CN114892019A - 一种顶吹熔池熔炼温度补偿调控系统及温度补偿调控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种顶吹熔池熔炼温度补偿调控系统及温度补偿调控方法。系统包括：第一煤仓、缓冲料仓和中间料仓；所述第一煤仓用于向所述中间料仓补加燃煤，所述中间料仓用于对含铜物料和燃煤进行混匀，混匀后的物料经过所述缓冲料仓落入到熔炼炉中；还包括：第二煤仓、冷料仓及控温装置；所述第二煤仓用于向所述缓冲料仓补加燃煤，所述冷料仓用于向所述缓冲料仓中补加冷料；所述控温装置用于对所述熔炼炉中的温度进行检测，并根据检测结果分别对所述第二煤仓和冷料仓的启停进行控制。发明通过设置中间料仓和缓冲料仓，降低了熔池温度波动区间，提高了工艺稳定性，降低了铜熔炼工序能耗水平。
Description
技术领域
本发明涉及重金属冶炼领域，尤其涉及一种顶吹熔池熔炼温度补偿调控系统及温度补偿调控方法。
背景技术
顶吹熔池熔炼工艺是现代强化造锍熔炼的典型工艺，其是在1150℃-1250℃的高温下，使硫化铜精矿和熔剂在熔炼炉内进行熔炼，充分利用硫化铜精矿中硫化物氧化放出的化学反应热作为热量，产出以FeS-Cu2S为主的铜锍和以2FeO·SiO2(铁橄榄石)为主的炉渣。在火法熔炼过程中冶炼温度是至关重要的工艺参数，合理的冶炼温度是炉渣的熔点加上合适的过热度。在冶炼过程中冶炼温度过高会减弱炉墙挂渣，加快耐火材料的侵蚀，同时也会造成能耗偏高，而冶炼温度过低会造成熔炼过程反应差，导致生产工况不稳定。
目前，顶吹浸没式熔池熔炼工艺的温度调控主要是通过操作人员根据熔炼温度手动调整物料量、燃辅料补加量、氧料比等来实现。现有调控方式无法实现熔炼温度的快速、精准调控，容易导致冶炼温度波动大，造成工艺波动大、炉渣挂渣情况差及能耗偏高等问题。
因此，现有顶吹熔池熔炼温度控制系统及调控技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种顶吹熔池熔炼温度补偿调控系统及温度补偿调控方法，旨在解决现有顶吹熔池熔炼温度调整时容易导致冶炼温度波动大的问题。
一种顶吹熔池熔炼温度补偿调控系统，其中，包括：第一煤仓、缓冲料仓和中间料仓；
所述第一煤仓用于向所述中间料仓补加燃煤，所述中间料仓用于对含铜物料和燃煤进行混匀，混匀后的物料经过所述缓冲料仓落入到熔炼炉中；
还包括：第二煤仓、冷料仓及控温装置；
所述第二煤仓用于向所述缓冲料仓补加燃煤，所述冷料仓用于向所述缓冲料仓中补加冷料；
所述控温装置用于对所述熔炼炉中的温度进行检测，并根据检测结果分别对所述第二煤仓和冷料仓的启停进行控制。
可选地，所述的顶吹熔池熔炼温度补偿调控系统，其中，所述顶吹熔池熔炼温度补偿调控系统还包括：燃油装置，所述燃油装置用于向所述熔炼炉中补加燃油。
一种基于上述所述的顶吹熔池熔炼温度补偿调控系统的温度补偿调控方法，其中，包括：
获取所述熔炼炉的熔炼温度，将所述熔炼温度与预设熔炼温度进行比较；所述预设熔炼温度包括最大预设熔炼温度和最小预设熔炼温度；
当所述熔炼温度大于所述最大预设熔炼温度时，启动所述冷料仓向所述缓冲料仓中补加冷料，所述冷料通过所述缓冲料仓落入所述熔炼炉，直到所述熔炼炉中的熔炼温度小于所述最大预设熔炼温度时，停止向所述缓冲料仓中补加冷料。
可选地，所述的温度补偿调控方法，其中，还包括：
