电熔镁砂熔炼过程带输出补偿的PID控制 被引量：15

1

作者 王维洲 吴志伟 柴天佑 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第7期1282-1292,共11页

电熔镁砂熔炼过程是以三相电机转动方向与频率为输入,以三相电极电流为输出的强非线性工业过程,其模型参数埋弧电阻率、熔池电阻率和熔池高度随熔炼过程和原矿颗粒长度及杂质成分的变化而变化.本文采用线性模型和未知高阶非线性项来描... 电熔镁砂熔炼过程是以三相电机转动方向与频率为输入,以三相电极电流为输出的强非线性工业过程,其模型参数埋弧电阻率、熔池电阻率和熔池高度随熔炼过程和原矿颗粒长度及杂质成分的变化而变化.本文采用线性模型和未知高阶非线性项来描述电熔镁砂熔炼过程,其中未知高阶非线性项用已知的前一时刻高阶非线性项和其变化率来描述,采用线性模型设计PID控制器,并设计消除前一时刻高阶非线性项的补偿器和消除其变化率的补偿器,提出了带输出补偿的PID控制器,同时采用一步最优前馈控制律和一步最优调节律设计控制器参数.通过仿真实验和电熔镁炉的工业应用,表明当该过程的动态特性发生未知随机变化时,本文所提方法在所有运行时间内可以将电流跟踪误差控制在目标值范围内. 展开更多

关键词 关键词电熔镁炉 未知高阶非线性项 一步最优前馈控制律 一步最优调节律 带输出补偿的PID控制器

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电熔镁炉嵌入式专用控制器及其控制方法研究 被引量：11

2

作者 吴志伟 方正 +2 位作者 柴天佑 张新海 王超 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期1261-1267,共7页

分析了电熔镁炉熔炼过程对控制器设计的要求,从开发专用控制设备的角度研究了嵌入式控制器的设计和实现,提出了一种基于嵌入式计算机X86硬件架构和Simulink软件开发环境的电熔镁炉专用嵌入式控制器软硬件设计方案,详细介绍了电熔镁炉专... 分析了电熔镁炉熔炼过程对控制器设计的要求,从开发专用控制设备的角度研究了嵌入式控制器的设计和实现,提出了一种基于嵌入式计算机X86硬件架构和Simulink软件开发环境的电熔镁炉专用嵌入式控制器软硬件设计方案,详细介绍了电熔镁炉专用嵌入式控制器的软硬件系统实现方法和相应的智能控制策略。将所设计的专用嵌入式控制器应用于实际工业现场,应用效果表明,系统设计可靠,能够满足熔炼过程对电极电流的控制要求,提高了产品品位,降低了产品能耗。 展开更多

关键词 嵌入式控制器 电熔镁炉 X86架构 SIMULINK 智能切换控制

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基于深度卷积网络的电熔镁炉欠烧工况在线识别 被引量：10

3

作者 卢绍文 王克栋 +2 位作者 吴志伟 李鹏琦 郭章 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2019年第7期1537-1544,共8页

欠烧是电熔镁炉熔炼过程中由于原料杂质不均匀导致炉壁局部过热的异常工况,若不及时发现和处理,可能导致炉体烧穿。目前,欠烧工况主要依靠有经验的巡检工人在电熔镁生产现场“看火”,劳动强度大且危险性高,容易漏检、误检。鉴于此,提出... 欠烧是电熔镁炉熔炼过程中由于原料杂质不均匀导致炉壁局部过热的异常工况,若不及时发现和处理,可能导致炉体烧穿。目前,欠烧工况主要依靠有经验的巡检工人在电熔镁生产现场“看火”,劳动强度大且危险性高,容易漏检、误检。鉴于此,提出一种基于深度卷积网络的可见光RGB图像与红外热像相结合的电熔镁炉欠烧工况感知技术,并基于此开发原型系统。采用工业相机和红外热像仪获取电熔镁生产现场过程图像,利用深度学习技术并结合现场工人经验建立对欠烧工况视频图像的检测和识别模型,通过实时的图像分析,实现对欠烧工况的在线识别。将该技术在某氧化镁企业进行工业实验,验证了所提出技术的有效性。 展开更多

