DE112014005434T5

DE112014005434T5 - Verfahren und Vorrichtung für intelligente Entscheidungen und Endpunktvorhersage für einen PS-Kupferkonverter-Blasprozess

Info

Publication number: DE112014005434T5
Application number: DE112014005434.8T
Authority: DE
Inventors: Xiuming Song; Shenghong Dai; Changren Tong; Fang Sheng; Wenming Wu; Jianping He; Yongfeng Huang; Bin Cheng
Original assignee: JINLONG COPPER CO Ltd; Jiangxi University of Science and Technology
Current assignee: JINLONG COPPER CO Ltd; Jiangxi University of Science and Technology
Priority date: 2013-11-28
Filing date: 2014-11-28
Publication date: 2016-09-29
Also published as: CN103645694A; CN103645694B; WO2015078400A1; JP2017500442A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für intelligente Entscheidungen und die Endpunktvorhersage für einen PS-Kupferkonverter-Blasprozess. Die Vorrichtung weist auf: ein OPC-Datenerfassungsmodul (302) zum Erfassen von Betriebsdaten eines Blasprozesses; ein Zusammensetzungsberechnungsmodul (303) zum Berechnen jeder Phasenzusammensetzung in einem Ofen innerhalb einer infinitesimalen Zeitperiode; ein Temperaturberechnungsmodul (304) zum Berechnen der Temperatur der Schmelze in dem Ofen innerhalb der gegebenen infinitesimalen Zeitperiode; ein Blasendpunktvorhersagemodul (305) zum Beurteilen und Vorhersagen eines Blasendpunkts gemäß verschiedener Endpunktbeurteilungsbedingungen für eine Schlackenbildungsperiode und eine Kupfergewinnungsperiode; ein Datenspeicherungsmanagementmodul (306) zur Speicherung verschiedener Daten; ein Kaltmaterialberechnungsmodul (307) zum Berechnen der Zugabemenge und der Zugabezeit für das kalte Material; und ein System-Generalsteuermodul (301) zum Wechseln zwischen einem Blasendpunktvorhersagemodus und einem Optimierungsentscheidungsmodus, wobei das System-Generalsteuermodul (301) mit dem Blasendpunktvorhersagemodul (305) und dem Kaltmaterialberechnungsmodul (307) verbunden ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft die industrielle automatische Steuertechnologie, speziell die intelligente Steuerung des Kupferstein-Blasprozesses, und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung für intelligente Entscheidungen und die Endpunktvorhersage für einen PS-Kupferkonverter-Blasprozess.
Beschreibung des Standes der Technik
Der Blasprozess ist bei Kupferstein ein wichtiges Verfahren zur Herstellung von Rohkupfer bei der Verhüttung von Kupfer. Die PS-Kupferkonverter-Blastechnologie dominiert seit langer Zeit die Blaskonverterprozesse für Kupferstein. Der PS-Konverter, der als Vorrichtung für Blaskonverterprozesse für Kupferstein weltweit seit 1909 Verwendung findet, hat bis zum Ende des letzten Jahrhunderts zur Herstellung von nahezu 80% des Rohkupferminerals gedient. Zwar sieht sich der PS-Konverter verschiedenen Herausforderungen durch neue Vorrichtungen und neue Technologien gegenüber, jedoch spielt sein Blasprozess aufgrund des Vorteils der technischen Ausgereiftheit noch immer eine wichtige Rolle bei der Herstellung von Rohkupfer aus Kupferstein, und er kann flexibel verschiedene Kupferabfallmaterialien (einschließlich Schüttgut) verarbeiten.
Der PS-Konverter ist ein seitlich angeblasener horizontaler Drehofen, bei dem Luft oder mit Sauerstoff angereicherte Luft von einem Lufteinlass auf einer Seite des Ofens eingeblasen wird. Er verwendet einen periodischen Arbeitsprozess, der in zwei Stufen unterteilt ist.
In der ersten Stufe (Schlackenbildungsphase) ist es erforderlich, dass Quarz als Schmelzmittel (SiO₂) zugesetzt wird, um das FeS bei der Bildung einer Ferrosilit-Schlacke zu unterstützen, und der Arbeitsprozess der Schlackenbildung und des Blasens des Konverters erfolgen unter der Bedingung, dass Quarz als Schmelzmittel vorhanden ist. Die mit Sauerstoff angereicherte Luft wird aus dem Lufteinlass in den Ofen geblasen, um durch die Rohsteinschmelze in dem Ofen zu blasen. Da es sich um eine exotherme Reaktion handelt, erfordert der Blasprozess keine Erwärmung. Durch das Rühren mittels der Luft reagiert Eisensulfid FeS in dem Rohstein stark mit dem Sauerstoff in der eingeblasenen Luft und es werden Eisenoxid FeO und SO₂-Gas erzeugt, sodann reagiert das Eisenoxid FeS mit dem zugesetzten Quarz-Schmelzmittel zur Bildung von Schlacke. Diese Stufe dauert bis der Gehalt an Cu in dem Rohstein über 75% und der Gehalt von Fe unter 1% liegt. Die obere Schicht des Ofeninhalts wird nach dem Beenden des Einblasens ausgegeben.
Bei dem Schlackenbildungsprozess wird FeS zu dem Oxid FeO oxidiert und FeO verschmilzt unmittelbar mit der Schmelze und reagiert mit dem SiO₂-Schmelzmittel zur Bildung von Schlacke mit der schwappenden Schmelze. Die von den beiden zuvor beschriebenen Reaktionen erzeugte Wärme ist die Hauptwärmequelle während der Schlackenbildungsperiode.
Sobald die Schlackenbildung durch das Oxidieren von FeS in dem Rohstein beendet ist, beginnt die zweite Stufe des Blasprozesses, d. h. die Kupfergewinnungsperiode. In der zweiten Stufe wird ein Teil des Cu₂S zu Cu₂O oxidiert und das erzeugte Cu₂O reagiert mit Cu₂S zur Bildung von Kupfermetall. In der Kupfergewinnungsperiode reagiert der in dem Ofen verbliebene weiße Rohstein (hauptsächlich in Form von Cu₂S) mit dem Sauerstoff in der eingeblasenen Luft und erzeugt Rohkupfer und Schwefeldioxid. Die Periode endet, wenn der Gehalt an Cu in dem Rohkupfer über 98,5% liegt.