当所述熔炼温度小于所述最小预设熔炼温度时，启动所述第二煤仓向所述缓冲料仓中补加燃煤，所述燃煤通过所述缓冲料仓落入所述熔炼炉，直到所述熔炼炉中的熔炼温度大于或等于所述最小预设熔炼温度时，停止向所述缓冲料仓中补加燃煤。
可选地，所述的温度补偿调控方法，其中，所述顶吹熔池熔炼温度补偿调控系统还包括燃油装置，当所述熔炼温度低于所述最小预设熔炼温度且所述熔炼温度持续降低时，启动所述燃油装置向所述熔炼炉中补加燃油，直到所述熔炼温度大于或等于所述最小预设熔炼温度，停止向所述熔炼炉中补加燃油。
可选地，所述的温度补偿调控方法，其中，所述启动所述冷料仓向所述缓冲料仓中补加冷料，所述冷料通过所述缓冲料仓落入所述熔炼炉，直到所述熔炼炉中的熔炼温度小于所述最大预设熔炼温度时，停止向所述缓冲料仓中补加冷料的步骤，具体包括：
所述控温装置在线启动所述冷料仓，并实时对所述熔炼炉中的熔炼温度进行检测，得到实时熔炼温度；基于所述实时熔炼温度，得到所述实时熔炼温度的变化趋势；
根据所述实时熔炼温度的变化趋势，调节所述冷料仓的出料量，直到所述熔炼炉的熔炼温度小于所述最大预设熔炼温度时，停止向所述缓冲料仓中补加冷料；
所述冷料选自冰铜、铜锍、冰铜包壳、转炉飞溅物、转炉渣和窑渣中的一种或多种。
可选地，所述的温度补偿调控方法，其中，当所述冷料仓的启动时间超过预设启动时间时，减小所述第一煤仓的出料量，直到所述熔炼炉的熔炼温度，位于由所述最小预设熔炼温度和所述最大预设熔炼温度构成的温度区间内。
可选地，所述的温度补偿调控方法，其中，所述启动所述第二煤仓向所述缓冲料仓中补加燃煤，所述燃煤通过所述缓冲料仓进入所述熔炼炉，直到所述熔炼炉中的熔炼温度大于等于所述最小预设熔炼温度时，停止向所述缓冲料仓中补加燃煤的步骤，具体包括：
所述控温装置在线启动所述第二煤仓，并实时对所述熔炼炉中的熔炼温度进行检测，得到实时熔炼温度；基于所述实时熔炼温度，得到所述实时熔炼温度的变化趋势；
根据所述变化趋势，调节所述第二煤仓的出料量，直到所述熔炼炉中的熔炼温度大于或等于所述最小预设熔炼温度时，停止向所述缓冲料仓中补加燃煤。
可选地，所述的温度补偿调控方法，其中，当所述第二煤仓的启动时间超过预设启动时间时，增大所述第一煤仓的出料量，直到所述熔炼炉中的熔炼温度，位于由所述最小预设熔炼温度和所述最大预设熔炼温度构成的温度区间内。
可选地，所述的温度补偿调控方法，其中，所述冷料仓向所述缓冲料仓补加的冷料量、所述第二煤仓向所述缓冲料仓补加的燃煤量均不超过所述混匀后的物料量的10％(重量)。
有益效果：与传统的化学分析法相比，本发明通过设置中间料仓和缓冲料仓，降低了熔池温度波动区间，提高了工艺稳定性，降低了铜熔炼工序能耗水平。
附图说明
图1为本发明中顶吹熔池熔炼温度补偿调控系统结构示意图；
图2为本发明中顶吹熔池熔炼温度补偿调控方法的流程图；
图3为本发明中顶吹熔池熔炼温度补偿调控系统及方法的控制框图。
具体实施方式
本发明提供一种顶吹熔池熔炼温度补偿调控系统及温度补偿调控方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，图1是一种顶吹熔池熔炼温度补偿调控系统结构示意图，如图所示，所述顶吹熔池熔炼温度补偿调控系统，包括：第一煤仓10，缓冲料仓20(又称为缓冲料斗)、中间料仓30、第二煤仓40、冷料仓50以及控温装置60，所述第一煤仓也称作为主线煤仓，该煤仓主要是为熔炼炉提供燃料，所述中间料仓30主要用于将配混后的物料与燃煤进行混匀，所述物料包括铜精矿、溶剂物料。所述铜精矿、熔剂物料和燃煤混合均匀后，转入到缓冲料仓20中，通过缓冲料仓20的下料口落入熔炼炉70内进行造锍反应。