关键词 电熔镁炉 深度学习 工况感知 图像检测 识别模型 生成对抗网络

原文传递

基于深层卷积随机配置网络的电熔镁炉工况识别方法研究

4

作者 李帷韬 童倩倩 +1 位作者 王殿辉 吴高昌 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期527-543,共17页

为解决电熔镁炉工况识别模型泛化能力和可解释性弱的缺陷,提出一种基于深层卷积随机配置网络(Deep convolutional stochastic configuration networks,DCSCN)的可解释性电熔镁炉异常工况识别方法.首先,基于监督学习机制生成具有物理含... 为解决电熔镁炉工况识别模型泛化能力和可解释性弱的缺陷,提出一种基于深层卷积随机配置网络(Deep convolutional stochastic configuration networks,DCSCN)的可解释性电熔镁炉异常工况识别方法.首先,基于监督学习机制生成具有物理含义的高斯差分卷积核,采用增量式方法构建深层卷积神经网络(Deep convolutional neural network,DCNN),确保识别误差逐级收敛,避免反向传播算法迭代寻优卷积核参数的过程.定义通道特征图独立系数获取电熔镁炉特征类激活映射图的可视化结果,定义可解释性可信度评测指标,自适应调节深层卷积随机配置网络层级,对不可信样本进行再认知以获取最优工况识别结果.实验结果表明,所提方法较其他方法具有更优的识别精度和可解释性. 展开更多

关键词 电熔镁炉 深层卷积随机配置网络 高斯差分卷积核 类激活映射图 可解释性

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基于质能平衡分析的电熔镁炉能效评估 被引量：1

5

作者 王鑫 姜天驰 +1 位作者 张卫军 罗维坤 《材料与冶金学报》 CAS 北大核心 2023年第1期75-80,共6页

为提高典型电熔镁炉的能量效率,减少其生产过程中不必要的能量损失,对典型电熔镁炉进行了全面的质量与能量平衡计算,并通过对其质-能收入项及产出项的细致划分,评估了典型电熔镁炉的能效,同时还确定了生产过程中的高耗能环节与高原材料... 为提高典型电熔镁炉的能量效率,减少其生产过程中不必要的能量损失,对典型电熔镁炉进行了全面的质量与能量平衡计算,并通过对其质-能收入项及产出项的细致划分,评估了典型电熔镁炉的能效,同时还确定了生产过程中的高耗能环节与高原材料浪费环节.结果表明:该电熔镁炉总能量收入为108.5 GJ,能量效率为40.2%;炉表散热和烟气排放是生产过程中的主要高耗能环节,分别占总能量支出的24.5%和25.1%;生产电熔镁砂(含皮砂)的单耗为3 200 kW·h/t,生产电熔镁砂(不含皮砂)的单耗为2 175 kW·h/t,理论单耗为2 070 kW·h/t. 展开更多

关键词 电熔镁 电弧炉 能量平衡 节能

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基于同步扰动随机逼近算法的电熔镁炉智能控制系统 被引量：4

6

作者 吴志伟 吴永建 柴天佑 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期1095-1100,共6页

针对电熔镁炉熔炼过程中电极电流的调节主要依靠人工手动控制,控制效果差、产品质量不稳定、能量浪费严重的生产现状,提出了一种电熔镁炉智能控制策略.该智能控制策略根据熔炼过程中不同的熔炼工况分别设计了基于SPSA算法和神经网络的... 针对电熔镁炉熔炼过程中电极电流的调节主要依靠人工手动控制,控制效果差、产品质量不稳定、能量浪费严重的生产现状,提出了一种电熔镁炉智能控制策略.该智能控制策略根据熔炼过程中不同的熔炼工况分别设计了基于SPSA算法和神经网络的正常工况控制器以及基于规则推理技术的特殊工况控制器.将所设计的电熔镁炉智能控制系统应用于实际工业现场,实现了对电极电流的自动控制,保证了产品产量,降低了产品能耗. 展开更多