Obwohl die Blastechnologie des Kupferkonverters vor einem Jahrhundert entstanden ist, ist die Steuerung des Prozesses stets abhängig von persönlicher Erfahrung und führt daher zu den folgenden Hauptproblemen:

1. Die Beurteilung der Endpunkte jeder Periode ist fehlerbehaftet und weist erhebliche Schwankungen auf, wodurch die Arbeitskosten und die Arbeitszeit erhöht werden und die Qualität der Produkte nicht gewährleistet werden kann.
2. Der Zustand des Ofens ist instabil, da kein Mittel zur quantitativen Vorhersage der Tendenz der Temperaturänderung in dem Ofen vorhanden sind und technische Parameter wie die Blaskapazitätsanpassung, Speisezeit und Speisemenge an kalten Materialien werden von verschiedenen Personen in verschiedener Weise gesteuert und sind schwer präzise und zeitgenau handzuhaben. Der Bereich der Temperaturschwankung in dem Ofen ist daher relativ groß, der Zustand des Ofens ist instabil, die Stabilität des Arbeitsprozesses ist beeinträchtigt, der Schaden an der Ofenauskleidung ist größer, die Lebensdauer des Ofens ist verringert und die Kosten für die Ofenwartung sind erhöht.
3. Es ist nicht einfach, die Sicherheit zu kontrollieren und die Umwelt zu schützen. Manuelle Probennahme und Endpunktbeurteilung sind nicht nur arbeitsintensiv, sondern weisen auch einige potentielle Sicherheitsrisiken auf. Der SO₂-Rauch wird nach außen abgegeben, wodurch das niedrige Level der Verschmutzung erhöht wird, wobei die Behandlung desselben hohe Beträge für Investitionen und Betriebskosten erfordern.
4. Hoher Energieverbrauch. Da der Optimierungsgrad der Parameter des Prozesses gering ist, weisen die Endpunktbeurteilungen für jede Periode Fehler mit starken Schwankungen auf und die qualifizierte Rate an Produkten kann nicht leicht erhöht werden. Dies verursacht eine längere Verhüttungsdauer und einen höheren Energieverbrauch der Vorrichtung.

Daraus folgt, dass ein Durchbruch bei der automatischen Steuerungstechnologie zur Optimierung der Parameter und der intelligenten Beurteilung des Endpunkts des Konverter-Blasprozesses auf diesem Gebiet eine dringende Notwendigkeit ist. Hierdurch kann das Niveau des gesamten Ingenieurswesens in der Kupferverhüttungsindustrie angehoben werden, eine erhöhte Produktivität, geringere Energiekosten und eine sichere Produktion erreicht werden sowie den sozialen und ökonomischen Gewinn der Unternehmen steigern.
Überblick über die Erfindung
Das technische Problem, welches mit der Erfindung gelöst werden soll, ist eine Simulation des gesamten Ablaufs eines PS-Kupferkonverter-Blasprozesses, das Vorhersagen des Endpunkts des Blasprozesses und ferner das Treffen einer intelligenten Entscheidung bezüglich der kalten Materialien und des Lösungsmittels auf der Basis der Ergebnisse der Simulation des Gesamtvorgangs.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung für intelligente Entscheidungen und für die Endpunktvorhersage in einem PS-Kupferkonverter-Blasprozess, welche eine zeitliche Diskretisierung des Blasprozesses durchführen, um diesen in eine Anzahl von infinitesimalen Zeitperioden zu unterteilen, die ausreichend kurz sind, und welche eine homogene Reaktionsanalyse und Wärmeübertragungsberechnungen für jede infinitesimale Zeitperiode durchführen, um jede Phasenzusammensetzung und -temperatur in dem Ofen innerhalb der infinitesimalen Zeitperioden zu erhalten, und wobei auf dieser Grundlage der Endpunkt des Blasprozesses vorhergesagt wird, und dadurch optimierte strategische Auswahlen, beispielsweise das Zugeben von kalten Materialien, das Zugeben von Lösungsmitteln und dergleichen, getroffen werden.
Die genannte Aufgabe der Erfindung wird durch die technischen Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst, und die abhängigen Ansprüche stellen eine Weiterentwicklung der technischen Merkmale der unabhängigen Ansprüche durch alternative oder vorteilhafte Mittel dar.
Zur Lösung der genannten Aufgabe sieht die erfindungsgemäße technische Lösung Folgendes vor:
Ein Verfahren für intelligente Entscheidungen und eine Endpunktvorhersage für einen PS-Kupferkonverter-Blasprozess weist die folgenden Schritte auf:
kontinuierliches Echtzeit-Berechnen jeder Phasenzusammensetzung in einem Ofen und der Temperatur der Schmelze in dem Ofen innerhalb jeder gegebenen infinitesimalen Zeitperiode auf der Basis eines Materialzuführzeitplans und von online erfassten Daten der dem Ofen zugeführten Materialien; und
Beurteilen und Vorhersagen des Endpunkts des Blasprozesses auf der Grundlage von voreingestellten Blasendpunkt-Beurteilungsbedingungen.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel beträgt die gegebene infinitesimale Zeitperiode 1 Minute.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel umfassen die voreingestellten Blasendpunkt-Beurteilungsbedingungen Beurteilungsbedingungen für sowohl die Schlackenbildungsperiode, als auch die Kupfergewinnungsperiode:

1) die Schlackenbildungsperiode: der Endpunkt der Schlackenbildungsperiode ist erreicht, wenn der Gehalt an Fe in Form von FeS im Kupferstein in dem Ofen auf 1% sinkt;
2) die Kupfergewinnungsperiode: der Endpunkt der Kupfergewinnungsperiode ist erreicht, wenn der Gehalt an Schwefel im Rohkupfer in dem Ofen auf 0,04% sinkt.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird jede Phasenzusammensetzung in dem Ofen innerhalb jeder gegebenen infinitesimalen Zeitperiode unter Verwendung eines Verfahrens der Minimierung der Gibbs-Energie berechnet, dessen Implementierung die folgenden Prozesse beinhaltet:
Darstellen der gesamten Gibbs-Energie als:
wenn ein Gleichgewicht in jedem Phasensystem in dem Ofen innerhalb jeder gegebenen infinitesimalen Zeitperiode erreicht ist, und die Gibbs-Energie minimal ist, wobei p die Gesamtzahl der Phasen im Blassystem angibt, Cp die Gesamtzahl der Komponenten in der Phase p angibt, x_pc die Molzahl einer Komponente pc angibt, G 0 / pc , die Gibbs-Energie angibt, die bei der Temperatur T erzeugt wird, wenn die Komponente pc eine reine Substanz ist, γ_pc den Aktivitätskoeffizienten der Komponente pc angibt, und R eine Gaskonstante in dem Ofen ist;