示例性地，铜精矿和熔剂等物料经过配混后经过皮带运输线运输至中间料仓30，第一煤仓10中的燃煤经过皮带线运输至中间料仓30，铜精矿、燃煤和熔剂等物料在中间料仓30中进一步混匀后经皮带运输至缓冲料仓20中，缓冲料仓对含铜物料混匀、稳定后经皮带运输通过下料口到熔炼炉70内进行造锍反应。
所述第二煤仓40又称作为应急煤仓，主要是用于当熔炼炉的炉温低于工艺温度时，为熔炼炉补充燃煤。所述第二煤仓40中的燃煤与第一煤仓10中的燃煤可以是同种类型的燃煤，当然也可以是不同种类的燃煤。所述第二煤仓40的出料口设置在中间料仓30和缓冲料斗20之间的运输线上，即所述第二煤仓40补充的燃煤不经过中间料仓30，直接进入缓冲料斗20中。通过将第二煤仓40中的燃煤直接进入缓冲料斗20中，经过混匀稳定后落入熔炼炉70，起到快速升温的作用。
所述冷料仓50中的冷料包括但不限于冰铜、铜锍、冰铜包壳、转炉飞溅物、转炉渣和窑渣。容易理解的是，所述冷料是温度较低的物料，该物料加入到熔炼炉70中后起到吸热降温的作用，当熔炼炉70的炉温高于工艺温度时，为了实现降温，可以向熔炼炉中加入上述冷料。所述冷料仓50的出料口设置在中间料仓30和缓冲料斗20之间的运输线上，即所述冷料仓50补充的燃煤不经过中间料30仓，直接进入缓冲料20斗中。通过将冷料仓50中的冷料直接进入缓冲料斗20中，经过混匀稳定后落入熔炼炉70，起到快速降温的作用。
所述温度控制装置60可以是一个主控机柜，其中设置有温度检测控制模组、主线煤仓、中间料仓、冷料仓、应急煤仓、缓冲料斗的启停、供料时间以及供料量控制模组。容易理解的是，该温度补偿调控系统的工作是通过系统控制来实现的。
在本实施例中，通过设置中间料仓30和缓冲料斗20可以有效改善物料混匀效果。在熔池温度偏高时，通过补加冷料进行降温调控，该方式可充分利用造锍熔炼反应过程的热量，在实现温度的快速回调的同时，对含铜冷料进行协调处理。解决了铜熔炼过程中冶炼温度调控手段单一，调控时效性差的问题，降低了熔池温度波动区间，提高了工艺稳定性，降低了铜熔炼工序能耗水平。
如图2所示，基于上述顶吹熔池熔炼温度补偿调控系统，本发明还提供一种温度补偿调控方法，所述方法包括：
S10、获取所述熔炼炉的熔炼温度，将所述熔炼温度与预设熔炼温度进行比较；所述预设熔炼温度包括最大预设熔炼温度和最小预设熔炼温度。
具体地，结合图3，根据实际的工艺要求，设定目标温度区间如[Tmin，Tmax]，检测实际温度(熔炼炉的熔炼温度)Tn，通过控温装置中的温度检测模块对熔炼的熔炼温度进行检测，如检测到某时刻熔炼炉的熔炼温度为Tn(1195℃)，目标温度区间为[1175℃，1190℃]，温度控制装置判定出实时温度大于目标温度区间内的最大温度。同理，当检测到某时刻熔炼炉的熔炼温度为Tn(1170℃)，目标温度区间为[1175℃，1190℃]，温度控制装置判定出实时温度小于目标温度区间内的最小温度。
