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来源：《中国科技信息》刘爱杰 董亚东 梁鑫磊 王涛 （通讯作者） 侯立涛 沈苗· 摘 要 ·本文介绍了再生铝生产中铝灰温度自动检测及控制系统对炒灰过程中铝灰温度控制的原理及应用，文中分析了铝灰温度自动测量系统对炒灰过程中的温度与铝金属回收率的实验数据及联系，证明采用铝灰温度自动检测和控制技术的可行性与必要性
再生铝生产中铝灰中会伴有大量的铝金属，如将此铝灰直接作为废弃物处理，将造成大量金属的浪费，不利于再生铝的绿色和低碳回收因此在再生铝生产中常常采用炒灰机对铝灰进行处理，在高温下分离铝灰与铝灰中金属，如果想要分离的更彻底，温度控制是很重要的。
铝是一种极易氧化的金属，温度过高易造成大量的铝金属的烧损，温度过低铝灰中的金属不能充分熔化和渗出，所以温度过高和过低都难以获得最佳的铝金属回收效果为了确保金属铝有效的分离，业内一直依赖于操作工人的生产经验，但在实际操作中由于现场环境恶劣、劳动强度大、操作人员水平不一很难对炒灰时的工作温度进行有效控制。
为此，本文拟通过对炒灰机增加温度检测及控制装置，进行自动化改造，对炒灰机进行自动化控制，精确控制炒灰的温度，从而实现铝金属的高效回收1 工作原理与实施过程炒灰机的温度检测及控制系统是由红外线温度监测装置与比例积分控制（PID）加料模块构成的。
红外线温度测量装置是通过探测铝灰发射的红外线能量来测量铝灰温度的检测装置，是一种非接触式的温度检测装置，其优点是不用接触高温的铝灰比例积分控制技术是一种常用控制技术，铝灰处理中采用的PID加料控制系统是一种基于电气和计算机技术相结合的控制系统，其核心仍然是对温控信号进行比例积分计算和转换，然后再根据计算结果，通过适时加入冷灰或升温剂，以及控制炒灰机的搅拌速度来实现对铝灰的温度控制。
图1 控制原理图先将红外线测温仪固定在炒灰机的架子上，将其测量窗口对准铝灰温度检测窗口，利用信号传输线将铝灰的温度信号传输到温度控制模块为提高温度控制的精度和稳定性，温度控制模块采用比例积分控制方式，PID温度控制模块由三个部分组成：比例（P）、积分（I）和微分（D）控制器，P控制器负责根据目标温度和实际温度之间的差异输出控制信号，I控制器用来消除温度偏差的积累效应，D控制器则通过对温度变化率的反馈控制。
因此，当红外监测装置的信号传输至PID温度控制模块后，PID控制模块负责根据设定的铝灰目标温度和实际温度之间的差异输出控制信号，消除信号中的温度偏差的积累效应后，对温度变化进行反馈控制温度控制的执行机构，分为升温、降温、搅拌三个部分。
通过升温信号启动升温执行机构添加升温剂，当降温信号出现时降温执行机构启动加强搅拌和加入降温料的程序，使铝灰温度得到有效控制，减少了铝液的损失2 铝灰温度控制技术在铝灰处理过程中的应用铝灰的温度控制是铝灰提高回收率关键因素，温度过高铝灰中的铝烧损加剧，铝金属的回收率会大幅下降。
铝灰提取温度低，灰中铝不易与灰份分离，回收率也不容易提高因此，铝灰温度的检测与调整是关键根据以往的生产经验，铝灰需要在700~740℃进行铝金属的提取处理，生产操作人员根据铝灰在高温下的颜色来判断铝灰的温度，这种对温度的判断受生产操作人员的经验限制，判断误差很大。
在调整铝灰温度时，加入升温剂或降温剂的剂量也不准确为此，红外线温仪连续对搅拌过程中的铝灰进行温度测量，并将数据传输至PID模块进行计算，消除误差后的温度数据更为精确不仅如此，经过补偿计算的温度差值，根据铝灰处理的数量，结合以往生产经验的调温剂加入量计算消除温差所应当补加的调温剂，这样使炒灰过程中的温度控制更为可控。
表1为在实际生产中直接从热铝灰中提取铝金属过程中未采用温度控制装置的炒灰机与采用温度控制装置的炒灰机的控制过程进行的对比从表中可以看出，我们发现在采用测控装置以后，铝灰温度有了很大幅度的下调这主要是因为以往铝灰在炒灰温度的判断上和调温剂数量的加入量有很大的误差，人工判断铝灰温度只是判断了铝灰表层的温度，而铝灰自动温度控制系统在铝灰搅拌过程中连续测量和跟踪温度的变化，测量的铝灰温度更准确，调温剂加入的数量也更为精确，因此铝灰的处理温度就可以有一定程度的下调而不必考虑调整过量的因素，而温度的下调直接导致了金属烧损的减少，金属回收率较未采用测控装置有了10%的提升。
表1测控装置与铝灰温度、回收金属量、金属回收率的关系
在上述研究试验的基础上，铝灰处理的温度波动也是导致烧损的一个原因在处理铝灰过程中，温度的波动很大时，金属的回收率较低，而铝灰温度波动较小时，金属回收率会有0.5~1%的提升经过原因分析，在采用测控装置处理不同温度的铝灰时，铝灰会存在温度不均匀的情况，局部高温的铝灰会造成局部的铝金属过度烧损。
在采用铝灰自动温控装置以后，装置的监测更为实时，一旦出现局部高温时控制装置会加快铝灰的搅拌，铝灰温度波动随之减小，避免了金属因局部过热而导致的烧损，因此可以小幅度的增加金属回收率由此可见，炒灰过程中稳定的铝灰温度控制还对改善炒灰工艺有着重要作用。
不仅如此，采用了温控装置后，炒灰的效率也提高了，同样处理量的铝灰处理时间也缩短了3 结论通过一年多的试用和改进，炒灰机的温度控制系统已经日臻完善主要结论如下：1）自动灰温检测控制装置有利于对铝灰温度的控制，可以大幅降低过高的炒灰温度，避免了铝灰中铝金属的无效烧损。
2）自动灰温检测控制装置有利于控制炒灰过程中局部过热导致的烧损因此，采用自动温控装置装置，炒灰过程中提取的金属量较此前没有温控装置的炒灰机有了大幅的提升，同时还缩减了整个炒灰工艺的时间，现场工况也得到了很大改善，操作人员作业强度大大下降，该项技术对我厂的炒灰技术水平提高做出了重大贡献。
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