6%，比原铝的年平均增长率约高11个百分点。
中国化学品氧化铝工业起步较晚，1961年前后，为了解决电子工业原料匮乏的局面，山东铝厂（现名山东铝业股份有限公司）首先研制成功低纳α型氧化铝，自此开始了中国化学品氧化铝的研发和生产。上世纪70年代，为了满足石油、化工、耐火材料、陶瓷、制药、环保、兵器、航空航天等产业对化学品氧化铝的需求，山东铝厂、郑州轻金属研究院等又先后研发和生产了活性氧化铝、除砷除氟剂氧化铝、低铁氢氧化铝、高纯氧化铝、陶瓷用α-Al2O3、喷涂用氧化铝等24种新产品；上世纪80年代，中国的化学品氧化铝生产进入高速发展时期，新产品不断涌现，以郑州轻金属研究院、山东铝业股份有限公司、中国长城铝业公司为代表，建成了约60条特种氧化铝生产线。在一些大型氧化铝企业周边地区先后建成了一批批生产化学品氧化铝的民营企业，它们利用国产的或进口的原料生产各种化学品氧化铝。
中国是氧化铝生产大国，采用的生产工艺比任何一个国家的都多，易于实现工艺流程中嫁接生产化学品氧化铝的支线，尤其是烧结法生产的氢氧化铝，其具有高的自然白度。中国的化学品氧化铝产业经过50多年的发展，在国内外市场上具有相当大的影响力，氢氧化铝填料等产品还享誉国际市场。
不过，与美国、德国、日本相比，中国化学品氧化铝无论产品品质、品种、生产规模均存在着较大差距，其根本原因是在生产技术与装备相对落后，对生产与应用方面的基础理论研究不够，创新能力弱，市场开发力度不够。
中国化学品氧化铝品质与国外先进水平相比的差距主要表现为：化学纯度、晶型、粒度分布、颗粒形貌、孔结构、比表面积、收缩率等物理化学指标不能有效稳定地控制，不能很好地满足用户的需求，特别是不能满足那些高科技产业的要求。
第三篇：氧化铝电力
氧化铝电力 1.1设计依据：
（1）氧化铝主体专业提资；（2）本工程拟采用的规范标准； 1.2设计标准
供配电系统设计规范
GB50052-2009 10KV及以下变电所设计规范
GB50053-95 低压配电设计规范
GB50054-95 电力装置的继电保护和自动装置设计规范
GB50062-2008 通用电气设备配电设计规范
GB50055-93 建筑照明设计标准
GB50034-2004 建筑物防雷设计规范
GB50057-2010 电力工程电缆设计规范
GB50217-2007 并联电容器装置设计规范
GB50227-2008 有色金属冶炼厂电力设计规范
YS5002-96 1.3用电负荷及性质 1.3.1用电负荷
鑫旺氧化铝厂二期300万吨/年产量，用电计算负荷如下：
有功功率：110769KW
视在功率：123077KVA(按补偿后cosφ＝0.9计算)
年电耗量：72×107KWh 1.3.2负荷性质 根据氧化铝生产工艺流程长、连续性强的特点，其中一级负荷占25％，三级负荷占5％，其余为重要的二级负荷。因此，对供电可靠性要求较高，一般应由两个独立电源供电，并且每个电源均能保证供给总负荷的90％以上。1.4供电电源
氧化铝厂用电电源从二期自备电站引来。
为提高供电可靠性，发电机10KV母线采用单母线分段加旁路方式。
为维持电站和氧化铝厂的稳定运行，在电厂10KV馈电开关出口处必须加装线路电抗器，其参数按电抗器后部三相短路时发电机母线残压仍可维持65％以上的额定电压为准。1.5氧化铝厂10KV配电系统
根据生产工艺各片区的特点和经济供电半径的原则，二期300万吨氧化铝厂共设置10个10KV分配电所，其分布如下：
原料10KV配电所
1个
溶出10KV配电所
2个
沉降区域配电所
1个
分解区域配电所
3个
蒸发区域配电所
1个
焙烧区域配电所
1个
空压站区域配电所
1个