在所述步骤S10之后还包括步骤S20、当所述熔炼温度大于所述最大预设熔炼温度时，启动所述冷料仓向所述缓冲料仓中补加冷料，所述冷料通过所述缓冲料仓落入所述熔炼炉，直到所述熔炼炉中的熔炼温度小于所述最大预设熔炼温度时，停止向所述缓冲料仓中补加冷料。
具体来说，当温度控制装置判定出实时温度大于目标温度区间内的最大温度，由温控装置在线启动冷料仓，将冷料仓中的冷料加入到缓冲料仓中，经缓冲料仓混匀、稳定后加入到熔炼炉中，直到熔炼炉的炉温回落至目标温度区间。
在本实施例中，所述冷料的加入量要小于主线物料加入量的10％，所述主线物料为铜精矿、溶剂物料和燃煤，通过控制冷料的加入量可以避免其加入量过多影响正常的生产工艺。
在本实施例的一种实现方式中，当向熔炼炉中添加冷料时，可以实时对熔炼炉的炉温进行检测，根据一段时间内记录到的炉温，得到炉温的变化趋势，根据炉温的变化趋势来调整冷料仓的出料量，如发现炉温的变化趋势是逐渐降低，则可以适当减少冷料的加入量，反之则适当增加冷料的加入量。
在本实施例中，可以对冷料仓的开启时间进行监测，并将监测到的时间与预设时间(tset)进行比对，当冷料仓的开启时间超过预设时间时，则调整(适当减少)第一煤仓的出料量，通过对冷料仓和第一煤仓进行同时调控，提高了工艺的稳定性。需要说明的是，冷料仓的开启总时间一般控制在生产总时间的30％以内，如20％。
在本实施例的一种实现方式中，当温度控制装置判定出实时温度小于目标温度区间内的最小温度，由温控装置在线启动第二煤仓，将第二煤仓中的冷料加入到缓冲料仓中，经缓冲料仓混匀、稳定后加入到熔炼炉中，直到熔炼炉的炉温回落至目标温度区间。
在本实施例中，所述第二煤仓中燃煤的加入量要小于主线物料加入量的10％，所述主线物料为铜精矿、溶剂物料和燃煤，通过控制燃煤的加入量可以避免其加入量过多影响正常的生产工艺。
在本实施例的一种实现方式中，当向熔炼炉中添加燃煤时，可以实时对熔炼炉的炉温进行检测，根据一段时间内记录到的炉温，得到炉温的变化趋势，根据炉温的变化趋势来调整第二煤仓的出料量，如发现炉温的变化趋势是逐渐升高，则可以适当减少燃煤的加入量，反之则适当增加燃煤的加入量。
在本实施例中，可以对第二煤仓的开启时间进行监测，并将监测到的时间与预设时间(tset)进行比对，当第二煤仓的开启时间超过预设时间时，则调整(适当增加)第一煤仓的出料量，通过对第二煤仓和第一煤仓进行同时调控，提高了工艺的稳定性。需要说明的是，第二煤仓的开启总时间一般控制在生产总时间的30％以内，如25％。
在本实施例的一种实现方式中，当温度控制装置判定出实时温度小于目标温度区间内的最小温度，且实时温度持续降低时，在线启动所述燃油装置向所述熔炼炉中补加燃油，直到所述熔炼温度大于或等于所述最小预设熔炼温度，停止向所述熔炼炉中补加燃油。通过补加燃油可以快速的进行升温，防止熔炼炉炉温出现较大的波动，影响正常的生产。需要说明的是，当温度控制装置判定出实时温度位于目标温度区间内时，则不启动温度补偿调控系统。
下面通过具体的实施例，对本发明所提供的温度补偿调控方法做进一步的解释说明。
实施例1
上料系统铜精矿、熔剂物料的皮带运输量设定值为120t/h，主线配煤仓初设值为2.4t/h，物料通过皮带运输机转运经中间料仓、缓冲料斗、下料口至炉内进行造锍熔炼反应；冷料仓、应急煤仓和燃油补加装置初设状态为停止，可调控区间分别为0-7t/h、0-3t/h、0-1200L/h；温度控制系统设定的熔炼炉目标温度区间为1175-1190℃；在线温度测量装置(监测时间间隔为3s)监测到实时温度为1173℃，实时温度反馈至温度控制系统，温度控制系统判定实时温度小于温度控制区间最小值1175℃，在线启动应急煤仓1.5t/h，5分钟后在线温度测量装置监测到实时温度回升至1178℃，应急煤仓停止，控制程序结束。