Durchführen einer Entwicklung zweiter Ordnung der Gibbs-Energie G mit x (k) / p,c unter Verwendung der Taylor'schen Formel in Kombination mit der Masseerhaltung, wobei erhalten wird, dass
wobei A_pce die Anzahl von Atomen e in der Summenformel der Komponente pc angibt, A_e die Gesamtmolzahl der Atome e in einem ausgeglichenen System angibt, E die Anzahl der Arten von Elementen in dem Blassystem angibt;
anschließendes Erstellen einer Funktion L auf der Basis des Lagrange-Multiplikator-Verfahrens:
wobei λ_e der Lagrange-Multiplikator ist; anschließendes Ermitteln einer Teilableitung der Funktion L in Bezug auf x_pc und λ_e, und Bringen jeder Teilableitung auf 0, wodurch Gleichungen erhalten werden, bei welchen:
Lösen der obigen Gleichungen unter Verwendung eines Iterationsverfahrens für jede gegebene infinitesimale Zeitperiode, so dass der Molenbruch jeder Komponente in jeder Phase erhalten werden kann, wenn in dem Ofen ein Gleichgewicht erreicht ist.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Blasprozess um einen heterogenen Reaktionsprozess und das Verfahren nach Anspruch 4 weist das in Echtzeit erfolgende Analysieren und Beurteilen, ob in jeder gegebenen infinitesimalen Zeitperiode eine Rohsteinphase, eine Rohkupferphase und eine Fe₃O₄-Phase vorliegt oder nicht, und der Zusammensetzung jeder existierenden Phase auf.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine eindimensionale nichtstationäre Wärmeleitungsgleichung verwendet, um die Temperatur der Schmelze in dem Ofen innerhalb jeder gegebenen infinitesimalen Zeitperiode zu berechnen.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das Verfahren ferner die folgenden Schritte auf:
optionales Wechseln zu einem Optimierungsentscheidungsmodus, wobei in diesem Modus der Blasprozess auf der Grundlage jeder Phasenzusammensetzung in dem Ofen und der Temperatur der Schmelze in dem Ofen innerhalb jeder gegebenen infinitesimalen Zeitperiode, d. h. in dem Zustand, dass kein kaltes Material zugegeben wird, simuliert wird, und eine Temperaturschwankungskurve für die Schmelze in dem Ofen erhalten wird; Durchführen einer Kaltmaterial-Berechnung unter Verwendung eines Schrittverfahrens in Kombination mit vorbestimmten Steuerungswerten für die Temperatur der Schmelze, bei welchen es sich um die niedrigste Temperatur T_L und die höchste Temperatur T_H handelt, und Ermitteln der Zugabe von kaltem Material sowie der Zugabezeit für das kalte Material, wodurch die Temperaturschwankungskurven in den Bereich der Steuerungswerte für die Temperatur fallen.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist bei dem Blasprozess vorgesehen, dass die Schmelze die niedrigste Temperatur T_L ermöglicht, und die höchste Temperatur T_H in der Anstiegsphase der Schmelzentemperatur ermöglicht, wobei das kalte Material zugegeben wird, bevor die Temperatur T_H erreicht ist, wenn die höchste Temperatur der Schmelze höher als T_H ist, wobei angenommen wird, dass die Zeit, in welcher die Temperatur der Schmelze auf einen Wert gleich oder größer als T_L steigt, t₁ ist, und die Zeit bis zum Erreichen von T_H t₂ ist, so dass die Zugabezeit für das kalte Material t₁ ≤ t < t₂ erfüllt, wobei die Zugabemenge an kaltem Material bestimmt wird, indem die Zugabemenge an kaltem Material derart angepasst wird, dass die höchste Temperatur der Schmelze gleich T_H ist.
Gemäß einer Verbesserung der Erfindung ist eine Vorrichtung für intelligente Entscheidungen und für die Endpunktvorhersage für einen PS-Kupferkonverter-Blasprozess offenbart, wobei die Vorrichtung aufweist:
ein OPC-Datenerfassungsmodul zum Erfassen von Betriebsdaten eines Blasprozesses;
ein Zusammensetzungsberechnungsmodul zum Berechnen jeder Phasenzusammensetzung in einem Ofen innerhalb einer infinitesimalen Zeitperiode auf der Basis eines Materialzuführzeitplans und von online erfassten Daten der dem Ofen zugeführten Materialien;
ein Temperaturberechnungsmodul zum Berechnen der Temperatur der Schmelze in dem Ofen innerhalb der gegebenen infinitesimalen Zeitperiode auf der Grundlage des Materialzuführzeitplans und der online erfassten Daten der dem Ofen zugeführten Materialien;
ein Blasendpunktvorhersagemodul zum Beurteilen und Vorhersagen eines Blasendpunkts gemäß verschiedener Endpunktbeurteilungsbedingungen für eine Schlackenbildungsperiode und eine Kupfergewinnungsperiode auf der Grundlage von durch das Zusammensetzungsberechnungsmodul und das Temperaturberechnungsmodul innerhalb jeder infinitesimalen Zeitperiode berechneten Ergebnissen;
ein Datenspeicherungsmanagementmodul zur Speicherung verschiedener Daten;
ein Kaltmaterialberechnungsmodul zum Berechnen der Zugabemenge und der Zugabezeit für das kalte Material auf der Basis der durch das Zusammensetzungsberechnungsmodul und das Temperaturberechnungsmodul innerhalb jeder infinitesimalen Zeitperiode berechneten Ergebnisse;
ein System-Generalsteuermodul, das mit dem Blasendpunktvorhersagemodul beziehungsweise dem Kaltmaterialberechnungsmodul verbunden ist, und zum optimalen von außen erfolgenden Steuern für den Wechsel in den folgenden Modus:

1) einen Blasendpunktvorhersagemodus, in welchem das vorhergesagte Ergebnis für den Blasendpunkt ausgegeben wird, oder für den Wechsel in
2) einen Optimierungsentscheidungsmodus, in welchem das vorhergesagte Ergebnis für den Blasendpunkt, die Zugabemenge und die Zugabezeit ausgegeben werden.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel beträgt die infinitesimale Zeitperiode 1 Minute.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel berechnet das Zusammensetzungsberechnungsmodul jede Phasenzusammensetzung in dem Ofen innerhalb jeder gegebenen infinitesimalen Zeitperiode unter Verwendung eines Verfahrens der Minimierung der Gibbs-Energie, wobei relevante Phasen in dem Blasprozess eine Gasphase, eine Schlackenphase, eine Rohsteinphase, eine Rohkupferphase und eine Fe₃O₄-Phase sind, und die Zusammensetzungsberechnung die folgenden Prozesse beinhaltet:
Darstellen der gesamten Gibbs-Energie als:
wenn ein Gleichgewicht in jedem Phasensystem in dem Ofen innerhalb jeder gegebenen infinitesimalen Zeitperiode erreicht ist, und die Gibbs-Energie minimal ist, wobei p die Gesamtzahl der Phasen im Blassystem angibt, Cp die Gesamtzahl der Komponenten in der Phase p angibt, x_pc die Molzahl einer Komponente pc angibt, G 0 / pc die Gibbs-Energie angibt, die bei der Temperatur T erzeugt wird, wenn die Komponente pc eine reine Substanz ist, γ_pc den Aktivitätskoeffizienten der Komponente pc angibt, und R eine Gaskonstante in dem Ofen ist;
Durchführen einer Entwicklung zweiter Ordnung der Gibbs-Energie G mit x (k) / p,c unter Verwendung der Taylor'schen Formel in Kombination mit der Masseerhaltung, wobei erhalten wird, dass
wobei A_pce die Anzahl von Atomen e in der Summenformel der Komponente pc angibt, A_e die Gesamtmolzahl der Atome e in einem ausgeglichenen System angibt, E die Anzahl der Arten von Elementen in dem Blassystem angibt;
anschließendes Erstellen einer Funktion L auf der Basis des Lagrange-Multiplikator-Verfahrens:
wobei λ_e der Lagrange-Multiplikator ist; anschließendes Ermitteln einer Teilableitung der Funktion L in Bezug auf x_pc und λ_e, und Bringen jeder Teilableitung auf 0, wodurch Gleichungen erhalten werden, bei welchen:
Lösen der obigen Gleichungen unter Verwendung eines Iterationsverfahrens für jede gegebene infinitesimale Zeitperiode, so dass der Molenbruch jeder Komponente in jeder Phase erhalten werden kann, wenn in dem Ofen ein Gleichgewicht erreicht ist.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel verwendet das Temperaturberechnungsmodul eine eindimensionale nicht-stationäre Wärmeleitungsgleichung zur Berechnung der Temperatur der Schmelze in dem Ofen innerhalb jeder gegebenen infinitesimalen Zeitperiode.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel, in welchem im Optimierungsentscheidungsmodus das Kaltmaterialberechnungsmodul den Blasprozess auf der Grundlage jeder Phasenzusammensetzung in dem Ofen und der Temperatur der Schmelze in dem Ofen innerhalb jeder gegebenen infinitesimalen Zeitperiode, d. h. in dem Zustand, dass kein kaltes Material zugegeben wird, simuliert, und eine Temperaturschwankungskurve für die Schmelze in dem Ofen erhalten wird; Durchführen einer Kaltmaterial-Berechnung unter Verwendung eines Schrittverfahrens in Kombination mit vorbestimmten Steuerungswerten für die Temperatur der Schmelze, bei welchen es sich um die niedrigste Temperatur T_L und die höchste Temperatur T_H handelt, und Ermitteln der Zugabe von kaltem Material sowie der Zugabezeit für das kalte Material, wodurch die Temperaturschwankungskurven in den Bereich der Steuerungswerte für die Temperatur fallen.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist während des Berechnungsprozesses des Kaltmaterialberechnungsmoduls bei dem Blasprozess vorgesehen, dass die Schmelze die niedrigste Temperatur T_L ermöglicht, und die höchste Temperatur T_H in der Anstiegsphase der Schmelzentemperatur ermöglicht, wobei das kalte Material zugegeben wird, bevor die Temperatur T_H erreicht, wenn die höchste Temperatur der Schmelze höher als T_H ist, wobei angenommen wird, dass die Zeit, in welcher die Temperatur der Schmelze auf einen Wert gleich oder größer als T_L steigt, t₁ ist, und die Zeit bis zum Erreichen von T_H t₂ ist, so dass die Zugabezeit t₁ ≤ t < t₂ erfüllt, wobei die Zugabemenge an kaltem Material bestimmt wird, indem die Zugabemenge an kaltem Material derart angepasst wird, dass die höchste Temperatur der Schmelze gleich T_H ist.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung ferner ein Lösungsmittelberechnungsmodul auf, das mit dem System-Generalsteuermodul verbunden ist und zum Berechnen der Zugabemenge an Lösungsmittel und der Zugabezeit für das Lösemittel auf der Grundlage der von dem Zusammensetzungsberechnungsmodul und dem Temperaturberechnungsmodul innerhalb jeder infinitesimalen Zeitperiode berechneten Ergebnisse dient.
Es ist aus der obigen technischen Lösung gemäß der Erfindung ersichtlich, dass das Verfahren und die Vorrichtung für intelligente Entscheidungen und für die Endpunktvorhersage für einen PS-Kupferkonverter-Blasprozess, welche durch die Erfindung geschaffen werden, eine zeitliche Diskretisierung des gesamten Blasprozesses durchführen, um diesen in eine Anzahl von infinitesimalen Zeitperioden zu unterteilen, die ausreichend kurz sind, und kontinuierlich Simulationsberechnungen für jede infinitesimale Zeitperiode durchführen, um eine heterogene Reaktionsanalyse und eine Wärmeübertragungsberechnung auf der Grundlage der zugegebenen Materialien, der behaltenen Produkte und der eliminierten Produkte innerhalb jeder infinitesimalen Zeitperiode durchzuführen, wozu jede Phasenzusammensetzung in dem Ofen und die Temperatur der Schmelze in dem Ofen in verschiedenen infinitesimalen Zeitperioden, d. h. in jeder Zeitperiode, ermittelt werden. Das bedeutet, dass die Simulation des Gesamtprozesses dynamische Analysen hinsichtlich der Masse, der Zusammensetzung und der Temperatur der Schmelze (des Rauchs) in dem Ofen während des Blasprozesses ermöglicht. Durch das Durchführen einer Beurteilung und einer Vorhersage bezüglich der Endpunkte des Blasprozesses auf der Grundlage dieser Ergebnisse der Simulationsberechnungen in Kombination mit den Beurteilungsbedingungen für die verschiedenen Endpunkte der Schlackenbildungsperiode und der Kupfergewinnungsperiode ist die Steuerung des Blasprozesses verbessert. Ferner kann die Temperaturschwankungskurve für den Gesamtprozess auf der Grundlage dieser Ergebnisse der Simulationsberechnung erhalten werden, und durch Kombinieren der voreingestellten höchsten und niedrigsten Temperatur, welche die Schmelze zulässt, kann die Optimierungsberechnung und die Vorhersage bezüglich der Zugabe von kaltem Material durchgeführt werden. Ferner können optimierte Auswahlen bezüglich der Zugabe der Lösungsmittel getroffen werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Flussdiagramm des Gesamtprozesses des Verfahrens für intelligente Entscheidungen und für die Endpunktvorhersage für einen PS-Kupferkonverter-Blasprozess.