每个分配电所均为双电源供电，即两个电源回路分别引自发电机10kV不同母线段，目的是当其中任一进线回路停电时，另一进线回路可保证100%的负荷工作。
每个分配电所内的10kV主接线均采用单母线分段方式，正常时母联断开，为分列运行，当其中任一回路停电时，通过综合自动化装置的BZT环节合入母联开关，保证对所有高压电机和车间变电所的负荷正常供电。
1.6车间变电所及220/380V配电系统 1.6.1车间变电所
氧化铝厂的10个10KV配电所尽可能伸入负荷中心，并以放射式供电方式，向所在区域的10/0.4/0.23KV车间变电所供电。主要生产流程中的车间变电所均设置两台变压器，互为100%备用，所内低压侧母线为单母线分段方式，正常时分列运行，当其中任一电源停电时，在确定其负荷侧故障已消除后，人工合入母联开关（要求两路低压进线开关和母联开关之间必须加电气闭锁）。
200KW及以下的负荷单元不考虑设置变电所，由附近的其它变电所供电，但必须保证正常工作及起动所需的电压允许值。1.6.2车间变电所的配置
为节省占地面积和有利于在多尘多碱液的环境中安全运行、维护检修，尽可能将其置于车间建筑物之内，当没有建筑物依附时，则建独立变电所。
所有车间及独立变电所均采用干式变压器与低压配电屏并列安装的布置方式。高低压配电室为方便电缆敷设通常均设置电缆夹层，对出线较少的低压配电室也可采用电缆沟出线的敷设方式。1.6.3 220/380V配电系统
所有车间变电所均设有低压配电室，为缩短线路长度和减少电能损耗，尽可能使配电室伸入到用电负荷中心。所有220/380V系统一律采用TN-S制式，对外供电电源线路长度在50m及以上者，必须在其进户处做重复接地。
互为备用的用电设备应分配在不同的母线段上供电。1.7控制与监测
根据生产运行的实际需要，氧化铝厂的10个10kV分配电所，全部采用综合自动化装置，对系统中的每一个回路进行实时监控和操作。
各生产车间的电力传动系统，凡设有DCS控制中心的，一律采用集中计算机和分散于机旁的两种方式进行生产操作、监控和检测；没有DCS系统的车间，则采用PLC系统控制。
为与一期控制原理图保持一致，普通低压电机均采用马达保护器进行控制、保护，并以硬接线方式送至DCS。1.8继电保护
采用综合自动化装置的10个10KV分配电所及其供电的高压电机和车间变压器按照有关规范设置保护。1.9电力传动
普通可直接起动的电动机由低压屏上的接触器控制起停，280kW及以上容量的电动机由于直接起动困难，建议采用10kV电压等级的高压电机。根据起动电压水平计算，凡不能直接起动、又需要调速的风机、泵类负荷加变频器软起和调速，不需要调速者加软起动器起动。大型恒力矩负荷如630kW以上的球磨机，则采用液体变阻器起动。1.10功率因数补偿
为达到电力部门运行功率因数达到0.9和节约能源的需要，应该加装静电移相电容器，加装的方式有两种：一种是装在10KV侧，另一种是装在220/380V侧，其区别在于装在10KV侧仅能提高功率因数，而装于220/380V侧时在提高功率因数的同时，还可提高变压器和输电线路的利用率，降低变压器内部损耗和线路损耗。
考虑到电容器往往成为谐波电流的首要受害者，在整流和逆变设备较多的电网上，装设补偿电容的同时，必须考虑谐波治理（即防止串联谐振）的问题。1.11电缆及线路敷设
高低压配电室内电缆出线均从电缆夹层由电缆桥架引出至车间。车间内电缆及电力线路，由于数量大且距离长，尽可能在避开恶劣环境和生产操作部位的地方采用电缆桥架敷设；根据实际情况也可穿水煤气管暗敷设或沿墙敷设。
