基于泛函分析下铜精炼阳极炉氧化过程重油消耗最优控制

以互相耦合的炉膛辐射换热和粗铜熔液内部导热能量平衡式,建立了铜精炼阳极炉氧化过程重油消耗最小的真实目标泛函,采用变分法对真实目标泛函极值进行了求解,得出了铜精炼阳极炉氧化过程中粗铜溶液最优升温曲线、最优升温速度曲线以及重油消耗最优曲线。由模型应用可知,铜精炼阳极炉氧化过程重油消耗最优曲线受粗铜熔液氧化时间的影响很大,当氧化时间由2 0h减小为1 7h时,对应的重油消耗量却增加了20%。此最优控制模型为铜精炼阳极炉保温过程在线优化控制以及节能降耗,提供了理论基础。     

铜精炼阳极炉氧化过程炉膛烟气温度动态模型

基于能量平衡原理,建立了铜精炼阳极炉氧化过程炉膛烟气温度变化动态响应模型。由此动态响应模型及其应用可知,当重油质量流量、助燃空气消耗系数、氧化空气质量流量扰动幅度均为其静态值的0 1倍时,重油质量流量扰动、助燃空气消耗系数扰动对炉膛内烟气温度变化影响较大,而氧化空气质量流量扰动相对前二者来说,影响要小得多;且铜精炼氧化过程炉膛具有很大的热惯性,这直接导致炉膛烟气温度动态响应速度很慢、动态过程时间很长的现象出现。此动态模型有利于铜精炼阳极炉的在线优化控制。     

提高阳极炉工序铜直收率措施及应用实践

为提高阳极炉铜直收率，结合实际生产情况，在分析流程元素铜走向的基础上，分析阳极炉粗铜精炼工序铜直收率低的影响因素，针对影响铜直收率的主要因素提出相应的措施，并将措施应用于生产实践，检验措施的有效性。结果表明，阳极炉粗铜精炼过程中，元素铜的损失主要发生在扒渣及出铜过程，阳极炉渣量和中间流程物料产出量是影响阳极炉直收率的主要影响因素。回转式阳极炉传统渐进式摇炉出铜存在出铜口与溜槽高度差较大，易造成熔体喷溅，造成金属铜的损失。通过转炉-阳极炉协同控制，可减少粗铜带渣量，减少阳极炉渣量。采用滑动出铜方式，可实现一次性摇炉至极限位置出铜，从而避免熔体喷溅，降低铜出口金属铜的损失。使用刚玉尖晶石和防渗剂等制备阳极炉溜槽耐火材料，将溜槽设计成锁扣方式连接，可避免浇筑缝隙损坏造成的渗铜，提高阳极炉溜槽的使用寿命，减少铜金属损失，提升阳极炉铜直收率。工业生产实践表明，阳极炉直收率可从92%提升至95.5%,经济效益显著。     

高镍粗铜精炼综合回收镍的途径

本文通过热力学分析，得出高镍粗钢火法精炼过程中“调铜保镍”的技术措施，可使阳极中金属态保留的镍达1．58％，结合生产实践分析总结了高镍粗铜阳极电解过程中独特的技术工艺条件的选择与控制，为在电解液净化中有效地综合回收镍创造了条件。     

粗铜火法精炼氧的行为分析及含量控制

针对铜火法精炼过程中阳极铜氧含量控制难题,系统研究了铜火法精炼过程氧的行为,结合生产实际分析了影响阳极铜氧含量的影响因素,并给出了降低阳极铜氧含量的控制措施。结果表明：铜火法精炼过程各阶段终点温度对阳极铜氧含量影响较大,过高和过低都会导致氧含量升高,过高会加速熔体二次吸氧,过低则导致脱杂不彻底;出铜过程缩短熔体流经距离,可减少高温熔体与空气的接触时间,减少二次吸氧,有效降低阳极铜氧含量;合理控制入炉原料、各阶段终点温度和还原终点氧含量以及二次吸氧时间,可将阳极铜氧含量控制在1 300×10^-6以下,避免电解精炼过程的阳极钝化现象,为电解精炼创造良好的条件。     