2 ist ein exemplarisches Flussdiagramm einer konkreten Ausbildung des in 1 dargestellten Verfahrens.
3 ist eine exemplarische schematische Darstellung des Aufbaus der Vorrichtung für intelligente Entscheidungen und für die Endpunktvorhersage für einen PS-Kupferkonverter-Blasprozess.
4 ist eine weitere exemplarische schematische Darstellung des Aufbaus der Vorrichtung für intelligente Entscheidungen und für die Endpunktvorhersage für einen PS-Kupferkonverter-Blasprozess.
5 ist eine exemplarische schematische Darstellung des Aufbaus eines Informationsverarbeitungssystems, in welchem das Verfahren nach 1 und 2 implementiert werden kann.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Zum besseren Verständnis der erfindungsgemäßen technischen Lösungen werden nachfolgend spezifische Ausführungsbeispiele angeführt und in Zusammenhang mit den Figuren beschrieben.
1 ist en Flussdiagramm des Gesamtprozesses des Verfahrens für intelligente Entscheidungen und für die Endpunktvorhersage für einen PS-Kupferkonverter-Blasprozess, das mit Schritt 101 beginnt. Anschließend erfolgt im Schritt 102 in Echtzeit eine kontinuierliche Berechnung jeder Phasenzusammensetzung in dem Ofen und der Temperatur der Schmelze in dem Ofen innerhalb jeder gegebenen infinitesimalen Zeitperiode in dem Blasprozess auf der Grundlage eines Zeitplans für die Materialzugabe und von online erfassten Daten der in den Ofen zugegebenen Materialien. Anschließend erfolgt im Schritt 103 das Beurteilen und Vorhersagen des Endpunkts des Blasprozesses auf der Grundlage der voreingestellten Blasendpunkt-Beurteilungsbedingungen gemäß den verschiedenen Endpunktbeurteilungsbedingungen in der Schlackenbildungsperiode und der Kupfergewinnungsperiode. Im Schritt 104 werden danach die vorhergesagten Ergebnisse ausgegeben. Schließlich wird der Prozess im Schritt 105 beendet.
Im Schritt 102 zur Berechnung jeder Phasenzusammensetzung und der Temperatur der Schmelze in jeder gegebenen infinitesimalen Zeitperiode erfüllen die zur Berechnung verwendeten Daten folgendes: für die vergangene Periode und die gegenwärtige Periode (d. h. die gegenwärtige infinitesimale Zeitperiode und die vorherige infinitesimale Zeitperiode) werden die online gesammelten Daten mit den in den Ofen zugegebenen Materialien zusammengesetzt, und diese Daten können aus der OPC-Datensammlung abgeleitet werden; für die zukünftige Periode (d. h. die infinitesimale Zeitperiode nach der gegenwärtigen infinitesimalen Zeitperiode) basiert die Berechnung auf dem Materialzugabezeitplan.
In dem genannten Schritt 103 beinhalten die Endpunktbeurteilungsbedingungen für die Schlackenbildungsperiode und für die Kupfergewinnungsperiode folgendes:

1) die Schlackenbildungsperiode: Beurteilung auf der Grundlage des Gehalts an Schwefel oder des Gehalts an Sauerstoff in dem Rohkupfer. In dem Ausführungsbeispiel ist der Endpunkt erreicht, wenn der Gehalt an Fe in der Form von FeS im Kupferstein im Ofen auf 1% gesunken ist;
2) die Kupfergewinnungsperiode: Beurteilung auf der Grundlage des Gehalts an Schwefel oder des Gehalts an Sauerstoff in dem Rohkupfer, die miteinander interagieren. In dem Ausführungsbeispiel erfolgt die Beurteilung auf der Grundlage des Gehalts an Schwefel in dem Rohkupfer, das heißt, dass der Endpunkt der Kupfergewinnungsperiode erreicht ist, wenn der Gehalt an Schwefel in dem Rohkupfer in dem Ofen auf 0,04% gefallen ist.

Selbstverständlich kann in einigen Ausführungsbeispielen eine Feineinstellung an den genannten Endpunkbeurteilungsbedingungen für Schlackenbildungsperiode und die Kupfergewinnungsperiode vorgenommen werden, um die Endpunktbeurteilungsbedingungen aufgrund des Verfahrens, der Qualität der in den Ofen gegebenen Rohmaterialien etc. anzupassen. Es ist für einen Fachmann auf diesem Gebiet ersichtlich, dass die in dem Ausführungsbeispiel angegebenen Endpunktbeurteilungsbedingungen lediglich als Beispiel anzusehen sind, und der Fachmann auf diesem Gebiet kann die Endpunktbeurteilungsbedingungen als Basis für die Beurteilung der Endpunkte sinnvoll entsprechend dem Verfahren, der Qualität der in den Ofen gegebenen Rohmaterialien etc. wählen, ohne auf den hier gewählten Schwefel und dessen Gehalt und Fe und dessen Gehalt beschränkt zu sein.
