METSIM軟件在閃速煉銅工藝設(shè)計(jì)的運(yùn)用論文

1、METSIM軟件在閃速煉銅工藝設(shè)計(jì)的運(yùn)用論文（摘要介紹閃速煉銅METSIM工藝計(jì)算模型的建立過程和技 術(shù)特點(diǎn)，METSIM模型計(jì)算結(jié)果與NCC軟計(jì)算結(jié)果、以往工程實(shí)際 運(yùn)行數(shù)據(jù)的比較及應(yīng)用該模型的工廠實(shí)踐均表明:METSIM模型是 一款成功的模型。并且，對(duì)METSIM軟存在的缺陷也進(jìn)行了介紹。（關(guān)鍵詞）閃速煉銅;工藝模擬；METSIM METSIM軟最初起 源于一個(gè)冶金工藝的模擬程序，該程序可用于復(fù)雜工藝流程圖中 主要單元操作的質(zhì)量平衡計(jì)算。該應(yīng)用程序的成功，使它的應(yīng)用 擴(kuò)展到熱平衡計(jì)算、化學(xué)反應(yīng)、過程控制、設(shè)備設(shè)計(jì)、成本估算 和過程分析。目前，卜IETSIM幾乎可以對(duì)所有的冶金工藝流程進(jìn)行

2、模擬計(jì)算1-3 o1模型建立建立一個(gè)合適的閃速熔煉METSIM模型，應(yīng)該有計(jì)劃進(jìn)行，建 模過程應(yīng)當(dāng)包括如下一些步驟：1）初步的工藝流程圖。初步工藝 流程圖應(yīng)當(dāng)在開始建立模型之前就準(zhǔn)備好，包括物流的走向，包 括設(shè)備的初步選用。2）化合物的選定。在有了初步工藝流程圖以 后，可以開始進(jìn)行模型的搭建，第一步應(yīng)該是選擇整套工藝流程 涉及的各個(gè)化合物。3）模型中流程圖的建立。根據(jù)事先準(zhǔn)備的初 步工藝流程圖，在模型中建立對(duì)應(yīng)的物流線、設(shè)備模塊，并將物流 走向確定。4）編制名稱。為了方便操作及追溯，應(yīng)當(dāng)在流程圖建 立后，給每個(gè)設(shè)備及物流輸入對(duì)應(yīng)的名稱。5）通過軟模塊建立 EXCEL文和模型的關(guān)聯(lián)。6）給每個(gè)設(shè)

3、備模塊輸入化學(xué)反應(yīng)方程式 或一些設(shè)備參數(shù)。7）增加過程控制器，并輸入對(duì)應(yīng)的函數(shù)命令。 在流程圖建立、模塊內(nèi)容補(bǔ)充完畢后，應(yīng)對(duì)物流及模塊內(nèi)的反應(yīng) 進(jìn)行控制設(shè)定。8）對(duì)模型的檢查。在模型建立后，要進(jìn)行測(cè)試， 推薦的方法是一個(gè)一個(gè)模塊進(jìn)行測(cè)試，這樣能較容易地找出模型 編制過程中的錯(cuò)誤。9）對(duì)模型計(jì)算結(jié)果的檢驗(yàn)。當(dāng)模型運(yùn)行無問 題后，應(yīng)當(dāng)對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行檢查，檢查的內(nèi)容包括關(guān)鍵技術(shù)參數(shù) 指標(biāo)是否符合實(shí)際情況、產(chǎn)出的產(chǎn)品是否和正常值偏差很大等 等。按照上述流程可建立閃速熔煉計(jì)算模型，其流程界面如圖1 所示。從圖1可以看出，模型是按照實(shí)際閃速熔煉流程建立的， 包括了干礦倉、反應(yīng)塔、沉淀池、上升煙道、燃燒器、