厂区的供电线路主要沿综合管架采用电缆桥架敷设，为便于电缆敷设和维护检修，可在电缆桥架旁设计检修平台；在没有任何依托的区间，架设独立电缆桥架；4根及以下的10KV电缆线路考虑铠装直埋。1.12电气照明
厂区道路照明电源在保证合理电压降情况下实行多点供电，并统一控制开闭，线路一律为铠装电缆直埋, 跨越道路及各种管路及硬敷盖地面的线段必须穿钢管保护，埋设深度为0.8～1.0米。
主要生产车间内照明均采用双电源供电，两路电源分别引自车间低压配电室的不同母线段，并且车间内两路电源供电的照明灯具采取交叉布置的原则，以保证一路电源事故时另一路电源满足事故照明的需要。检修照明电源由车间内布置的检修电源箱提供。
高压配电室增设事故照明，照明电源取自直流屏；有人24小时值班的控制室除双电源供电外，另加自动切换的事故照明，照明电源取自UPS。1.13防雷及接地 1.13.1防雷
根据氧化铝厂各车间的生产性质，本厂属于Ⅲ类防雷等级，另据雷暴日资料，按中雷区计算，建筑物高度凡在15米及以上者，均做防雷设计。1.13.3接地
本工程10KV系统属于小电流接地方式，电气设备正常情况下不带电的金属外壳必须做可靠的接地保护。220/380V系统为TN-S方式，变压器中性点引出的工作接地线（即零线N）在进户后必须严格的与接地线（即PE线）区别开来，禁止经过开关切断。
1）变压器中性点工作接地冲击电阻不大于4Ω 2）保护接地冲击电阻不大于10Ω
3）车间二次配电点的进线侧，若变压器的接地超过50m时，要重复接地，接地电阻不得大于10。
防雷接地、低压工作接地、保护接地根据具体情况可合用一套接地装置组成综合，综合接地冲击电阻不大于1Ω。1.14节能
如何节约电能，是工程设计中必须考虑的问题，主要采取以下措施实现节能：
1）选用干式变压器中低能耗的SG(B)系列线圈非包封变压器。2）尽可能的将车间变压器布置在低压负荷中心，通过压缩低压线路长度减少线损。
3）需要调速的风机及泵类负荷采用变频调速方案，由于其流量正比于电机转速，电机的功率又正比于流量的三次方，所以可认为电机功率正比于转速的三次方，可见其节省效果十分可观，在频繁调速深度达50%时，节电30～60%，投入的变频设备投资约1～2年即可收回。
4）在车间变电所低压侧母线上装设静电移相电容器，使功率因数提高到0.9的同时，由于补偿后的电流有效值减少，可有效降低变压器和线路的损耗。1.15安全防火
1）变压器及配电室门窗均应满足相应防火等级的要求去做设计。配电室门应向外开。进出高低压柜（屏）的电缆孔洞或电缆进出配电室的孔洞安装施工完毕后，均应用防火堵料封严，以防火灾蔓延而扩大灾情。
2）对互为备用的双回路电缆宜分开敷设，在不同的通道中或在同一通道的不同侧支架上或不同桥架内，非得在同一桥架内敷设时，桥架内加金属隔板，以便把互为备用的电缆分开。电缆沟道或桥架较长时，约每隔200m应有隔火措施，以免火灾蔓延。
3）高低压配电室、控制室中的柜（屏）布置，按维护、操作及防火通道要求设计。在上述配电室及操作室内，备有手提式能喷绝缘的灭火粉末之类的喷射器材。
4）配电室及操作室均设有电话，以便有火情时能及时报警。5）选用高压电缆时，酌情可选用阻燃型电缆。
6）对应生产车间，照明供电采用不同电源的双回路交叉供电，以保证有火情时，有足够的照度要求。无双电源时，也可采用应急灯。
第四篇：氧化铝介绍,氧化铝主要用途
氧化铝介绍，氧化铝主要用途
氧化铝简介
