氧化铝和金属镓生产的碳排放协同计量方法

技术领域

本发明涉及碳排放计量领域，尤其涉及一种氧化铝和金属镓生产的碳排放协同计量方法和装置。

背景技术

镓作为一种重要的稀散元素，在地壳中含量占比极低。金属镓常伴生在其他矿物之中。近年来，随着我国科学技术的飞速发展，镓作为半导体的关键原材料之一，对我国半导体行业发展具有重要意义，其需求量也在不断增加。镓主要是作为从铝土矿中提取铝或从锌矿石中提取锌时的副产物得到的，也有少量镓来自于煤中伴生元素镓的回收。目前世界上90％以上的原生镓都是从生产氧化铝的种分母液中提取的。

氧化铝生产过程中，镓主要由铝土矿和煤粉带入流程，一部分镓进入循环母液，另一部分镓随产品、废赤泥及其洗液、结垢和烟尘带走损失。尽管目前从母液提取金属镓是原生镓生产的主流方法，然而无论氧化铝厂是否具有镓的生产线，目前氧化铝生产的碳排放计量中，由于系统边界的划定，镓均未作为副产物进行考虑，其未被纳入氧化铝生产过程。然而由于氧化铝的种分母液可以提取镓，而有镓存在的种分母液生产氧化铝后并未被废弃，而是进一步生产镓。因此，目前所计量的得到的氧化铝碳排放量结果不准确，并且缺少金属镓的碳排放计量方法。

因此，有必要研究一种氧化铝和金属镓生产的碳排放协同计量方法和装置来解决上述的一个或多个技术问题。

发明内容

为解决上述至少一个技术问题，根据本发明一方面，提供了一种氧化铝和金属镓生产的碳排放协同计量方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：针对拜耳法氧化铝生产工艺中在煅烧前的分离洗涤步骤产生母液并从该母液生产所述金属镓的工艺，将分离洗涤及之前的工序作为前序工序并将分离洗涤后的工序作为后序工序，采集前序工序和后序工序的能源消耗量、电力消耗量、原材料排放系数、原材料使用量、氧化铝产量及镓产量，计算前序工序的碳排放量；

CE

其中，CE

步骤2：基于氧化铝的实时单价

F

步骤3：计量氧化铝及金属镓在后序工序中碳排放量；

CE

表示后序工序中氧化铝生产碳排放量，ptf

步骤4：根据氧化铝及金属镓分别在前序工序和后序工序中的碳排放量，计量氧化铝的最终碳排放量及金属镓的最终碳排放量；

表示氧化铝最终碳排放量，CE

根据本发明又一方面，通过基于物联网的监测分析采集系统，采集前后序工序能源消耗量、电力消耗量、原材料排放系数、原材料使用量、氧化铝产量及镓产量。

根据本发明又一方面，还提供了一种氧化铝和金属镓生产的碳排放协同计量系统，其特征在于包括：

第一模块，用于针对拜耳法氧化铝生产工艺中在煅烧前的分离洗涤步骤产生母液并从该母液生产所述金属镓的工艺，将分离洗涤及之前的工序作为前序工序并将分离洗涤后的工序作为后序工序，采集前序工序和后序工序的能源消耗量、电力消耗量、原材料排放系数、原材料使用量、氧化铝产量及镓产量，计算前序工序的碳排放量；

CE

其中，CE

第二模块，用于基于氧化铝的实时单价

F

第三模块，用于计量氧化铝及金属镓在后序工序中碳排放量；

CE

表示后序工序中氧化铝生产碳排放量，ptf

第一模块，用于根据氧化铝及金属镓分别在前序工序和后序工序中的碳排放量，计量氧化铝的最终碳排放量及金属镓的最终碳排放量；

表示氧化铝最终碳排放量，CE

本发明可以获得以下一个或多个技术效果：

1、本发明结合拜耳法氧化铝生产工艺和金属镓生产工艺，根据实时生产参数和实时单价，建立了金属镓碳排放计量模型，可以实现金属镓的碳排放准确计量。

2、本发明在金属镓碳排放计量模型的基础上，进一步提高了现有的氧化铝的碳排放计量精度，克服了现有技术中氧化铝碳排放计量中因镓均未作为副产物进行考虑引起的氧化铝碳排放计量结果不准确的问题，提高了相关碳排放计量的可靠性和科学性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为根据本发明的一种优选实施例的氧化铝和金属镓生产的碳排放协同计量方法的技术原理图。

