【摘要】：銅冶煉全流程系統(tǒng)節(jié)能與降成本的關(guān)鍵在于冰銅品位的優(yōu)化控制。合理控制冶煉冰銅品位是保證生產(chǎn)過程物質(zhì)、能源資源合理分配與優(yōu)化調(diào)度,提高各工序金屬回收率,進(jìn)一步降低系統(tǒng)閉環(huán)耗散,降低企業(yè)物質(zhì)與能源成本,提升企業(yè)核心競爭力的重要手段。通過銅冶煉企業(yè)物流、能流、價(jià)值流協(xié)同優(yōu)化研究,獲得當(dāng)前冶煉條件下的最優(yōu)冰銅品位,優(yōu)化調(diào)控艾薩爐、轉(zhuǎn)爐、陽極爐的配料,對減低銅冶煉全流程冶煉費(fèi)用,節(jié)能降耗具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。首先,分析了銅火法冶煉的生產(chǎn)與工藝特點(diǎn),并剖析了銅火法冶煉中物質(zhì)流、能量流與價(jià)值流的協(xié)同作用,在此基礎(chǔ)上,構(gòu)建了艾薩爐、轉(zhuǎn)爐、陽極爐冶煉過程物料平衡、熱平衡機(jī)理模型、冶煉成本統(tǒng)計(jì)模型;然后,在考慮各生產(chǎn)單元之間互相約束基礎(chǔ)上,以各爐冶煉成本最低為目標(biāo)函數(shù),構(gòu)建銅火法冶煉流程冰銅品位優(yōu)化控制模型,來探尋當(dāng)前冶煉工況下優(yōu)化的冰銅品位。在模型求解中,設(shè)計(jì)了一種分段實(shí)數(shù)編碼的改進(jìn)遺傳算法來求解冰銅品位優(yōu)化控制模型。模型計(jì)算結(jié)果與生產(chǎn)實(shí)際數(shù)據(jù)對比實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:模型和算法是科學(xué)有效的,并獲得最優(yōu)冶煉冰銅品位為55.6%,對應(yīng)最低冶煉成本為2030.36元/噸陽極銅。在建立冰銅品位優(yōu)化控制模型的基礎(chǔ)上,利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的良好預(yù)測性能,考慮各類冰銅品位影響因素,基于MATLAB建立冰銅品位BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型,結(jié)合冰銅品位最優(yōu)值對艾薩爐以及其它各爐進(jìn)行優(yōu)化配料、優(yōu)化供風(fēng)/氧。通過遺傳算法優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值、閾值,分析結(jié)果表明,經(jīng)過遺傳算法優(yōu)化后的冰銅品位BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型預(yù)測性能更優(yōu),平均絕對誤差降低到0.51%以內(nèi)。最后,在模型基礎(chǔ)上利用Java編程語言設(shè)計(jì)開發(fā)了銅冶煉三流模型耦合系統(tǒng)用于指導(dǎo)生產(chǎn)運(yùn)行。應(yīng)用結(jié)果表明,系統(tǒng)具備良好穩(wěn)定性,能在20秒內(nèi)獲得不同入爐物料條件下的最優(yōu)冰銅品位,并制定艾薩爐、轉(zhuǎn)爐、陽極爐的最佳物料與能源資源合理分配方案,指導(dǎo)和優(yōu)化銅冶煉生產(chǎn)。
【圖文】：

圖 1.1 銅冶煉生產(chǎn)流程圖Fig1.1 Schematic process of copper manufacturing銅精礦和熔劑經(jīng)混合配料后加入爐內(nèi)，同時(shí)由噴槍將富氧空氣強(qiáng)制鼓入熔池，充分利用了精礦中的硫、鐵氧化放出的熱量進(jìn)行熔煉，產(chǎn)出的高品位熱冰銅和爐渣一起排放到電爐內(nèi)進(jìn)行貧化處理，煙氣中高濃度的 SO2經(jīng)收塵后送往硫酸工序制酸。熔煉過程中不足的熱量由燃煤、燃油和燃?xì)獾忍峁�。轉(zhuǎn)爐吹煉工序是銅火法冶煉的重要工序，主要是除去貧化后的熱冰銅中的鐵和硫以及其他雜質(zhì)，從而獲得粗銅。吹煉過程分為兩個(gè)階段，吹煉的第一階段，冰銅中的 FeS 與鼓入的富氧空氣發(fā)生劇烈的氧化反應(yīng)，生成 FeO 和 SO2氣體，生成的 FeO 與加入的熔劑造渣，使冰銅中的含銅量逐漸升高；在吹煉的第二階段，鼓入的空氣中的氧與 Cu2S 產(chǎn)生猛烈的氧化反應(yīng)，生成 Cu2O 和 SO2，Cu2O 與 Cu2S反應(yīng)生成金屬 Cu 和 SO2，直到生成的粗銅含銅大于 98.5%以上。由于，兩個(gè)階段都是放熱反應(yīng)，因此需要加入一定的冷料進(jìn)行熱平衡。陽極爐精煉工序目的是進(jìn)一步除去來自轉(zhuǎn)爐熱粗銅及外購粗銅中的雜質(zhì)，產(chǎn)