Während des PS-Kupferkonverter-Blasprozesses wird die Schmelze in dem Ofen durch die eingeblasene Luft stark gerührt, so dass die Kontaktfläche zwischen der Schmelze und dem Sauerstoff in der Luft groß ist, eine schnelle Oxidationsreaktion mit einer Sauerstoffeffizienz über 95% erfolgt und die Zusammensetzung der Schmelze relativ homogen ist. In dem Ausführungsbeispiel wird daher angenommen, dass jede Phasenzusammensetzung in dem Ofen nahezu ausgewogen ist, während der Gleichgewichtspunkt der Blasreaktion mit der kontinuierlichen Zugabe aller Arten von Reaktionsmitteln (wie Luft) und der kontinuierlichen Ausgabe mancher Produkte (wie rauch) stetig variiert. Für eine dynamische Analyse der Masse, der Zusammensetzung und der Temperatur der Schmelze (Rauch) in dem Ofen während des Blasprozesses wird eine Zeitdiskretisierung des Blasprozesses vorgenommen, um diesen in eine Anzahl von ausreichend kleinen infinitesimalen Zeitperioden zu unterteilen, und jede Phasenzusammensetzung in dem Ofen und die Temperatur der Schmelze in dem Ofen innerhalb jeder infinitesimalen Zeitperiode wird berechnet. Vorzugsweise beträgt jede infinitesimale Zeitperiode 1 Minute. Selbstverständlich kann die Periode in geeigneter Weise verkürzt oder verlängert werden, beispielsweise auf 0,8 Minuten oder 1,5 Minuten. Die gewählten infinitesimalen Zeitperioden sollten ausreichend kurz sein, jedoch nicht zu kurz, so dass sie die Simulationsberechnung nicht beeinträchtigen, und sie sind vorzugsweise auf 1 Minute oder ungefähr 1 Minute eingestellt, was sich in zahlreichen Experimenten bewährt hat.
Es wird auf 2 Bezug genommen, in welcher ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens für intelligente Entscheidungen und für die Endpunktvorhersage für einen PS-Kupferkonverter-Blasprozess darstellt. Das Ausführungsbeispiel beginnt mit dem Schritt 201, worauf es zum Schritt 202 übergeht, um die infinitesimalen Zeitperioden zu zählen, deren Ausgangswert N = 1 ist.
Nach dem Schritt 202 erfolgt der Übergang zu Schritt 203.
Im Schritt 203 werden die Arten und die Mengen der Reaktionsmittel in einer infinitesimalen Zeitperiode N bestimmt. Wie zuvor beschrieben erfüllen die zur Berechnung verwendeten Daten für das Berechnen jeder Phasenzusammensetzung und der Temperatur der Schmelze in jeder entsprechenden infinitesimalen Zeitperiode folgendes: für die vergangene Periode und die gegenwärtige Periode (d. h. die gegenwärtige infinitesimale Zeitperiode und die vorherige infinitesimale Zeitperiode) werden die online gesammelten Daten mit den in den Ofen zugegebenen Materialien zusammengesetzt, und diese Daten können aus der OPC-Datensammlung abgeleitet werden; für die zukünftige Periode (d. h. die infinitesimale Zeitperiode nach der gegenwärtigen infinitesimalen Zeitperiode) basiert die Berechnung auf dem Materialzugabezeitplan.
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die typischen chemischen Reaktionen, die in dem gesamten PS-Kupferkonverter-Blasprozess stattfinden, umfassen:
(1) die Schlackenbildungsperiode
Aus dem heißen Kupferstein werden im Wesentlichen sämtliches Eisen und sämtlicher Schwefel, der chemisch mit dem Eisen verbunden ist, eliminiert. Das oxidierte FeO reagiert mit dem zugegebenen SiO₂, um die Schlackenbildungsreaktion zu beginnen und FeO wird entfernt. Die Reaktionen sind: 2FeS(l) + 3O₂(g) == 2FeO(l) + 2SO₂(g) 2FeO(l) + SiO2(s) == 2FeO·SiO2(l)
Bei der Blastemperatur handelt es sich bei der Oxidation von FeS um eine Flüssig-Gas-Reaktion, die sehr schnell abläuft; während die Schlackenbildung von FeO eine Fest-Flüssig-Reaktion handelt, die relativ langsam abläuft. Wenn der Kontakt zwischen SiO₂ und FeO nicht vollständig ist, läuft das FeO, das nicht in Schlacke umgewandelt wurde, mit der Schmelze um, um wieder in Kontakt mit der Luft zu gelangen, und wird zu magnetischem Eisenoxid oxidiert: 6FeO(l) + O₂(g) == 2Fe₃O₄(l)
Das erzeugte Fe₃O₄ wird nur reduziert, wenn das Lösungsmittel SiO₂ entsprechend der folgenden Formel vorhanden ist: 3Fe₃O₄(l) + FeS(l) + 5SiO₂(s) == 5(FeO·SiO₂)(l) + SO₂(g)
(1) Die Schlackenbildungsperiode
Der Sauerstoff in der eingeblasenen Luft reagiert zunächst mit der Schmelze aus Cu₂S in einer Gas-Flüssig-Reaktion, um Cu₂O zu erzeugen. In dieser flüssigen Phase reagiert Cu₂O interaktiv mit Cu₂S zur Erzeugung von Rohkupfer, das heißt: 2Cu₂S(l) + 3O₂(g) == 2Cu₂O(l) + 2SO₂(g) Cu₂S(l) + 2Cu₂O(l) == 6Cu(l) + SO₂(g)
Nach dem Schritt 203 erfolgt der Übergang zu Schritt 204.
Im Schritt 204 wird eine Temperatur T angenommen, und auf der Grundlage der angenommenen Temperatur T wird ein Zusammensetzungsmodell im nachfolgenden Schritt 205 analysiert, um jede Phasenzusammensetzung in dem Ofen innerhalb der infinitesimalen Zeitperiode N zu berechnen.
In dem Ausführungsbeispiel wird zur Analyse des Zusammensetzungsmodells jede Phasenkomposition innerhalb jeder gegebenen infinitesimalen Zeitperiode berechnet, indem ein Verfahren zur Minimierung der Gibbs-Energie verwendet wird. Die relevanten Phasen in dem Blasprozess weisen eine Gasphase, eine Schlackenphase, eine Rohsteinphase, eine Rohkupferphase und eine Fe₃O₄ auf.
Es ergibt sich aus dem thermodynamischen Prinzip, dass bei einem System mit konstanter Temperatur, konstantem Druck und ohne Nicht-Volumenausdehnungsarbeit gilt:
Aus der obigen Formel ergibt sich:
Die obige Formel zeigt, dass der Prozess seiner spontanen Reaktion zusammen mit der Verringerung der Gibbs-Energie abläuft.
Das System erreicht das Gleichgewicht, wenn die Gibbs-Energie ihren Minimalwert erreicht. Dies ist das Prinzip der Minimierung der Gibbs-Energie. Bei einem mehrphasigen System ergibt sich aus der folgenden Formel, dass:
wobei in der Formel μ (p) / i das chemische Potential der Komponente i in der Phase p angibt, p die Anzahl der Phasen angibt, Cp die Gesamtzahl der Komponenten in der Phase p angibt.
