基于METSIM的钨冶炼工艺过程仿真研究

发布时间：2020-07-17 07:10

【摘要】：钨是我国非常重要的战略矿物资源,广泛应用于冶金、化工、电子、航天、军工等工业领域。我国是钨资源大国,也是钨制品消费大国,随着经济和科学技术的发展,对钨产品的需求量在逐年增大,同时对钨产品质量也提出了越来越高的要求。另一方面,随着高品位钨矿资源的消耗与减少,钨冶炼企业处理的钨矿资源品位及成分变化大、杂质多,每批矿料进入冶炼生产前均须进行矿相分析,开展大量的工艺试验与研究确定最佳工艺流程及其工艺参数,此过程既费时又增加成本,因此,工艺理论学者和钨冶炼企业一直在开展减少工艺试验研究的方法与途径,以较低成本高效地快速确定最佳适应矿物原料品位及成分变化的冶炼工艺流程及其工艺参数,其中冶金工艺流程计算机仿真技术是一种有效的方法途径,本文以钨冶炼工艺为对象,应用计算机仿真技术,开展钨冶炼工艺过程模拟及其关键工艺参数的优化研究,为钨冶炼企业低成本高效率构建能满足矿源变化的最佳工艺方案与方法,利用冶金仿真系统METSIM设计了钨冶炼工艺流程及参数控制的模拟系统。本文的主要研究工作及结论如下。(1)分析了钨离子交换冶炼过程中的球磨-碱煮、离子交换以及APT结晶工序原理及其主要工艺参数,在此基础上运用METSIM模拟系统,依次建立基于METSIM的球磨-碱煮、离子交换以及APT结晶工序的过程仿真,建立了钨离子交换冶炼过程模拟系统,并对每个工艺流程进行物料衡算以及仿真分析,对比分析表明建立的钨离子交换冶炼工艺流程模拟仿真系统能较好反映实际生产过程情况。(2)应用所建立的球磨-碱煮流程模拟系统,可以仿真计算碱煮工艺过程中WO_3的实时浸出率以及反应过程中的碱钨比等工艺参数,与相同条件下实物工艺试验研究相比,二者所获得的工艺参数相近,变化趋势一致。(3)利用所建立的钨离子交换冶炼工艺流程模拟系统,不仅可以开展钨冶炼工艺过程的仿真试验以确定最佳工艺流程,而且可以利用模拟工艺流程开展工艺过程的控制仿真研究,对多工序的工艺参数、设备等进行控制策略与算法分析和优化。本文以离子交换工艺的吸附饱和点检测与控制为对象,建立了基于BP神经网络的离子交换吸附饱和点预测模型并在模拟系统中仿真分析,得出吸附饱和点到达时间的预测值与真实值的最大百分比误差为0.5%,流出液浓度预测值与真实值的最大百分比误差为0.5%,以上误差范围在工程允许的范围内。本文研究的钨离子交换工艺过程模拟优化为钨冶炼工艺研究与设计,以及控制系统分析提供了一种可行的手段。
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TF841.1
【图文】：

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为下一步使用流程模拟软件建立钨冶炼工艺流程模拟软件建立钨冶炼的工艺流程仿真系统，基于 METSIM 软件的独特特性，对该软件进程简介[19]经过几十年的发展，经历了很多变化，现在主不同成分的钨精矿，都有不同的处理方式，对于盐混合的分解料进行浸出操作，对于白钨精矿于黑钨精矿，直接采用氢氧化钠作为分解料进最容易分解处理的是黑钨精矿，最不容易分解来越少，未来的主要原料将是白钨精矿，所以在眉睫；本文主要采用的工艺是处理黑白混合碱煮分解→离子交换→APT 结晶，下面将依次

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的质量比为（4～5:1））由进料口连续加入，最后由排料口排到矿浆槽。对 800L 的双振动球磨机而言，每小时可以磨矿 800kg 左右[20]。2.1.2 碱煮分解工序原理概述通过在赣南某钨冶炼厂实地考察，我们了解该工厂使用的是氢氧化钠分解黑钨矿方法。碱煮分解工序在高压釜内进行，在高压釜内加入定量的矿浆和片碱以及一些辅料然后高压釜通过油加热达到反应温度，高压釜内温度达到 120℃左右，开始进行保温保温 2～3 个小时之后，检测高压釜内各个参数是否达标，达标之后进行下一步处理通过实地考察并查阅相关文献资料我们知道，该反应釜内的主要化学反应是：(Fe、Mn)WO4(S)+2NaOH(aq)＝Na2WO4(aq)+xFe(OH)2(S)+(1-x)Mn(OH)2(S)（2.1(t<102℃，反应釜内温度低于 102℃时)(Fe、Mn)WO4(S)+2NaOH(aq)＝Na2WO4(aq)+xFeO(S)+(1-x)Mn(OH)2（S）+xH2O；（2.2(t>102℃，反应釜内温度高于 102℃时)，（设黑钨矿分子中铁的摩尔数为 x以上就是碱煮分解工艺流程的简单介绍，该工艺的流程图如图 2.2 所示：

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测试流出溶液的波美度，根据波美度的检测原理可以知道，由于人工配制，所以当检测的溶液波美度相同时，其中 WO3的浓度会相结果并不影响生产进程，在负载树脂解吸的过程中检测取样溶液的的，其变化范围是 13～30～13，当波美度在这之间时，流出的溶液时也是离子交换的主要产物，当流出的溶液的波美度第二次达到 1钨的解吸工作基本完成。交换树脂的洗涤与反洗作完成之后，离子交换柱内残留的解吸剂必须清洗干净，洗涤要用稍微大一些，定时取样流出的液体用电导率测定仪检测流出溶液的结果达到纯水的标准就可以结束对离子交换树脂的洗涤。清洗交换的液体我们称之为四段液，四段液可以在重新配制解吸剂时使用[22]需要对离子交换柱内的树脂松动一下，用中性水自下而上的进行反打反冲水，直至树脂上没有悬浮物为止，然后就可以进行下一个周离子交换工艺流程图如图 2.3 所示。

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