图2为根据本发明的一种优选实施例的氧化铝和金属镓生产的碳排放协同计量方法使用的物联网监测分析采集系统结构示意图。

图3为物联网监测分析采集系统所采集的前后序工序能源消耗量、电力消耗量、原材料排放系数、原材料使用量、氧化铝及镓产量的相关参数示例。

具体实施方式

下面结合附图，通过优选实施例来描述本发明的最佳实施方式，这里的具体实施方式在于详细地说明本发明，而不应理解为对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和实质范围的情况下，可以做出各种变形和修改，这些都应包含在本发明的保护范围之内。

实施例1

根据本发明一种优选实施方式，参见图1-3，提供了一种氧化铝和金属镓生产的碳排放协同计量方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：针对拜耳法氧化铝生产工艺中在煅烧前的分离洗涤步骤产生母液并从该母液生产所述金属镓的工艺，将分离洗涤及之前的工序作为前序工序并将分离洗涤后的工序作为后序工序，采集前序工序和后序工序的能源消耗量、电力消耗量、原材料排放系数、原材料使用量、氧化铝产量及镓产量，计算前序工序的碳排放量；

CE

其中，CE

步骤2：基于氧化铝的实时单价

F

步骤3：计量氧化铝及金属镓在后序工序中碳排放量；

CE

表示后序工序中氧化铝生产碳排放量，ptf

步骤4：根据氧化铝及金属镓分别在前序工序和后序工序中的碳排放量，计量氧化铝的最终碳排放量及金属镓的最终碳排放量；

表示氧化铝最终碳排放量，CE

根据本发明又一优选实施方式，通过基于物联网的监测分析采集系统，采集前后序工序能源消耗量、电力消耗量、原材料排放系数、原材料使用量、氧化铝产量及镓产量。

根据本发明又一优选实施方式，还提供了一种氧化铝和金属镓生产的碳排放协同计量系统，其特征在于包括：

第一模块，用于针对拜耳法氧化铝生产工艺中在煅烧前的分离洗涤步骤产生母液并从该母液生产所述金属镓的工艺，将分离洗涤及之前的工序作为前序工序并将分离洗涤后的工序作为后序工序，采集前序工序和后序工序的能源消耗量、电力消耗量、原材料排放系数、原材料使用量、氧化铝产量及镓产量，计算前序工序的碳排放量；

CE

其中，CE

第二模块，用于基于氧化铝的实时单价

F

第三模块，用于计量氧化铝及金属镓在后序工序中碳排放量；

CE

表示后序工序中氧化铝生产碳排放量，ptfi

第一模块，用于根据氧化铝及金属镓分别在前序工序和后序工序中的碳排放量，计量氧化铝的最终碳排放量及金属镓的最终碳排放量；

表示氧化铝最终碳排放量，CE

根据本发明又一优选实施方式，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序适于由处理器加载并执行，以使得具有所述处理器的计算机设备执行前述氧化铝和金属镓生产的碳排放协同计量方法。

本发明还提供了一种计算机设备，其特征在于，包括：处理器和存储器；所述处理器与存储器相连，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于调用所述计算机程序，以使得所述计算机设备执行前述氧化铝和金属镓生产的碳排放协同计量方法的步骤。值得注意的是，本发明处理器执行计算机程序的过程，与本发明提供的一种氧化铝和金属镓生产的碳排放协同计量方法中各个步骤的执行过程一致，具体可参见前述相关内容描述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。

实施例2

根据本发明一种优选实施方式，提供一种氧化铝和金属镓生产的碳排放协同计量系统，基于物联网实现对实际生产过程中的成分分析及碳排放计量，主要包括计量系统和物联网监测分析采集系统。计量系统中集成了氧化铝和金属镓生产的碳排放协同计量方法，物联网监测分析采集系统包括各类传感元器件，各类系统模块又需要处理器，存储器等元件的支持。