Die obige Formel ist ein Kriterium, das zur Beurteilung der Tatsache dient, ob das mehrphasige und Multi-Komponenten-System das Gleichgewicht erreicht oder nicht. Erreich das System das Gleichgewicht, gilt die Gleichung; erreicht das System das Gleichgewicht nicht, gilt das Kleiner-als-Zeichen. Das heißt, dass sich das System mit der Verringerung der Gibbs-Energie verändert, bis es ein Gleichgewicht erreicht, wenn die Gibbs-Energie ihren Minimalwert erreicht.
Aus dem obigen Gedankenprozess kann der Berechnungsprozess für jede Phasenzusammensetzung in dem Ofen innerhalb jeder gegebenen infinitesimalen Zeitperiode in dem Ausführungsbeispiel wie folgt abgeleitet werden:
Darstellen der gesamten Gibbs-Energie als:
wenn ein Gleichgewicht in jedem Phasensystem in dem Ofen innerhalb jeder gegebenen infinitesimalen Zeitperiode erreicht ist, und die Gibbs-Energie minimal ist, wobei p die Gesamtzahl der Phasen im ausgeglichenen System angibt, Cp die Gesamtzahl der Komponenten in der Phase p angibt, x_pc die Molzahl einer Komponente pc angibt, G 0 / pc die Gibbs-Energie angibt, die bei der Temperatur T erzeugt wird, wenn die Komponente pc eine reine Substanz ist, γ_pc den Aktivitätskoeffizienten der Komponente pc angibt, und R eine Gaskonstante in dem Ofen ist;
Durchführen einer Entwicklung zweiter Ordnung der Gibbs-Energie G mit x (k) / p,c unter Verwendung der Taylor'schen Formel in Kombination mit der Masseerhaltung, wobei erhalten wird, dass
wobei A_pce die Anzahl von Atomen e in der Summenformel der Komponente pc angibt, A_e die Gesamtmolzahl der Atome e in dem ausgeglichenen System angibt, E die Anzahl der Arten von Elementen in dem Blassystem angibt;
anschließendes Erstellen einer Funktion L auf der Basis des Lagrange-Multiplikator-Verfahrens:
wobei λ_e der Lagrange-Multiplikator ist; anschließendes Ermitteln einer Teilableitung der Funktion L in Bezug auf x_pc und λ_e, und Bringen jeder Teilableitung auf 0, wodurch Gleichungen erhalten werden, bei welchen:
Lösen der obigen Gleichungen unter Verwendung eines Iterationsverfahrens für jede gegebene infinitesimale Zeitperiode, so dass der Molenbruch jeder Komponente in jeder Phase erhalten werden kann, wenn in dem Ofen ein Gleichgewicht erreicht ist.
Der gesamte Blasprozess ist mehrphasig (er weist eine Gasphase, eine Schlackenphase, eine Rohsteinphase, eine Rohkupferphase und eine Fe₃O₄-Phase auf). Auf der Grundlage des zuvor beschriebenen Verfahrens zur Minimierung der Gibbs-Energie wird analysiert und beurteilt, ob die Rohsteinphase, die Rohkupferphase und die Fe₃O₄-Phase in dem Ofen innerhalb jeder gegebenen infinitesimalen Zeitperiode existiert oder nicht, und die Zusammensetzung jeder existierenden Phase wird analysiert und beurteilt.
Nach dem Schritt 205 erfolgt der Übergang zu Schritt 206.
Im Schritt 206 wird das Temperaturmodell analysiert und eine Temperatur T1 erhalten.
In dem Blasprozess ist der Wärmeleitprozess nicht stationär. Das heißt, dass sich das Temperaturfeld mit der Zeit verändert und dass das Wärmeübertragungsverhalten, das die Wärmeübertragung zwischen der Schmelze, dem Rauch, der Oberfläche des Ofens und der Umgebung außerhalb des Ofens umfasst und das Leiten, die Konvektion und die Strahlung betrifft, sehr kompliziert ist. Für eine dynamische Berechnung der Temperaturen der Schmelze ist es aufgrund der hohen Rechenlast und der langen Rechenzeit schwierig, das herkömmliche numerische Analyseverfahren auf das dreidimensionale nicht-stationäre Temperaturfeld online und in Echtzeit anzuwenden.
Bei dem Ausführungsbeispiel wird daher eine eindimensionale nicht-stationäre Wärmeleitungsgleichung verwendet, um die Temperatur der Schmelze in dem Ofen innerhalb jeder gegebenen infinitesimalen Zeitperiode zu berechnen. Die Temperatur der Schmelze kann innerhalb einer ausreichend kurzen infinitesimalen Zeitperiode (beispielsweise 1 Minute) schnell berechnet werden.
Die eindimensionale nicht-stationäre Wärmeleitungsgleichung ist ein übliches Verfahren zur Berechnung von Knotentemperaturen in einem chemischen Reaktionssystem. Durch das Erstellen einer eindimensionalen nicht-stationären Wärmeleitungsgleichung (Differentialgleichung) und das Einstellen von Eindeutigkeitsbedingungen (Grenzbedingungen und Ausgangsbedingungen), das Durchführen einer Diskretisierung, um eine Reihe von algebraischen Funktionen (d. h. algebraische Funktionen für jede Knotentemperatur) zu erhalten, und das Lösen dieser algebraischen Funktionen, können die Temperaturen in sämtlichen Perioden ermittelt werden. Auf diese Weise kann die Temperatur der Schmelze innerhalb jeder infinitesimalen Zeitperiode durch Lösen der eindimensionalen nichtstationären Wärmeleitungsgleichung ermittelt werden. Beispielsweise kann das in dem ”Handbook of Heat Transfer Fundamentals” von Rohsenow, W. M., dessen chinesische Edition von Yinting Li übersetzt wurde, und das im Jahr 1987 von Science Press veröffentlicht wurde, beschriebene Verfahren als die eindimensionale nicht-stationäre Wärmeleitungsgleichung und deren Lösung verwendet werden. Selbstverständlich kann auch die ”Non-steady State Numerical Solution about One-dimension Heat Transmission” von Nengbiao Yang verwendet werden, welche in dem JOURNAL OF QIGHAI NORMAL UNIVERSITY (NATURAL SCIENCE EDITION), Ausgabe 4, 2006 veröffentlich wurde.
Nach dem Schritt 206 erfolgt der Übergang zu Schritt 207.
Im Schritt 207 wird der im Schritt 206 erhaltene Temperaturwert T1 mit dem im Schritt 204 eingestellten Temperaturwert T verglichen, und es wird beurteilt, ob |T – T1| kleiner las eine Konstante c ist, und wenn das Beurteilungsergebnis Nein ist, erfolgt der Übergang zu Schritt 208, wenn jedoch das Beurteilungsergebnis Ja ist, so erfolgt der Übergang zu Schritt 209.