我国具有较丰富的铝土矿资源，迄今已探明保守储量23亿吨，位居世界第4，具备发展氧化铝工业的资源条件。据2004年以来的不完全统计，国内已公布的氧化铝投资项目达27个，测算总规模达1604.1万t。即使不考虑利用国外铝土矿资源和到海外投资办厂的项目，总规模也达到2814.1万t。2006年底，中铝公司氧化铝生产952万t，除目前已公布在建的氧化铝规模外，全国还有拟建氧化铝总规模1992万t接近国外所有拟建(扩建)氧化铝项目的总和。氧化铝工业的迅速发展不同于以往的低水平重复建设，而是上规模、高水平，优化了结构，极大地提升了我国氧化铝工业整体水平和竞争力。但是，如果这种投资热继续无序膨胀，势必造成产品相对过剩。
目前我国氧化铝企业达40多家，已建和在建产能达4350多万吨/年，其中处理国内铝土矿的产能为3250万吨/年。2010年全国氧化铝产量2896万吨，是世界第一大氧化铝生产国。氧化铝主要用途
1.红宝石、蓝宝石的主成份皆为氧化铝，因为其它杂质而呈现不同的色泽。红宝石含有氧化铬而呈红色，蓝宝石则含有氧化铁和氧化钛而呈蓝色。
2.在铝矿的主成份铁铝氧石中，氧化铝的含量最高。工业上，铁铝氧石经由Bayer process纯化为氧化铝，再由Hall-Heroult process转变为铝金属。
3.氧化铝是金属铝在空气中不易被腐蚀的原因。纯净的金属铝极易与空气中的氧气反应，生成一层致密的氧化铝薄膜覆盖在暴露于空气中铝表面。这层氧化铝薄膜能防止铝被继续氧化。这层氧化物薄膜的厚度和性质都能通过一种称为阳极处理（阳极防腐）的处理过程得到加强。
4.铝为电和热的良导体。氧化铝的晶体形态因为硬度高，适合用作研磨材料及切割工具。
5.氧化铝粉末常用作色层分析的媒介物。
6.2004年8月，在美国3M公司任职的科学家开发出以铝及稀土元素化合成的合金制造出称为transparent alumina的强化玻璃。
资料：刚玉粉硬度大可用作磨料，抛光粉，高温烧结的氧化铝，称人造刚玉或人造宝石，可制机械轴承或钟表中的钻石。氧化铝也用作高温耐火材料，制耐火砖、坩埚、瓷器、人造宝石等，氧化铝也是炼铝的原料。煅烧氢氧化铝可制得γ-Al2O3。γ-Al2O3具有强吸附力和催化活性，可做吸附剂和催化剂。刚玉主要成分α-Al2O3。桶状或锥状的三方晶体。有玻璃光泽或金刚光泽。密度为3.9～4.1g/cm3，硬度9，熔点2000±15℃。不溶于水，也不溶于酸和碱。耐高温。无色透明者称白玉，含微量三价铬的显红色称红宝石；含二价铁、三价铁或四价钛的显蓝色称蓝宝石；含少量四氧化三铁的显暗灰色、暗黑色称刚玉粉。可用做精密仪器的轴承，钟表的钻石、砂轮、抛光剂、耐火材料和电的绝缘体。色彩艳丽的可做装饰用宝石。人造红宝石单晶可制激光器的材料。除天然矿产外，可用氢氧焰熔化氢氧化铝制取。
氧化铝化学式Al2O3，分子量101.96。矾土的主要成分。白色粉末。具有不同晶型，常见的是α-Al2O3和γ-Al2O3。自然界中的刚玉为α-Al2O3，六方紧密堆积晶体，α-Al2O3的熔点2015±15℃，密度3.965g/cm3，硬度8.8，不溶于水、酸或碱。γ-Al2O3属立方紧密堆积晶体，不溶于水，但能溶于酸和碱。
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第五篇：氧化铝生产实习
生产实习报告
学院：材料科学与工程学院
班级：金属10-1班
实习时间：2013.9.6--2013.9.18
实习地点：河南焦作中州分公司
一、前言
金秋时节，这是个收获的季节！作为祖国的未来，我们也不能闲着，也要不断地收获，俗话说教学与实践相结合才能学到真本领，所以，带着这份憧憬，我们去到了位于河南的中国铝业中州分公司进行实习，希望在这里能学到课堂上没有的专业知识，和看到未来事业发展的方向。
二、实习背景
2013年9月6日，在亓老师的带领下我们来到了河南焦作这块富饶的土地，这里拥有丰富的煤、铝矿石、地下水等各种资源，这里的人能吃苦耐劳、坚强勇敢，从此中州铝厂便在这块肥沃的土地扎根发芽，创造了一个个奇迹为国家和人民带来了巨大的经济效益。