硫化铜精矿氧化焙砂还原熔炼研究

对高品位硫化铜精矿氧化沸腾焙砂进行了还原熔炼实验研究, 首先将硫化铜精矿在沸腾炉中进行氧化焙烧, 然后将焙砂在添加炭质还原剂及石英、氧化钙等条件下进行还原熔炼。实验结果表明, 该硫化铜精矿在850 ℃, 氧化焙烧2 h得到的氧化焙砂, 在1 350 ℃下还原熔炼20 min可得到熔炼产品粗铜, 自熔渣熔炼时, 粗铜品位为88%~95%, 铜直收率为96%~98%; 加石英熔炼时, 粗铜品位为95%左右, 铜直收率为97%左右; 加CaO熔炼时, CaO 4%~9%, 粗铜品位为95%~97%, 铜直收率为93%~96%。     

铜冶炼全流程冰铜品位优化控制数学模型及应用

铜冶炼全流程三炉耦合优化、实现冶炼成本最低的关键因素在于冰铜品位的控制。通过建立包含艾萨炉子、PS转炉子、阳极炉子模型的冰铜品位优化控制模型,并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,建立铜冶炼全流程冰铜品位优化控制模型来优化冰铜品位,并提出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。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2 030.36元/t的阳极铜。     

大冶公司4万t阴极铜工程投产

大冶有色金属公司重大技改项目 4万ｔ阴极铜工程目前已正式投产 ,这是该公司一个新的经济增长点。该公司的此项技改工程投产后 ,其阴极铜年产量可超过 11万ｔ。长期以来 ,该公司的粗铜和精铜冶炼能力一直不配套 ,粗炼大于精炼 ,特别是在诺兰达炉投产后 ,粗铜产量高出精炼 8万ｔ ,不仅制约了公司的发展 ,也严重影响了企业的经济效益。对此 ,公司充分利用原固定资产 ,自己设计 ,自己施工 ,自筹资金建设 4万ｔ的阴极铜工程 ,仅一年时间便建成投产。大冶公司4万t阴极铜工程投产     

铜冶炼过程中砷的行为分布调查与控制措施浅析

通过砷及其化合物在铜冶炼过程中的行为分析,结合实际生产中杂质分布的调查情况,总结并绘制出了“闪速熔炼-智能数控转炉吹炼-回转式阳极炉精炼-PC电解”工艺过程中砷的分布图,提出了该工艺过程脱砷的建议,对铜冶炼企业经济、环保、绿色发展有重要意义。     

卡尔多炉处理废杂铜技术

用卡尔多炉技术处理放心杂铜生产粗铜或铜合金，铜品位从３０％～７０％，氏于０．５％，上作业周期少于６小时，经济上有利可图。记子结构紧奠，可以整体封闭防止逸散。全部过程均在控制室遥控进行，故劳动条件和环保效果都非常好，该技术已被全球多家冶炼厂选用。     

炼铜炉渣的浮选

火法炼铜仍为目前国内外主要产铜的方法。即在一次熔炼炉中产出的冰铜在转炉中吹炼成粗铜，这是铜工业中存在了长达75年的标准方法。含铜品位极低的熔炼炉渣历来是废荣而含铜品位较高的转炉渣，传统的方法是将其返回熔炼炉。这就导致熔炼炉处理量减少和消耗更多的燃料和熔剂以及产生护结等弊病。特别是随着闪速熔炼等新的冶炼工艺的出现、为确保熔炼过程中不致因磁性铁沉积而结炉停产，有必要对转炉渣进行单独处理。转炉渣单独处理可以用电炉法或者用浮选法。芬兰的奥托昆普公司哈里亚瓦尔塔冶炼厂曾对含铜1～2％的闪速炉渣和含铜5～6％的转…     