关键词 电熔镁炉 同步扰动随机逼近算法 神经网络 规则推理

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基于火焰动态纹理的电熔镁炉工况识别 被引量：3

7

作者 赵磊 卢绍文 郑秀萍 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期1565-1572,共8页

电熔镁炉制备电熔镁砂的工艺过程中,会交替出现正常熔炼、加料和欠烧等不同工况,针对不同的工况需要采取相应的处理方式来保证生产过程的正常进行.目前,工况的识别主要依靠人工完成,这种方式存在工人劳动强度大、容易漏检误检等问题.本... 电熔镁炉制备电熔镁砂的工艺过程中,会交替出现正常熔炼、加料和欠烧等不同工况,针对不同的工况需要采取相应的处理方式来保证生产过程的正常进行.目前,工况的识别主要依靠人工完成,这种方式存在工人劳动强度大、容易漏检误检等问题.本文依据不同工况下炉口火焰具有不同的动态可视化特征,提出一种基于动态纹理的工况识别技术.首先,建立炉口火焰的线性动态系统模型来刻画纹理的动态特性,然后,设计基于子空间主要角度的核函数来度量火焰动态模型相似度.对比实验表明本文设计的基于子空间主要角度的工况分类器具有更好的分类精度及鲁棒性. 展开更多

关键词 电熔镁炉 纹理 工况识别 动态模型 线性动态系统 核函数

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基于信息融合的电熔镁炉熔炼异常工况等级识别 被引量：3

8

作者 李鸿儒 王奕文 邓靖川 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期153-157,共5页

采用多源信息融合思想,提出了电熔镁炉加热熔化异常工况等级的识别方法.在分析加热熔化过程各种异常工况的基础上,提取电流、图像和声音信号特征进行同步序列化和归一化处理,根据各种异常工况的特点选取不同特征,建立了基于支持向量机... 采用多源信息融合思想,提出了电熔镁炉加热熔化异常工况等级的识别方法.在分析加热熔化过程各种异常工况的基础上,提取电流、图像和声音信号特征进行同步序列化和归一化处理,根据各种异常工况的特点选取不同特征,建立了基于支持向量机的轻微半熔化和严重过加热工况识别模型、基于规则推理的中度半熔化和严重半熔化工况识别模型和基于决策树支持向量机的轻微过加热和中度过加热工况识别模型.仿真结果表明,本文方法实现了对半熔化和过加热工况异常等级的有效识别. 展开更多

关键词 电熔镁炉 异常等级识别 规则推理 支持向量机 决策树支持向量机

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基于图像与电流特征的电熔镁炉欠烧工况半监督分类方法 被引量：3

9

作者 卢绍文 温乙鑫 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期891-902,共12页

针对电熔镁炉异常工况识别任务,在半监督学习框架下提出一种将电流与图像两类特征融合的解决方案.主要贡献为:使用多元图像分析(Multivariate image analysis,MIA)技术代替人眼,更为准确客观地对镁炉火焰进行特征提取;利用基于熵正则化(... 针对电熔镁炉异常工况识别任务,在半监督学习框架下提出一种将电流与图像两类特征融合的解决方案.主要贡献为:使用多元图像分析(Multivariate image analysis,MIA)技术代替人眼,更为准确客观地对镁炉火焰进行特征提取;利用基于熵正则化(Entropy regularization,ER)的半监督学习框架,同时使用具有强互补性的生产图像与电流数据进行工况分类,从而弥补了基于单一特征分类的某些缺点;采用交叉熵方法(Cross-entropy method,CEM)优化分类器目标函数,较传统优化方法显著地提升了训练速度.通过仿真数据与公开数据集测试并讨论了本文算法的优势,并通过工业数据验证了所提方法的有效性、应用价值与良好的鲁棒性. 展开更多