实施例2
上料系统铜精矿、熔剂物料的皮带运输量设定值为120t/h，主线配煤仓初设值为2.4t/h，物料通过皮带运输机转运经中间料仓、缓冲料斗、下料口至炉内进行造锍熔炼反应；冷料仓、应急煤仓和燃油补加装置初设状态为停止，可调控区间分别为0-7t/h、0-3t/h、0-1200L/h；温度控制系统设定的熔炼炉目标温度区间为1175-1190℃；在线温度测量装置(监测时间间隔为3s)监测到实时温度为1173℃，实时温度反馈至温度控制系统，温度控制系统判定实时温度小于温度控制区间最小值1175℃，在线启动应急煤仓1.5t/h，3分钟后在线温度测量装置监测到实时温度下降至1173℃，温控控制系统调节应急煤仓出料为2t/h，10分钟后在线温度测量装置监测到实时温度回升至1178℃，应急煤仓停止；温度控制系统监测到一小时内应急煤仓开启时间超过设定时间(tset)18分钟，调节主线煤仓出料至3t/h，实时温度Tn稳定处于1175-1190℃目标区间内，温度控制程序结束。
实施例3
上料系统铜精矿、熔剂物料的皮带运输量设定值为120t/h，主线配煤仓初设值为2.4t/h，物料通过皮带运输机转运经中间料仓、缓冲料斗、下料口至炉内进行造锍熔炼反应；冷料仓、应急煤仓和燃油补加装置初设状态为停止，可调控区间分别为0-7t/h、0-3t/h、0-1200L/h；温度控制系统设定的熔炼炉目标温度区间为1175-1190℃；在线温度测量装置(监测时间间隔为3s)监测到实时温度为1193℃，实时温度反馈至温度控制系统，温度控制系统判定实时温度大于温度控制区间最大值1190℃，在线启动冷料仓3t/h，3分钟后在线温度测量装置监测到实时温度升高至1195℃，温控控制系统调节冷料仓出料为5t/h，10分钟后在线温度测量装置监测到实时温度回升至1188℃，冷料仓停止；温度控制系统监测到一小时内冷料仓开启时间超过设定时间(tset)18分钟，调节主线煤仓出料至2.1t/h，实时温度Tn稳定处于1175-1190℃目标区间内，温度控制程序结束。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种顶吹熔池熔炼温度补偿调控系统，其特征在于，包括：第一煤仓、缓冲料仓和中间料仓；
所述第一煤仓用于向所述中间料仓补加燃煤，所述中间料仓用于对含铜物料和燃煤进行混匀，混匀后的物料经过所述缓冲料仓落入到熔炼炉中；
还包括：第二煤仓、冷料仓及控温装置；
所述第二煤仓用于向所述缓冲料仓补加燃煤，所述冷料仓用于向所述缓冲料仓中补加冷料；
所述控温装置用于对所述熔炼炉中的温度进行检测，并根据检测结果分别对所述第二煤仓和冷料仓的启停进行控制。
2.根据权利要求1所述的顶吹熔池熔炼温度补偿调控系统，其特征在于，所述顶吹熔池熔炼温度补偿调控系统还包括：燃油装置，所述燃油装置用于向所述熔炼炉中补加燃油。
3.一种基于权利要求1所述的顶吹熔池熔炼温度补偿调控系统的温度补偿调控方法，其特征在于，所述方法包括：
获取所述熔炼炉的熔炼温度，将所述熔炼温度与预设熔炼温度进行比较；所述预设熔炼温度包括最大预设熔炼温度和最小预设熔炼温度；
