铜冶炼企业物流、能流、价值流协同优化研究

发布时间：2020-05-28 19:46

【摘要】：铜冶炼全流程系统节能与降成本的关键在于冰铜品位的优化控制。合理控制冶炼冰铜品位是保证生产过程物质、能源资源合理分配与优化调度,提高各工序金属回收率,进一步降低系统闭环耗散,降低企业物质与能源成本,提升企业核心竞争力的重要手段。通过铜冶炼企业物流、能流、价值流协同优化研究,获得当前冶炼条件下的最优冰铜品位,优化调控艾萨炉、转炉、阳极炉的配料,对减低铜冶炼全流程冶炼费用,节能降耗具有重要的理论意义和应用价值。首先,分析了铜火法冶炼的生产与工艺特点,并剖析了铜火法冶炼中物质流、能量流与价值流的协同作用,在此基础上,构建了艾萨炉、转炉、阳极炉冶炼过程物料平衡、热平衡机理模型、冶炼成本统计模型;然后,在考虑各生产单元之间互相约束基础上,以各炉冶炼成本最低为目标函数,构建铜火法冶炼流程冰铜品位优化控制模型,来探寻当前冶炼工况下优化的冰铜品位。在模型求解中,设计了一种分段实数编码的改进遗传算法来求解冰铜品位优化控制模型。模型计算结果与生产实际数据对比实验结果表明:模型和算法是科学有效的,并获得最优冶炼冰铜品位为55.6%,对应最低冶炼成本为2030.36元/吨阳极铜。在建立冰铜品位优化控制模型的基础上,利用BP神经网络的良好预测性能,考虑各类冰铜品位影响因素,基于MATLAB建立冰铜品位BP神经网络预测模型,结合冰铜品位最优值对艾萨炉以及其它各炉进行优化配料、优化供风/氧。通过遗传算法优化网络的权值、阈值,分析结果表明,经过遗传算法优化后的冰铜品位BP神经网络预测模型预测性能更优,平均绝对误差降低到0.51%以内。最后,在模型基础上利用Java编程语言设计开发了铜冶炼三流模型耦合系统用于指导生产运行。应用结果表明,系统具备良好稳定性,能在20秒内获得不同入炉物料条件下的最优冰铜品位,并制定艾萨炉、转炉、阳极炉的最佳物料与能源资源合理分配方案,指导和优化铜冶炼生产。
【图文】：

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图 1.1 铜冶炼生产流程图Fig1.1 Schematic process of copper manufacturing铜精矿和熔剂经混合配料后加入炉内，同时由喷枪将富氧空气强制鼓入熔池，充分利用了精矿中的硫、铁氧化放出的热量进行熔炼，产出的高品位热冰铜和炉渣一起排放到电炉内进行贫化处理，烟气中高浓度的 SO2经收尘后送往硫酸工序制酸。熔炼过程中不足的热量由燃煤、燃油和燃气等提供。转炉吹炼工序是铜火法冶炼的重要工序，主要是除去贫化后的热冰铜中的铁和硫以及其他杂质，从而获得粗铜。吹炼过程分为两个阶段，吹炼的第一阶段，冰铜中的 FeS 与鼓入的富氧空气发生剧烈的氧化反应，生成 FeO 和 SO2气体，生成的 FeO 与加入的熔剂造渣，使冰铜中的含铜量逐渐升高；在吹炼的第二阶段，鼓入的空气中的氧与 Cu2S 产生猛烈的氧化反应，生成 Cu2O 和 SO2，Cu2O 与 Cu2S反应生成金属 Cu 和 SO2，直到生成的粗铜含铜大于 98.5%以上。由于，两个阶段都是放热反应，因此需要加入一定的冷料进行热平衡。阳极炉精炼工序目的是进一步除去来自转炉热粗铜及外购粗铜中的杂质，产

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第能减排综合评价、基于节能减排绩效的经济协调性评估、基于减排绩效评估、生命周期节能减排综合评价四种评估方法的特业展开工艺改造、优化能源调配、协调工艺参数、实现系统节。冶炼企业系统节能从全球来看，2017 年开始，由于新增冶炼产能的投放和铜精矿精矿相对冶炼产能开始出现小幅短缺并有扩大的趋势。铜精矿铜的产量，，加之全球经济企稳以及全球基建浪潮的兴起，预计右的需求增速，2017 年全球精炼铜供需开始失衡产生缺口。全趋势如图 1.2 所示，从图中可以看出，从 2010~2017 年全球精增长趋势，预测在未来两年内精炼铜产能仍稳中有增。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TF811

【参考文献】