三、公司简介
中国铝业股份有限公司中州分公司是中国铝业股份有限公司下属氧化铝生产厂之一，是我国铝工业产业政策规划优先发展铝工业基地的重点区域和首批循环经济试点企业。中州分公司现有员工6525人，氧化铝年产能281万吨，拥有1.08亿吨国内矿石资源储备。主要产品为冶金级氧化铝和化学品氧化铝，其中，化学品氧化铝已形成高白、干白、细白三大系列十几种产品，年生产规模28万吨，产品广泛应用于冶金、建材、阻燃、陶瓷、玻璃、牙膏、医药等行业。在企业发展过程中，中州分公司坚持科技兴企战略，大量采用国际、国内先进生产工艺，在生产过程中实施“产学研”相结合，先后取得科技成果200余项，科技创新贡献率超过40%，使公司生产工艺水平及产品产量、质量实现跨越式提高。其中，拥有自主知识产权的“强化烧结法”、“选矿拜耳法”生产氧化铝新工艺属国际首创或世界领先。强化烧结法生产氧化铝新工艺可以使烧结法系统产能提高35％，该工艺获专利方面唯一由中国政府组织评选的最高奖——中国专利金奖；选矿拜耳法生产氧化铝新工艺是国家“九五”重点科技攻关成果，该技术具有生产能耗降低50%、资源服务年限延长3倍的优势，可以使占河南省绝大多数的中低品位铝土矿资源得到充分利用，选矿拜耳法生产线荣获“国家高技术产业化示范工程”荣誉称号；“后加矿增浓溶出”技术成功嫁接选矿拜耳法生产线，利用现有国内一水硬铝石高温高压溶出机组的闪蒸汽溶出进口三水软铝石，达到提高系统产能、降低能耗和余热利用的目标，创造了世界上一条生产线同时应用两种矿石资源的全新模式，该技术荣获中国有色金属工业科学技术奖一等奖。
四、实习目的
接触生产实践；了解生产工艺，熟悉专业内容，印证和加强在课堂上所学的知识，为后续的专业课、毕业设计、毕业论文奠定基础。培养理论联系实践的学风。
深入工厂生活，虚心向带队负责人和工程技术人员学习，培养学生的群众观点和树立为祖国冶金工业的现代化发奋图强、刻苦学习的思想。
掌握氧化铝生产工艺流程，把那个掌握冶炼工序的定量流程（包括成分、数量、条件、指标等）。
深入了解主要设备的规格、详细结构、材质、主要尺寸、工艺操作的特点和存在的问题，以及主要工序之间的相互联系。
熟悉工厂常用机电设备、仪表、化工设备的规格、性能。
了解工厂的技术经济指标，生产管理概况。
对主要岗位生产技术问题进行研究分析，并提出自己的见解
五、实习内容
9月9日首先是由公司安全部的副主任给我们讲解中州分公司的安全管理制度，让我们明白在公司不论做什么，安全是所有工作的重中之重，特别强调的是所有员工都具有一个很重要的权利，即安全优先权。中州分公司主要采用的是13409安全管理模式，1代表一个原则：安全优先、确保质量、高效运行。3代表是那个观念：任何事故都是可以预防的；崇尚安全技术；追求本质安全 严细程序 自觉管理。4代表四部曲：事故预测；风险辨识；行为确认；经验分享。0代表三零：零缺陷；零事故；零伤害（零职业病）。9代表九大体系：快乐的安全教育；严谨的安全标准；明确的安全责任；可行的安全指标；有效的安全训练；精干的安全队伍；严肃的安全奖惩；接轨的安全理念；全员的安全参与。此外还给我们讲了公司员工所拥有的权利和义务，各种安全标识和标志，还有安全帽、防护眼镜和面罩等各种劳保用品的重要作用。
安全教育课是很重要的一门课，因为在生产操作中，如果疏忽大意或违规操作，就会容易出现安全事故，轻则伤及个人重则危害生命，并造成公司的巨大损失，所以安全生产要时刻牢记在心。