当所述熔炼温度大于所述最大预设熔炼温度时，启动所述冷料仓向所述缓冲料仓中补加冷料，所述冷料通过所述缓冲料仓落入所述熔炼炉，直到所述熔炼炉中的熔炼温度小于所述最大预设熔炼温度时，停止向所述缓冲料仓中补加冷料。
4.根据权利要求3所述的温度补偿调控方法，其特征在于，还包括：
当所述熔炼温度小于所述最小预设熔炼温度时，启动所述第二煤仓向所述缓冲料仓中补加燃煤，所述燃煤通过所述缓冲料仓落入所述熔炼炉，直到所述熔炼炉中的熔炼温度大于或等于所述最小预设熔炼温度时，停止向所述缓冲料仓中补加燃煤。
5.根据权利要求3所述的温度补偿调控方法，其特征在于，所述顶吹熔池熔炼温度补偿调控系统还包括燃油装置，当所述熔炼温度低于所述最小预设熔炼温度且所述熔炼温度持续降低时，启动所述燃油装置向所述熔炼炉中补加燃油，直到所述熔炼温度大于或等于所述最小预设熔炼温度，停止向所述熔炼炉中补加燃油。
6.根据权利要求3所述的温度补偿调控方法，其特征在于，所述启动所述冷料仓向所述缓冲料仓中补加冷料，所述冷料通过所述缓冲料仓落入所述熔炼炉，直到所述熔炼炉中的熔炼温度小于所述最大预设熔炼温度时，停止向所述缓冲料仓中补加冷料的步骤，具体包括：
所述控温装置在线启动所述冷料仓，并实时对所述熔炼炉中的熔炼温度进行检测，得到实时熔炼温度；基于所述实时熔炼温度，得到所述实时熔炼温度的变化趋势；
根据所述实时熔炼温度的变化趋势，调节所述冷料仓的出料量，直到所述熔炼炉中的熔炼温度小于所述最大预设熔炼温度时，停止向所述缓冲料仓中补加冷料；
所述冷料选自冰铜、铜锍、冰铜包壳、转炉飞溅物、转炉渣和窑渣中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的温度补偿调控方法，其特征在于，当所述冷料仓的启动时间超过预设启动时间时，减小所述第一煤仓的出料量，直到所述熔炼炉中的熔炼温度，位于由所述最小预设熔炼温度和所述最大预设熔炼温度构成的温度区间内。
8.根据权利要求4所述的温度补偿调控方法，其特征在于，所述启动所述第二煤仓向所述缓冲料仓中补加燃煤，所述燃煤通过所述缓冲料仓进入所述熔炼炉，直到所述熔炼炉中的熔炼温度大于等于所述最小预设熔炼温度时，停止向所述缓冲料仓中补加燃煤的步骤，具体包括：
所述控温装置在线启动所述第二煤仓，并实时对所述熔炼炉中的熔炼温度进行检测，得到实时熔炼温度；基于所述实时熔炼温度，得到所述实时熔炼温度的变化趋势；
根据所述变化趋势，调节所述第二煤仓的出料量，直到所述熔炼炉的熔炼温度大于或等于所述最小预设熔炼温度时，停止向所述缓冲料仓中补加燃煤。
9.根据权利要求8所述的温度补偿调控方法，其特征在于，当所述第二煤仓的启动时间超过预设启动时间时，增大所述第一煤仓的出料量，直到所述熔炼炉的熔炼温度，位于由所述最小预设熔炼温度和所述最大预设熔炼温度构成的温度区间内。
10.根据权利要求4所述的温度补偿调控方法，其特征在于，所述冷料仓向所述缓冲料仓补加的冷料量、所述第二煤仓向所述缓冲料仓补加的燃煤量均不超过所述混匀后的物料量的10％(重量)。
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2022
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