电解液浓度对镁合金AZ91D阳极氧化表面改性影响的研究

固定电解液组分及影响镁阳极氧化成膜过程和膜层性能的其它因素，利用恒电流阳极氧化成膜技术以及电化学动电位极化测试技术，考察电解液浓度对镁合金AZ91D阳极氧化成膜效果的影响．结果表明，电解液浓度对镁阳极氧化有着十分重要的影响．电解液浓度不同，镁阳极氧化时火花放电现象、槽电压行为不同，膜层平均生长速率及其所表现出的腐蚀防护性能也不同．电解液浓度对镁合金阳极氧化的影响，可以归因于其对阳极氧化膜层结构及厚度的影响。     

基于COMSOL的炉体内煤氧化反应数值模拟

为了探究煤燃烧过程中温度、氧化产物、反应物的分布规律，通过COMSOL 5.5数值模拟软件建立煤氧化炉体模型，基于新疆准东煤矿煤属性数据，模拟自然升温与加热及不同压差条件下，炉体内温度、O₂及氧化产物(CO、CO₂)的浓度分布特征。结果表明：压差增大，炉体内温度及氧化产物浓度降低，反应末期高温区域位置升高；同一压差下，氧化产物浓度随监测点轴向位置升高而增大，煤氧化炉体中心温度较高；径向方向，氧化产物浓度与对应位置的温度呈正相关关系；加热8 h能显著提高反应速率。     

LF炉精炼渣的开发和应用

研究测定了CaO-Al2O3系LF炉精炼渣的熔点和熔速,确定了综合性能指标较好的LF炉精炼渣的组分,考察了利用该精炼渣时耐火材料、处理时间及精炼钢种等试验条件对脱硫效果的影响。另外,在现场试验中对比该精炼渣与传统的含氟精炼渣对钢中夹杂物级别、硫含量及气体含量的影响。研究结果表明,组成为CaO=57%,Al2O3=39%,SiO2=1%精炼渣具有较好的综合指标,其熔点为1 390℃,熔速(1 300℃)为15sec。与镁质耐火材料相比,使用镁碳质耐火材料时,脱硫效果更显著。现场使用该精炼渣进行LF精炼处理时,成渣速度快、电弧平稳,钢中夹杂、气体以及硫含量降低。     

基于等转化率法的煤氧化自热动力学参数测试方法

准确获得煤氧化自热过程中的反应动力学参数是研究煤自燃及其特性的基础。针对现有方法尚无法获得煤自燃不同反应温度对应的动力学参数这一问题,开展了煤氧化自热动力学参数测试方法的研究。基于热分析动力学理论推导得到了以转化率为纽带的煤氧化自热动力学参数计算模型,提出了多升温速率实验和恒温实验相结合的测试方法。为确定测试方法的最优参数,引入了煤氧化自热反应时间作为对比参量。采用绝热氧化测试装置和同步热分析仪开展了3种不同变质程度的干燥煤样在纯氧条件下的绝热氧化实验、多升温速率实验以及恒温实验。根据多升温速率实验结果,分析了升温速率对煤氧不同反应阶段整体质量变化量的影响,确定了煤氧化自热动力学参数测试的最大升温速率。在此升温速率范围内,依据推导的计算模型,对比分析了不同升温速率组合和转化率计算步长对动力学参数计算结果的影响,发现转化率计算步长主要影响动力学参数计算结果的疏密程度,而升温速率组合对动力学参数计算结果的影响不大。根据绝热氧化实验结果,综合考虑测试时间成本,确定了获得煤氧化自热动力学参数的最优实验和计算参数,并对其准确性和适用性进行了验证。结果表明:当升温速率组合为0.2,0.5,1.0,...     