下午我们一起去参观了中州铝厂的厂史馆，在解说人员的带领和解说下，我们了解了中州分公司从成立到现在所发生的各种重大事件，它的辉煌历史和各级领导人来到中州铝厂视察的情况。中州分公司前身为原中州铝厂，1987年开工建设，1993年建成投产。2001年底，根据中国铝业境外上市需要，改制分立为中州分公司和中州铝厂。根据发展需要，2009年、2010年，中州分公司先后与中州铝厂、中铝矿业有限公司实施合并重组，成立新的中州分公司，并组建中铝中州矿业有限公司，该公司对外作为中国铝业股份有限公司的独立子公司，对内作为二级单位，由中州分公司统一管理。
9月10日，我们学习了氧化铝生产的基础知识，中州铝厂所在地区富含铝矿石，其主要成分是一水硬铝石，铝硅比较低，所以中州公司采用的是选矿拜耳法和强化烧结法生产氧化铝。选矿拜耳法是指在拜耳法生产流程中增设一选矿过程，以处理品位较低的铝土矿的氧化铝生产方法。其工艺流程如图1所示。选矿拜耳法旨在应用选矿手段提高矿石A/S，以改善拜耳法处理较低品位铝土矿生产氧化铝时的整体经济效益。
强化烧结法一种强化烧结法氧化铝生产工艺，其特征在于高铝硅比矿石、石灰、煤、蒸发碳母、碱粉进行原料磨制制得合格的生料装，生料浆经烧成工序而得到熟料，将熟料进行溶出，再经赤泥分离得到粗液，粗液经压煮脱硅、硅渣分离得到一次精液，再经常压脱硅、钙硅渣分离，得到二次精液，二次精液分别经碳化和种分可以得到氢氧化铝浆液，再经分离、洗涤后的氧化铝经焙烧得到氧化铝成品，碳分母液经蒸发返回配料，种分母液直接送溶出工序作调整液，从而实现碱的循环利用，一次硅脱浆液经硅渣分离所得到的纳硅渣经石灰乳脱纳和赤泥分离所得的赤泥经洗涤后外排，而得到的洗液再作为调整液循环利用。常压脱硅经硅渣分离后所得钙硅渣返回配料。
下午学习了氧化铝的生产设备，主要有旋回破碎机9013号，预均化设备即堆料取料机，料浆制备设备（球磨机），浮选机，过滤机，溶出设备，沉降槽，焙烧炉等等。
9月11日来到了选矿车间参观学习，整个选矿车间共分为四个环节，分别是：破碎环节、自磨和球磨环节、磁选环节以及过滤环节。矿石由进入溜井后,用电机车运到粗破碎,粗破碎的进口900*1200mm，破碎后矿石粒度小于350mm，经皮带运往储矿藏，然后进入自磨机。从自磨机出来的矿浆进入大选机进行选别，尾矿将从尾矿管排入尾矿库，精矿浆经高频筛进入球磨机，出来后再次进大选机，然后入精选机进行精选，出来后经过滤成精矿粉即产品。
9月12日早上参观了溶出车间，在这里师傅给我们讲解了溶出车间的整个生产流程，首先是选矿车间送来的矿浆注入预脱硅槽里，保温95度至8个小时，再用矿浆泵送到套管里，然后蒸发车间输送过来的蒸发碱液注入到碱液槽，再用碱液泵送到套管里与矿浆混合注入混合器，然后再经过多个溶出器溶出，溶出后矿浆经十级闪蒸，温度从260度降到125度注入到稀释槽中，从沉降来的洗液同时加入稀释槽中，稀释后料浆用泵送往溶出后槽，停留2小时以上，以进一步脱除溶液中的硅、铁、锌等杂质，最后将矿浆送往沉降车间。
下午我们来到了中州铝厂的技术中心，这里主要的任务是检测进出厂的物料和产品，并开发新产品。在中州铝厂的发展过程中这里发挥了极其重要的作用，保证了中州铝厂的信誉，也为中州铝厂的不断发展壮大提供了技术支持和技术创新。先后取得科技成果200余项，科技创新贡献率超过40%，使公司生产工艺水平及产品产量、质量实现了跨越式的提高。
9月13日我们来到了沉降车间，分离沉降槽溢流由两台溢流泵经两根溢流管送入粗液槽，用配有1：5调速范围的液力偶合调速泵打到叶滤机，在压力差作用下滤液穿过滤布经集液管汇总后自流入精液槽，通过精液泵送至分解的板式热交换，被隔离在外的硅渣附在滤布上，在停车后，通过冲洗泵送来的热水淋洗滤饼并冲洗壳内部，滤饼和热水的混合物经溜槽自流到滤饼槽，与蒸发来的苛化渣在充分搅拌均匀后送至沉降2#洗涤槽，经反向洗涤回收其中的附液。
