METSIM軟件在閃速煉銅工藝設計的運用論文
〔摘要〕介紹閃速煉銅METSIM工藝計算模型的建立過(guò)程和技術(shù)特點(diǎn)，METSIM模型計算結果與NCC軟件計算結果、以往工程實(shí)際運行數據的比較及應用該模型的工廠(chǎng)實(shí)踐均表明：METSIM模型是一款成功的模型。并且，對METSIM軟件存在的缺陷也進(jìn)行了介紹。
〔關(guān)鍵詞〕閃速煉銅；工藝模擬；METSIM
METSIM軟件最初起源于一個(gè)冶金工藝的模擬程序，該程序可用于復雜工藝流程圖中主要單元操作的質(zhì)量平衡計算。該應用程序的成功，使它的應用擴展到熱平衡計算、化學(xué)反應、過(guò)程控制、設備設計、成本估算和過(guò)程分析。目前，METSIM幾乎可以對所有的冶金工藝流程進(jìn)行模擬計算[1-3]。
1模型建立
建立一個(gè)合適的閃速熔煉METSIM模型，應該有計劃進(jìn)行，建模過(guò)程應當包括如下一些步驟：1）初步的工藝流程圖。初步工藝流程圖應當在開(kāi)始建立模型之前就準備好，包括物流的走向，包括設備的初步選用。2）化合物的選定。在有了初步工藝流程圖以后，可以開(kāi)始進(jìn)行模型的搭建，第一步應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。根據事先準備的初步工藝流程圖，在模型中建立對應的物流線(xiàn)、設備模塊,并將物流走向確定。4）編制名稱(chēng)。為了方便操作及追溯,應當在流程圖建立后，給每個(gè)設備及物流輸入對應的名稱(chēng)。5）通過(guò)軟件模塊建立EXCEL文件和模型的關(guān)聯(lián)。6）給每個(gè)設備模塊輸入化學(xué)反應方程式或一些設備參數。7）增加過(guò)程控制器，并輸入對應的函數命令。在流程圖建立、模塊內容補充完畢后，應對物流及模塊內的反應進(jìn)行控制設定。8）對模型的檢查。在模型建立后，要進(jìn)行測試,推薦的方法是一個(gè)一個(gè)模塊進(jìn)行測試，這樣能較容易地找出模型編制過(guò)程中的錯誤。9）對模型計算結果的檢驗。當模型運行無(wú)問(wèn)題后，應當對計算結果進(jìn)行檢查，檢查的內容包括關(guān)鍵技術(shù)參數指標是否符合實(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、反應塔、沉淀池、上升煙道、燃燒器、余熱鍋爐及電收塵等。在反應塔中設定了氧氣利用效率，根據冷卻系統規模、運行情況及溫度場(chǎng)分布確定了熱損失數據，并將精礦在反應塔內發(fā)生的各種氧化反應、造渣反應等輸入到模塊中。通過(guò)控制器設定，實(shí)現由氧氣量調節冰銅品位，實(shí)現由富氧濃度對出塔物料溫度的控制。在余熱鍋爐中,通過(guò)設置熱交換效率、收塵效率及循環(huán)水的一些參數,可得到產(chǎn)出蒸汽量等工藝數據。通過(guò)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。未來(lái)該模型將繼續得到完善,例如將蒸汽干燥及硫酸廠(chǎng)均加入到模型中。
2模型驗證
模型的驗證是模型能夠實(shí)際應用的重要過(guò)程。在實(shí)際使用中,將METSIM軟件與NCC計算軟件（中國瑞林擁有自主知識產(chǎn)權的一套閃速煉銅工藝計算軟件,在國內著(zhù)名冶煉廠(chǎng)設計過(guò)程中均采用該軟件）進(jìn)行對比,另外還與以往工程實(shí)際運行數據進(jìn)行了比較。比較結果表明,采用METSIM閃速煉銅模型得到的計算結果與上述二者幾乎一致（表1）,這也證明了作為一款工程設計用的工藝模型,該閃速煉銅模型是完全適用的。另外，在金冠銅業(yè)雙閃項目、金隆銅業(yè)改造等設計項目中，中國瑞林采用了該軟件進(jìn)行工藝計算。從目前項目投產(chǎn)情況來(lái)看，各項計算結果均符合實(shí)際生產(chǎn)結果。
3模型計算結果
以某150kt項目為例,采用METSIM軟件計算得到的結果見(jiàn)表2～3和圖2。值得注意的是，上述表格是工程設計常使用的一些表格，除此之外，METSIM可以方便地得到其他一些參數，對于精細設計有較大幫助。從圖2可以方便地看到每個(gè)反應的放熱或吸熱數據，據此可以幫助設計人員判斷哪些物質(zhì)對工藝過(guò)程有較大影響。
4對METSIM軟件的期望
METSIM軟件在中國瑞林得到廣泛使用,但目前似乎還只能應用于工程設計。如果能對其進(jìn)行功能拓展，并融合進(jìn)閃速爐在線(xiàn)DCS控制系統,將該軟件從離線(xiàn)軟件升級為工廠(chǎng)在線(xiàn)控制系統的基礎軟件,將極大拓展該軟件的使用領(lǐng)域。此外，該軟件建立模型存在一定局限，必須對工藝過(guò)程中的化學(xué)反應明了才可編制模型。而往往有些工藝過(guò)程暫時(shí)還沒(méi)有非常完善的理論研究，屬于“黑匣子”。而METSIM軟件似乎不適應這種計算思路。Metsim對熱力學(xué)過(guò)程的計算是個(gè)靜態(tài)的計算，沒(méi)有考慮活度系數的不同以及生成互熔體過(guò)程的熱，其熱力學(xué)數據庫還有較大的完善空間。
5結語(yǔ)
METSIM軟件功能非常多，本文只是簡(jiǎn)單的敘述了其在閃速煉銅工程設計中的部分應用，還有許多功能需要設計者進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)和探索。但從目前使用而言，該軟件大幅度提高了工藝計算效率，并且通過(guò)國內大型銅冶煉廠(chǎng)工程實(shí)踐檢驗，是完全滿(mǎn)足工程設計要求的。若能融合其他一些工藝軟件的思路，將對METSIM軟件本身有極大提高。
參考文獻
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