关键词 电熔镁炉 异常工况判别 多元图像分析 特征融合 基于熵的半监督学习 交叉熵方法

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实时图像驱动的电熔镁炉虚拟可视化监控系统 被引量：2

10

作者 程盟盟 李鹏琦 +1 位作者 卢绍文 柴天佑 《控制工程》 CSCD 北大核心 2018年第10期1946-1952,共7页

电熔镁炉生产过程复杂,目前仍需要操作员在现场巡检,环境恶劣,危险性高。针对视频监控受到高温、粉尘、强光的影响,无法获得高质量的监控画面等问题,提出一种实时图像驱动的电熔镁炉虚拟可视化监控系统,在低质量的视频监控画面的基础上... 电熔镁炉生产过程复杂,目前仍需要操作员在现场巡检,环境恶劣,危险性高。针对视频监控受到高温、粉尘、强光的影响,无法获得高质量的监控画面等问题,提出一种实时图像驱动的电熔镁炉虚拟可视化监控系统,在低质量的视频监控画面的基础上,利用图像去雾技术、数字抠图技术、颜色迁移技术等实时重建虚拟的电熔镁炉以及炉口火焰,生成的虚拟电熔镁炉可视化监控可远程发布到不同平台的终端,用于远程/移动的工况监控。该系统在工业生产中进行了实验,结果表明虚拟监控系统能够实时反映真实生产中镁炉炉口火焰的动态特征,为操作员的生产监控提供了新的工具。 展开更多

关键词 电熔镁炉 虚拟增强 火焰三维重建 远程监控

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电熔镁炉铝合金导电横臂的参数计算与仿真分析 被引量：1

11

作者 由纪 王志强 +1 位作者 李国锋 韩晓明 《有色金属（冶炼部分）》 CAS 北大核心 2017年第5期48-53,共6页

研究电熔镁炉采用铜—钢复合导电横臂存在电能损耗大、电极升降速度慢和控制性能差的问题,提出了采用铝合金导电横臂代替铜—钢复合导电横臂的方法,并针对目前导电横臂阻抗计算误差大的现状给出了精确计算的基本公式,对两种导电横臂的... 研究电熔镁炉采用铜—钢复合导电横臂存在电能损耗大、电极升降速度慢和控制性能差的问题,提出了采用铝合金导电横臂代替铜—钢复合导电横臂的方法,并针对目前导电横臂阻抗计算误差大的现状给出了精确计算的基本公式,对两种导电横臂的阻抗值进行了理论及仿真计算,同时求得了导电横臂的质量,最后比较分析了两种导电横臂的阻抗、电能损耗、电极调速等参数。仿真结果表明,电熔镁炉采用铝合金导电横臂与铜—钢复合导电横臂电能损耗相近,但电极升降速度和控制性能均有提高。 展开更多

关键词 电熔镁炉 导电横臂 铝合金 铜钢复合

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基于图像随机分布模型的电熔镁炉工况识别

12

作者 蒋鹏 卢绍文 +1 位作者 李明杰 赵楷文 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2021年第11期2735-2742,共8页

电熔镁炉制备电熔镁砂的工艺过程中,会交替出现正常熔炼、加料和欠烧等多种不同工况,其中,欠烧工况分辨难度最大且最为关键.目前,欠烧工况的识别主要依靠人工经验完成,这种方式的准确性取决于人的经验水平和生理状态,且工人劳动强度大,... 电熔镁炉制备电熔镁砂的工艺过程中,会交替出现正常熔炼、加料和欠烧等多种不同工况,其中,欠烧工况分辨难度最大且最为关键.目前,欠烧工况的识别主要依靠人工经验完成,这种方式的准确性取决于人的经验水平和生理状态,且工人劳动强度大,存在容易漏检误检的问题.对此,依据不同工况下炉口火焰图像中具有的动态特征,提出一种基于B样条(B-spline)动态网络动态特性的工况识别技术.首先,建立炉口火焰的线性动态系统模型来刻画系统的动态特性;然后,设计基于子空间主要角度的核函数来度量火焰动态模型相似度.对比实验表明,所设计的基于B-spline动态网络动态特性的工况识别技术具有更好的分类精度和更高的效率. 展开更多

