铜闪速熔炼配料过程满意优化-研究与应用

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1、中南大学硬士学位论文第一章绪论1．1研究背景及意义第一章绪论本课题来源于江西铜业集团有色金属闪速熔炼过程综合自动化系统产业示范工程项目，以及国家自然科学基金项目——具有信息不完备的有色冶炼过程满意不确定优化方法研究。随着世界经济的飞速发展，对铜精矿的需求量与日俱增，铜储量的下降和铜产品需求增长之问的矛盾导致了铜精矿市场竞争激烈。供应紧张。价格飞升。对于精炼铜生产量居全球第二的我国来说，这一矛盾的影响尤为突出。国内铜冶炼原料约有2／3来自铜精矿，而经过近半个世纪的开采，目前可利用铜储地的新储量增加极为有限。同时，大量小型铜冶炼厂的涌现，虽然能缓和铜产品的供需状况，但是由于工艺落后，结构不

2、合理，反而造成了国内铜精矿原料的分散和竞争，导致铜产品成本增高，缺乏竞争力．在铜精矿供应严重短缺和铜价涨幅强势的情况下，如何降低租铜成本，提高产品的市场竞争力成为我国铜业持续、稳定、健康发展所必须考虑的问题之一；其中，寻求合理的配料结构，降低占成本比重90％以上的铜精矿消耗，是实现降低租铜成本的重要途径。在现有的炼铜新工艺中，闪速熔炼最具代表性，发展最快且工业应用较多，在国内年生产能力lO万t以上的大型冶炼厂中就有50％采用此法炼钢。因此，本文以闪速炼铜为背景进行论述。铜闪速熔炼的工艺流程如图1-1所示，可简述为：铜精矿、石英熔剂、渣精矿按配比配成混合矿，干燥后连同烟尘等与富氧空气一起

3、喷入反应塔，在塔中以极短的时间完成冶金反应过程；生成的炉渣和冰铜在沉淀池中澄清分离；炉渣经缓冷后磨浮选矿，产出渣精矿返回闪速炉；夹带烟尘的高S02浓度、高温烟气用于生产硫酸；冰铜经过转炉吹炼、阳极炉氧化还原和电解精炼之后，最终生成阴极铜。铜闪速熔炼的生产过程中，配料是第一道重要工序。闪速熔炼炉反应时间极短，要求物料均匀且稳定，对配料要求就更为严格。配料成分的稳定及达标与否，将直接影响熔炼生产。在操作条件一定且矿源成分已知的情况下，配料成分由参与配料的各种铜精矿配比决定．目前，各种铜精矿的比例主要依靠调度人员多年积累的生产调度经验，通过考虑进厂精矿的数量、成分、计划产量以及生产工艺状况，

4、人工计算调配。然而，闪速熔炼配料过程中的精矿来源广泛、种类较多、成分偏差大：以往采用人工经验配料，仅由人的主观意识来判断和确定配比，难中南大学硕士学位论文第一章绪论以平衡各影响因素之间的关系，对混合精矿是否能够最大程度地满足工艺要求也难以把握，这样就使得如此一个信息量大，制约条件多的复杂工业生产过程具有了显著的主观性和不确定性，难以得到最优配比，直接影响企业的经济效益。I舅极铜图1-1铜冈速熔炼工艺流程因此，对铜闪速熔炼配料过程进行优化是非常有必要的。如能够在现有考虑的基础上，综合铜精矿原料成本和库存波动对配料的影响，建立一种铜闪速熔炼配料计算的模型，并利用智能优化方法对其进行配比寻优

5、。一方面能够满足熔炼工艺要求，另一方面又能够兼顾原料的合理利用，降低铜产品成本，这对于稳定配料质量，为企业增加经济效益，提高产品竞争力来说，无疑有着重要的应用价值和推广意义。1．2国内外研究现状配料是流程工业生产过程的基本问题，也是连接原料和产品生产过程的重要环节。在实际的工业生产过程中，往往面I临着复杂的外部环境，如可供选择的原料种类繁多、质量水平相差较大、配料工艺复杂等。为保证工业产品的质量和企业的经济效益，必须通过配料计算对原料进行合理的配制。可见，配料计算问题普遍存在于工业生产过程中。用于配料计算的传统方法主要有：经验公式法【11、解联立方程法。经验公式法通过考虑影响产品的主要

6、物料来建立经验公式，以达到配料要求。其计算结果精度较低，存在很大的局限性。而解联立方程法是综合考虑各物料的每一种成分，2中赢大学硬士学位论文第一章绪论按照静态的物料平衡原理建立相应的方程，然后进行计算。该法虽然能够解决经验公式法的不足，但当求得的物料量出现负值，就失去了实际的指导意义【11．且传统的配比计算很难找出既符合工艺条件。又使产品的单位原料消耗及成本最低的配比瞄．随着科学技术的发展，特别是电子计算机的介入，为配料优化提供了可靠的手段。其计算原理从简单的加减乘除四则运算，发展到智能优化方法的应用。如今。配料优化已成为流程控制领域专家学者研究的主要内容之一。1．2．1复杂生产过程配

7、料，1、线性规划法。线性规翅法是最早的也是应用的最为普遍的配料优化方法．此法的特点是以生产实践和试验为基础，建立目标函数，确定约束条件【3】，并借助计算机程序设计语言编制相应的计算程序，实现优化配料；在水泥配料、钢铁配料、化肥配料等工业生产过程中取得了～些成绩㈣。线性规划法的特点是只考虑用料和成本之间的关系，通过建立简单的数学模型来计算配比。比较适用于配料工艺简单但外部原料环境复杂的工业生产过程，或是不考虑配料过程中发生的化学反应。对于工艺复杂