4、余熱鍋爐 及電收塵等。在反應(yīng)塔中設(shè)定了氧氣利用效率，根據(jù)冷卻系統(tǒng)規(guī) 模、運(yùn)行情況及溫度場(chǎng)分布確定了熱損失數(shù)據(jù)，并將精礦在反應(yīng) 塔內(nèi)發(fā)生的各種氧化反應(yīng)、造渣反應(yīng)等輸入到模塊中。通過控制 器設(shè)定，實(shí)現(xiàn)由氧氣量調(diào)節(jié)冰銅品位，實(shí)現(xiàn)由富氧濃度對(duì)出塔物 料溫度的控制。在余熱鍋爐中，通過設(shè)置熱交換效率、收塵效率及 循環(huán)水的一些參數(shù)，可得到產(chǎn)出蒸汽量等工藝數(shù)據(jù)。通過這些模塊 的建立，可以得到從熔煉到電收塵的各種工藝參數(shù)。未來該模型將 繼續(xù)得到完善，例如將蒸汽干燥及硫酸廠均加入到模型中。2模型驗(yàn)證模型的驗(yàn)證是模型能夠?qū)嶋H應(yīng)用的重要過程。在實(shí)際使用中， 將METSIM軟與NCC計(jì)算軟（中國瑞林擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一

5、套閃 速煉銅工藝計(jì)算軟，在國內(nèi)著名冶煉廠設(shè)計(jì)過程中均采用該軟）進(jìn) 行對(duì)比，另外還與以往工程實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較。比較結(jié)果表 明，采用METSIM閃速煉銅模型得到的計(jì)算結(jié)果與上述二者幾乎一 致（表1），這也證明了作為一款工程設(shè)計(jì)用的工藝模型，該閃速煉 銅模型是完全適用的。另外，在金冠銅業(yè)雙閃項(xiàng)目、金隆銅業(yè)改 造等設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，中國瑞林采用了該軟進(jìn)行工藝計(jì)算。從目前項(xiàng) 目投產(chǎn)情況來看，各項(xiàng)計(jì)算結(jié)果均符合實(shí)際生產(chǎn)結(jié)果。3模型計(jì)算結(jié)果以某150kt項(xiàng)目為例，采用METSIM軟計(jì)算得到的結(jié)果見表2 3和圖2。值得注意的是，上述表格是工程設(shè)計(jì)常使用的一些表 格，除此之外，METSIM可以方便地得到其他一些

6、參數(shù)，對(duì)于精細(xì) 設(shè)計(jì)有較大幫助。從圖2可以方便地看到每個(gè)反應(yīng)的放熱或吸熱 數(shù)據(jù)，據(jù)此可以幫助設(shè)計(jì)人員判斷哪些物質(zhì)對(duì)工藝過程有較大影 響。4對(duì)METSIM軟的期望METSIM軟在中國瑞林得到廣泛使用，但目前似乎還只能應(yīng)用于 工程設(shè)計(jì)。如果能對(duì)其進(jìn)行功能拓展，并融合進(jìn)閃速爐在線DCS 控制系統(tǒng)，將該軟從離線軟升級(jí)為工廠在線控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)軟，將 極大拓展該軟的使用領(lǐng)域。此外，該軟建立模型存在一定局限， 必須對(duì)工藝過程中的化學(xué)反應(yīng)明了才可編制模型。而往往有些工 藝過程暫時(shí)還沒有非常完善的理論研究，屬于“黑匣子”。而 METSIM軟似乎不適應(yīng)這種計(jì)算思路。Metsim對(duì)熱力學(xué)過程的計(jì)算 是個(gè)靜態(tài)的計(jì)算，沒有考慮活度系數(shù)的不同以及生成互熔體過程 的熱，其熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫還有較大的完善空間。5結(jié)語METSIM軟功能非常多，本文只是簡(jiǎn)單的敘述了其在閃速煉銅 工程設(shè)計(jì)中的部分應(yīng)用，還有許多功能需要設(shè)計(jì)者進(jìn)一步的開發(fā) 和探索。但從目前使用而言，該軟大幅度提高了工藝計(jì)算效率， 并且通過國內(nèi)大型銅冶煉廠工程實(shí)踐檢驗(yàn)，是完全滿足工程設(shè)計(jì) 要求的。若能融合其他一些工藝軟的思路，將對(duì)METSIM軟本身有 極大提高。參考文獻(xiàn)1王明，請(qǐng)啟明.METSIM冶金過程模擬系統(tǒng)在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng) 用J稀有金屬與硬質(zhì)合金,2021, 37 (4) : 64-67. 2孫寧磊， 董愛國，殷書巖，等.Mets