关键词 电熔镁炉 B样条动态网络 工况识别 动态模型 线性动态系统 核函数

原文传递

基于改进主观贝叶斯方法识别电熔镁炉异常工况

13

作者 袁杰 王姝 +1 位作者 王福利 孙晓辉 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期153-159,共7页

电熔镁炉熔炼过程信息包含大量的不确定性,基于大数据分析的方法难以应用.为准确识别电熔镁炉熔炼过程的异常工况,提出一种基于改进的主观贝叶斯在线规则推理方法.传统的主观贝叶斯方法参数赋值范围过大,针对这一问题,使用映射函数将参... 电熔镁炉熔炼过程信息包含大量的不确定性,基于大数据分析的方法难以应用.为准确识别电熔镁炉熔炼过程的异常工况,提出一种基于改进的主观贝叶斯在线规则推理方法.传统的主观贝叶斯方法参数赋值范围过大,针对这一问题,使用映射函数将参数赋值范围缩小到有限区间,以提高方法的实用性.在规则推理时,使用模糊隶属度函数对观察和证据进行模糊匹配,以提高工况识别的鲁棒性和准确率.仿真分析表明该方法可以有效描述规则中的不确定性信息,准确识别电熔镁炉熔炼过程的异常工况. 展开更多

关键词 电熔镁炉 异常工况识别 主观贝叶斯 不确定推理 模糊函数

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基于时序图像深度学习的电熔镁炉异常工况诊断 被引量：18

14

作者 吴高昌 刘强 +1 位作者 柴天佑 秦泗钊 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第8期1475-1485,共11页

超高温电熔镁炉(Fused magnesium furnace, FMF)生产炉况监测困难,易发生欠烧异常工况,不仅造成产品质量下降,也直接危害生产安全与人员安全.现有的人工巡检方式实时性差,容易发生漏报和误报,甚至导致铁制炉壳烧透、烧漏.针对该问题,本... 超高温电熔镁炉(Fused magnesium furnace, FMF)生产炉况监测困难,易发生欠烧异常工况,不仅造成产品质量下降,也直接危害生产安全与人员安全.现有的人工巡检方式实时性差,容易发生漏报和误报,甚至导致铁制炉壳烧透、烧漏.针对该问题,本文采用视频信号,利用电熔镁炉欠烧工况的时空特征,即在炉壳表面出现的局部不规则高亮区域的空间特征,以及该高亮区域随时间呈现出亮度增强、面积变大的时序特征,提出一种基于卷积循环神经网络(Convolutional recurrent neural network, CRNN)的电熔镁炉异常工况诊断新方法.该方法包括图像序列一致性变换和时序残差图像提取预处理、基于卷积神经网络(Convolutional neural network, CNN)的空间特征提取、基于循环神经网络(Recurrent neural network,RNN)的时序特征提取、基于加权中值滤波的工况自动标记.最后采用实际的电熔镁炉炉壳的视频信号,进行了所提方法与现有的两种深度学习网络模型的实验比较研究,结果说明了所提方法的优越性. 展开更多

关键词 电熔镁炉 时空特征提取 异常工况诊断 卷积神经网络 循环神经网络

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电熔镁炉熔炼过程异常工况识别及自愈控制方法 被引量：10

15

作者 李荟 王福利 李鸿儒 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第7期1411-1419,共9页