优选地，参见图2，物联网监测分析采集系统包括数据感知单元及数据采集单元。其中数据感知单元与数据采集单元单向连接，数据采集单元与计量系统单向连接。所述数据感知单元，用于基于各类传感装置从而实现对生产过程种的相关生产参数进行数据感知。所述数据采集单元，用于对生产过程中的相关生产参数进行实时采集及监控。

优选地，所述数据感知单元包括：

感知分类模块，用于对铝板生产过程中的各类参数输入进行分类感知处理，分类感知物料能源消耗量，能源参数，电力消耗量，碳排放量及电网系数。

传感器模块，包括但不限于基于RFID，QR code，或蓝牙的物联网传感器，用于对各个单元过程，如熔，铸，轧制等的物料投入，能源投入，能源品位，电力消耗及电网系数的实时数据感知。

数据接口模块，用于对不同类型的数据进行适配接入，数据经过特征提取识别数据格式和交互方式,适配对应的交互接口。

数据传输模块，用于传输数据接口的数据至数据采集单元的数据接收模块。

优选地，数据采集单元包括：

数据接收模块，用于与数据传输模块进行交互，接收数据传输模块传输的各类采集数据；

信道分配模块，用于对不同数据端口基于采集任务进行采集信道的分配，保证采集集群的均衡分散运行；

数据存储模块，用于对结构化数据以及非结构化数据按照实时数据以及非实时数据进行分类存储。

输出显示模块输入端与数据存储模块输出端信号相连接，输出端与外接显示设备相连接，当数据存储完成后，用于显示计量结果。

优选地，所述计量系统用于对数据感知单元的数据进行计量处理，包括采样模块，计量分析模块，数据存储模块及实时反馈模块。

优选地，采样模块输入端信号连接在数据采集单元数据存储模块的输出端以及控制系统数据存储模块的输出端，用于接收物料网监测采集系统数据。计量分析模块的输入端信号与采样模块输出端信号进行连接，用于实现对采样模块数据的计量处理。

优选地，数据存储模块的输入端信号与计量分析模块输出端信号连接，用于对计量结果及分析结果的实时化分类存储。输出显示模块输入端与数据存储模块输出端信号相连接，输出端与外接显示设备相连接，当计量分析完成后，用于显示计量结果。

实施例3

根据本发明一种优选实施方式，针对拜耳法氧化铝生产工艺中在煅烧前的分离洗涤步骤产生母液并从该母液生产所述金属镓的工艺，将分离洗涤及之前的工序作为前序工序并将分离洗涤后的工序作为后序工序。

优选地，提供一种氧化铝和金属镓生产的碳排放协同计量方法，包括以下步骤：

步骤1：基于物联网的监测分析采集系统，采集前后序工序能源消耗量，电力消耗量，原材料排放系数，原材料使用量,氧化铝及镓产量。相关参数如图3。

步骤2：基于公式1计量前序工艺碳排放量。

步骤3：基于经济价值，氧化铝及镓的单价及两者产量，采用公式2-4对氧化铝及金属镓前序所得碳排放进行计量。

实时氧化铝和金属镓价格例如如下：

氧化铝：2.90元/千克，镓：2025元/千克

步骤4：基于公式5-6，依据能源消耗量，电力消耗量，原材料排放系数，原材料使用量结果，计量氧化铝及金属镓后序生产过程的碳排放量。

步骤5：基于公式7-8，以及步骤3及步骤4的结果，计量氧化铝及金属镓的碳排放量。

CE

基于以上步骤，建立了金属镓碳排放计量模型，可以实现金属镓的碳排放准确计量，同时提高了氧化铝碳排放计量的可靠性和科学性。

本发明可以获得以下一个或多个技术效果：

1、本发明结合拜耳法氧化铝生产工艺和金属镓生产工艺，根据实时生产参数和实时单价，建立了金属镓碳排放计量模型，可以实现金属镓的碳排放准确计量。

2、本发明在金属镓碳排放计量模型的基础上，进一步提高了现有的氧化铝的碳排放计量精度，克服了现有技术中氧化铝碳排放计量中因镓均未作为副产物进行考虑引起的氧化铝碳排放计量结果不准确的问题，提高了相关碳排放计量的可靠性和科学性。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。