第能減排綜合評價(jià)、基于節(jié)能減排績效的經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)性評估、基于減排績效評估、生命周期節(jié)能減排綜合評價(jià)四種評估方法的特業(yè)展開工藝改造、優(yōu)化能源調(diào)配、協(xié)調(diào)工藝參數(shù)、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)。冶煉企業(yè)系統(tǒng)節(jié)能從全球來看，2017 年開始，由于新增冶煉產(chǎn)能的投放和銅精礦精礦相對冶煉產(chǎn)能開始出現(xiàn)小幅短缺并有擴(kuò)大的趨勢。銅精礦銅的產(chǎn)量，，加之全球經(jīng)濟(jì)企穩(wěn)以及全球基建浪潮的興起，預(yù)計(jì)右的需求增速，2017 年全球精煉銅供需開始失衡產(chǎn)生缺口。全趨勢如圖 1.2 所示，從圖中可以看出，從 2010~2017 年全球精增長趨勢，預(yù)測在未來兩年內(nèi)精煉銅產(chǎn)能仍穩(wěn)中有增。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TF811

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 胡俊;;銅冶煉企業(yè)綜合節(jié)能與能源優(yōu)化研究[J];有色冶金設(shè)計(jì)與研究;2014年05期

2 周維富;;我國工業(yè)化進(jìn)程中資源消耗的特征及未來的趨勢展望[J];經(jīng)濟(jì)縱橫;2014年03期

3 馬倩玲;林星杰;張靖;;銅冶煉行業(yè)SO_2排放核算方法[J];有色金屬工程;2013年04期

4 丁毅;陳光;李莉;史德明;陳德敏;柳先輝;;鋼鐵企業(yè)能源流管理模型與系統(tǒng)架構(gòu)探討[J];鋼鐵;2012年10期

5 張曉龍;堯世文;胡建杭;董人菘;王華;;基于自適應(yīng)蟻群算法的艾薩爐銅熔煉配料優(yōu)化方法[J];昆明理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年02期

6 朱道飛;鄭忠;高小強(qiáng);;煉鋼-連鑄作業(yè)計(jì)劃的遺傳優(yōu)化模型[J];鋼鐵;2008年07期

7 魏海明;;冶金能源管理系統(tǒng)的發(fā)展[J];寶鋼技術(shù);2007年05期

8 汪金良;盧宏;曾青云;張傳福;;基于遺傳算法的銅閃速熔煉過程控制優(yōu)化[J];中國有色金屬學(xué)報(bào);2007年01期

9 蔡九菊;王建軍;陸鐘武;殷瑞鈺;;鋼鐵企業(yè)物質(zhì)流與能量流及其相互關(guān)系[J];東北大學(xué)學(xué)報(bào);2006年09期

10 王建軍;蔡九菊;張琦;吳復(fù)忠;陳春霞;;鋼鐵企業(yè)能量流模型化研究[J];中國冶金;2006年05期

相關(guān)會議論文 前1條

1 孫彥廣;;鋼鐵企業(yè)能量流網(wǎng)絡(luò)信息模型及多種能源介質(zhì)動態(tài)調(diào)控[A];2010年全國能源環(huán)保生產(chǎn)技術(shù)會議文集[C];2010年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 龍妍;基于物質(zhì)流、能量流與信息流協(xié)同的大系統(tǒng)研究[D];華中科技大學(xué);2009年

2 王建軍;鋼鐵企業(yè)物質(zhì)流、能量流及其相互關(guān)系研究與應(yīng)用[D];東北大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 王楠;銅冶煉生產(chǎn)過程在線控制系統(tǒng)的開發(fā)與實(shí)現(xiàn)[D];中國科學(xué)院大學(xué)（工程管理與信息技術(shù)學(xué)院）;2014年

2 賀慧敏;基于系統(tǒng)節(jié)能的銅冶煉過程能耗分析[D];中南大學(xué);2014年

本文編號：2685738