本文提出了基于多源信息融合的电熔镁炉异常工况识别及自愈控制方法.通过分析与三种异常相关的专家知识及操作经验,本文提取了与异常工况相关的多源信息.通过融合多源信息,建立了用于异常工况识别的贝叶斯网络模型.根据异常工况的识别结... 本文提出了基于多源信息融合的电熔镁炉异常工况识别及自愈控制方法.通过分析与三种异常相关的专家知识及操作经验,本文提取了与异常工况相关的多源信息.通过融合多源信息,建立了用于异常工况识别的贝叶斯网络模型.根据异常工况的识别结果,利用剩余生命时间与控制变量调整量间的关系获得自愈控制措施.仿真结果表明提出的方法能够实现异常工况识别,并且能够区分严重程度,制定相应的自愈控制方案,获得比现有方法更好的性能. 展开更多

关键词 电熔镁炉 多源信息融合 异常工况识别 贝叶斯网络 自愈控制

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动态火焰图像分割及在电熔镁炉视频监控中的应用 被引量：7

16

作者 卢绍文 李鹏琦 +1 位作者 郑秀萍 郭章 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期153-157,163,共6页

火焰的颜色、亮度分布、形态变化规律在不同工况下均不相同,表现出多模态的特点;此外,背景环境的反光、气雾、粉尘等干扰使得目标区域和背景高度耦合,因此传统分割算法不能确保在多种工况下的准确性.本文提出将多元图像分析和人工经验... 火焰的颜色、亮度分布、形态变化规律在不同工况下均不相同,表现出多模态的特点;此外,背景环境的反光、气雾、粉尘等干扰使得目标区域和背景高度耦合,因此传统分割算法不能确保在多种工况下的准确性.本文提出将多元图像分析和人工经验相结合的火焰图像分割方法,通过主成分分析方法对图像降维、构造得分柱状图,进而分割出炉口火焰区域.将本文方法应用于电熔镁炉生产的视频监控中,结果验证了该方法的性能. 展开更多

关键词 图像分割 动态火焰 多元图像分析 电熔镁炉 视频监控

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数据与模型驱动的电熔镁群炉需量预报方法 被引量：4

17

作者 杨杰 柴天佑 +1 位作者 张亚军 吴志伟 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第8期1460-1474,共15页

电熔镁群炉需量指当前时刻k和(k-1),…(k-n+1)时刻群炉功率的平均值,用于度量高耗能电熔镁群炉用电量.(k+1)时刻群炉需量取决于功率变化率.本文建立了功率变化率与电流控制系统输出电流之间由线性项与未知非线性项组成的动态模型,其中... 电熔镁群炉需量指当前时刻k和(k-1),…(k-n+1)时刻群炉功率的平均值,用于度量高耗能电熔镁群炉用电量.(k+1)时刻群炉需量取决于功率变化率.本文建立了功率变化率与电流控制系统输出电流之间由线性项与未知非线性项组成的动态模型,其中线性项通过电流被控对象的参数和控制器的参数计算,未知非线性项采用基于偏自相关函数(Partial autocorrelation function,PACF)输入变量决策的径向基函数神经网络(Radial basis function neural network,RBFNN)来估计.本文提出了由当前k时刻的需量和功率,(k-n+1)时刻功率及k时刻功率变化率的估计组成的(k+1)时刻需量的计算模型.通过某电熔镁砂厂实际数据的仿真实验和工业实验表明所提方法可准确预报需量变化趋势,可以防止因原料变化引起需量尖峰导致错误切断电熔镁炉供电造成电熔镁砂质量降低. 展开更多

关键词 需量预报 电熔镁群炉 数据与模型驱动 径向基函数神经网络

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钙镁磷肥高炉灰渣的利用

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作者 何晓斌 《贵州化工》 1997年第3期51-53,共3页

目前，大多数钙镁磷肥企业对磷肥高炉产生的瓦斯灰均弃置不用，这不仅污染环境，而且浪费资源。本文对瓦斯灰的综合利用提出压砖人炉的合理化建议。

关键词 钙镁磷肥 高炉 灰渣 压砖

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