采空区遗煤氧化蓄热的“热-化”耦合过程数值模拟研究

采空区遗煤在满足某些条件的情况下会发生氧化蓄热升温，以煤氧化蓄热过程中的化学反应场和传热场为研究对象，提出了化学反应场与传热场耦合模型，建立了控制方程并借助数值模拟软件对双因素耦合过程进行了模拟；通过参数扫略（储热系数η=10%、20%、50%、100%），揭示了采空区不同散热条件下遗煤氧化蓄热过程中化学反应速率、煤温随时间的变化特性以及化学反应速率与煤温之间的变化特性。结果表明：耗氧率呈负指数形式变化，煤温依次经历缓慢升温、快速升温等阶段，模拟结果与之前相关学者的研究结果相吻合；化学反应场和传热场在煤氧化蓄热过程中呈现出正向协同作用。     

分银炉富氧精炼贵铅梯级脱杂试验研究

基于贵铅中杂质元素与氧亲和力的差异，采用富氧熔炼技术梯级脱除分银炉内贵铅中的杂质，考察氧气浓度对分银炉氧化精炼脱砷锑段、脱铋段、脱铜段的炉期、炉渣、脱杂速率的影响。结果表明：在脱砷锑段氧气浓度25%～30%、脱铋段氧气浓度50%～70%、脱铜段氧气浓度70%～88%的条件下，脱砷锑段、脱铋段、脱铜段的炉期分别为2.48、2.48、0.81 d,炉渣分别为0.78、4.77、0.52 t,砷、锑、铋、铜脱除速率分别为8.75、43.75、80.00、27.34 kg/h;贵铅在分银炉上采用富氧精炼梯级脱杂，可缩短分银炉炉期2～3 d,提高分银炉的处理能力，降低银精炼生产作业成本。     

薛村矿2号煤最短自然发火期的研究

在前人研究的基础上，对薛村矿2号煤取样进行了升温氧化实验，测定了升温过程中各种气体的生成量。并根据生成这些气体的键能值计算了氧化升温过程中的放热量，再由DSC实验测定的不同温度下煤的比热容，分段计算了达到临界温度需要的时间，进而确定了煤层的最短自然发火期，测定结果与实际统计的自然发火期比较符合。     

贫煤氧化燃烧热效应及热动力学参数研究

为了探究贫煤煤样的氧化燃烧热效应及热动力学行为,分别采用C80微量热系统和热重实验装置对样品进行测试;分析了贫煤煤样在低温氧化及氧化燃烧过程中的热效应,同时也研究了升温速率对贫煤燃烧过程的影响,最后对煤样燃烧过程中的表观活化能和最概然机理函数进行了分析。结果表明:贫煤的低温氧化过程可划分为缓慢氧化阶段、加速氧化阶段和快速氧化阶段;随着升温速率的升高,煤样的TG/DTG曲线向高温区域移动,DTG曲线峰值升高,燃点温度升高;煤粉在热解燃烧阶段的表观活化能随转化率的增加呈现出先升高后下降的趋势,在转化率为0.2时表观活化能达到最大值,为32.4 kJ/mol;升温速率对反应最概然机理函数影响较小,4种升温速率下的反应最概然机理函数均符合A-E方程随机成核和随后生长模型,且函数曲线峰值随升温速率的升高而增大。     

镁合金正交优化阳极氧化膜耐蚀性能研究

采用正交设计,获得优化的AZ91D镁合金阳极氧化膜。通过SEM、XRD、极化曲线和浸泡试验方法分别研究了AZ91D镁合金阳极氧化膜的表面形貌、结构和成分,以及膜的耐蚀性。结果表明:镁合金阳极氧化膜具有多孔结构,孔径较小且分布均匀;阳极氧化膜主要由MgF2和Al2SiO5组成;阳极氧化膜击穿电位与腐蚀电位的差值ΔE值高达980mV;35℃下,在3 5%NaCl中性溶液中经48h浸泡,阳极氧化膜未出现明显的腐蚀痕迹。