9月16日我们去到了分解车间，分解车间是全厂最醒目的车间，一进厂区，看到的一排排红色的高大的圆柱型建筑就是分解车间的标志性设备分解槽。从控制过滤工段来的精液经板式换热器，与分解母液进行热交换。热交换后分解母液温度由50～55℃升高至85～90℃后送到蒸发车间；精液温度由100～105℃降低到61～62℃，然后用精液冲刷晶种，制备成一定固含的氢氧化铝（AH）料浆。AH料浆被送至分解首槽，从分解首槽经槽间溜槽依次自流入最后一个分解槽，从而完成氢氧化铝的结晶长大过程。
9月17日到了烧结车间，强化烧结法氧化铝生产工艺是中州铝厂与中南工业大学联合研发的一门炼铝新技术，拥有自主知识产权，其主要流程是将高铝硅比矿石、石灰、煤、蒸发碳母、碱粉进行原料磨制制得合格的生料装，生料浆经烧成工序而得到熟料，将熟料进行溶出，再经赤泥分离得到粗液，粗液经压煮脱硅、硅渣分离得到一次精液，再经常压脱硅、钙硅渣分离，得到二次精液，二次精液分别经碳化和种分可以得到氢氧化铝浆液，再经分离、洗涤后的氧化铝经焙烧得到氧化铝成品，碳分母液经蒸发返回配料，种分母液直接送溶出工序作调整液，从而实现碱的循环利用，一次硅脱浆液经硅渣分离所得到的纳硅渣经石灰乳脱纳和赤泥分离所得的赤泥经洗涤后外排，而得到的洗液再作为调整液循环利用。常压脱硅经硅渣分离后所得钙硅渣返回配料。这项新工艺可以使烧结法系统产能提高35％，曾经大幅度的提高了氧化铝的产量，为中州铝厂带来了巨大的效益，也为公司生产化学品氧化铝和特种氧化铝提供了强有力的技术支持。
9月18日上午去到了蒸发车间，母液蒸发是利用加热的方法，在沸腾的状态下，使溶液中的水分气化排除，提高其溶液浓度。蒸发受设备内的压力、温度、蒸汽和溶液流动状态及系统传热系数等诸多因素影响，按蒸发器内部压力可分为常压蒸发和减压蒸发，大多蒸发过程是在真空状态下进行的，因为真空下溶液的沸点低，蒸发效率高。原液进入分离室由循环泵送到加热室顶部，经顶部的布膜器均匀流入加热管内，在溶液本身的重力作用下，溶液沿加热管内壁呈膜状进入分离室，过程中物料与加热管另侧的蒸汽进行热交换，溶液获得足够的热量使其中的水以水蒸汽（二次汽）逸出，作为下一效的加热蒸汽，六效出来的二次蒸汽进入水冷器冷凝，母液浓缩后再经过三级闪蒸降温，降压，进一步浓缩并回收部分热量。
下午来到了成品车间即焙烧车间，这里是氧化铝生产的最后一道工序了，这里有从丹麦Ｆ.Ｌ.Ｓｍｉｄｔｈ公司引进一套日产850ｔ的沸腾化焙烧炉和从法国道尔公司引进的51ｍ2平盘过滤机，料浆从蒸发车间过来经过高压泵注入到平盘过滤机上，在上面完成洗涤和过滤得到氢氧化铝粉末，再通过皮带运送到焙烧炉中高温焙烧脱水，从而得到成品氧化铝粉末。
六、感想
感谢中州分公司给了我们这样一次到现场学习的机会，通过在中州铝厂十多天的实习，让我懂得了在一个国营大型企业里面，安全生产是企业最重要的任务，每个进到生产厂区的人都要时刻记着把安全放在第一位。在这里还了解到了河南人的豪迈的生活方式，不过天天吃馒头和吃面的生活真的让我们受不住啊，还有就是粗略的学到了氧化铝的整个生产流程，惊叹于中州铝厂的高生产自动化水平，也感慨与中州分公司从无到有、从小到大的辉煌历史，相信这些都是每一代中州人艰苦奋斗、勤劳奉献的结果。所以，我会好好地向中州人学习的，学习中州铝厂自强不息艰苦奋斗的精神，让自己可以在以后的工作中找到自己的立足之地，同时也祝愿中州分公司越来越壮大强盛。
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