Im Schritt 208 wird der im Schritt 207 erhaltene Temperaturwert T1 T zugeordnet, und es erfolgt eine Rückkehr zu Schritt 205.
Im Schritt 209 wird der Endpunkt des Blasprozesses auf der Grundlage der zuvor beschriebenen voreingestellten Blasendpunkt-Beurteilungsbedingungen beurteilt und vorhergesagt, wobei es sich um den Gehalt an Fe, das in Form von FeS vorliegt, in dem Kupferstein in dem Ofen (während der Schlackenbildungsperiode) und den Gehalt von Schwefel im Rohkupfer (während der Kupfergewinnungsperiode) handelt. Wenn im Schritt 209 das Beurteilungsergebnis ist, dass die Zusammensetzung der Materialien in dem Ofen (für die gegenwärtige infinitesimale Zeitperiode N) keine Beurteilungsbedingungen (für die Schlackenbildungsperiode bzw. die Kupfergewinnungsperiode) erfüllt, das heißt, dass der Blasprozess seinen Endpunkt noch nicht erreicht hat, erfolgt der Übergang zu Schritt 210; wenn das Beurteilungsergebnis ist, dass die Zusammensetzung der Materialien in dem Ofen (für die gegenwärtige infinitesimale Zeitperiode N) die genannten Beurteilungsbedingungen (für die Schlackenbildungsperiode bzw. die Kupfergewinnungsperiode) erfüllt, das heißt, dass der Blasprozess seinen Endpunkt erreicht, erfolgt der Übergang zu Schritt 211.
Im Schritt 210 wird N aufaddiert, d. h. N = N + 1, worauf die Rückkehr zu Schritt 203 erfolgt.
Im Schritt 211 wird die Berechnung beendet und das vorhergesagte Ergebnis wird ausgegeben, worauf der Übergang zum Ende-Schritt 212 erfolgt.
Es ist ersichtlich, dass die Massenvariationskurve für jede Komponente in jeder Phase und die Temperaturschwankungskurve für die Schmelze für den gesamten Blasprozess auf der Grundlage des in 2 dargestellten Verfahrens erhalten werden können, da dieses den gesamten Blasvorgang in eine Anzahl von infinitesimalen Zeitperioden unterteilt, welche gleich und ausreichend kurz sind, und jede Phasenzusammensetzung und die Temperatur der Schmelze in dem Ofen innerhalb jeder infinitesimalen Zeitperiode berechnet. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Simulation des gesamten Blasprozesses dem Benutzer angezeigt werden, wenn die Ausgabe dem Benutzer mittels einer Einrichtung wie einem Display angezeigt wird, so dass der Blasprozess visuell vorhergesagt werden kann, und dies ist für die tatsächliche Kontrolle des Blasprozesses von Bedeutung.
Bei einigen Ausführungsbeispielen weist das in 2 dargestellte Verfahren ferner die folgenden Schritte auf:
Optionales Schalten in einen Optimierungsentscheidungsmodus, wobei in dem Modus der Blasprozess auf der Grundlage jeder Phasenzusammensetzung in dem Ofen und der Temperatur der Schmelze in dem Ofen innerhalb jeder gegebenen infinitesimalen Zeitperiode simuliert wird, d. h. unter der Bedingung, dass kein kaltes Material zugegeben wird, und Erhalten der Temperaturschwankungskurve der Schmelze in dem Ofen; Durchführen einer Kaltmaterialberechnung in Kombination mit vorbestimmten Steuerungswerten für die Temperatur der Schmelze, bei welchen es sich um die niedrigste Temperatur T_L und die höchste Temperatur T_H handelt, und Ermitteln der Zugabe von kaltem Material sowie der Zugabezeit für das kalte Material, wodurch die Temperaturschwankungskurve in den Bereich der Steuerungswerte für die Temperatur fällt.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen ist bei dem Blasprozess vorgesehen, dass die Schmelze die niedrigste Temperatur T_L ermöglicht, und die höchste Temperatur T_H in der Anstiegsphase der Schmelzentemperatur ermöglicht, wobei das kalte Material zugegeben wird, bevor die Temperatur T_H erreicht ist, wenn die höchste Temperatur der Schmelze höher als T_H ist, wobei angenommen wird, dass die Zeit, in welcher die Temperatur der Schmelze auf einen Wert gleich oder größer als T_L steigt, t₁ ist, und die Zeit bis zum Erreichen von T_H t₂ ist, so dass die Zugabezeit für das kalte Material t₁ ≤ t < t₂ erfüllt, wobei die Zugabemenge an kaltem Material bestimmt wird, indem die Zugabemenge an kaltem Material derart angepasst wird, dass die höchste Temperatur der Schmelze gleich T_H ist.
Bei einigen anderen Ausführungsbeispielen kann eine Optimierungsberechnung bezüglich des Lösungsmittels auf der Grundlage der Massenvariationskurve für jede Komponente in jeder Phase für den gesamten Blasprozess durchgeführt werden. Vorliegend bedeutet Lösungsmittel hauptsächlich SiO₂. Da die Zugabe von Lösungsmittel die Schlackenbildung verbessern kann, existiert stets ein Gleichgewicht, das die Viskosität der Schlacke auf einem voreingestellten Wert hält. Auf diese Weise, kann die Schicht aus baumwollartiger freier Substanz (freier Quarz), die sich aufgrund der übermäßigen Zugabe des Lösungsmittels SiO₂ auf der Schlackenoberfläche bildet und den Auslass von Rauch verzögern kann, verhindert werden, so dass Unfall aufgrund einer Ofeneruption vermieden werden kann. Wenn die Lösungsmittelzugabe nicht ausreicht, kann ein Teil des FeO nicht mit dem SiO₂ zur Schlackenbildung reagieren und wird zu Fe₃O₄ oxidiert, um magnetische Schlacke zu bilden.
3 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus der Vorrichtung für intelligente Entscheidungen und eine Endpunktvorhersage für einen PS-Kupferkonverter-Blasprozess nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Vorrichtung 300 weist auf: ein mit 302 bezeichnetes System-Generalsteuermodul, ein mit 302 bezeichnetes OPC-Datenerfassungsmodul, ein mit 303 bezeichnetes Zusammensetzungsberechnungsmodul, ein mit 304 bezeichnetes Temperaturberechnungsmodul, ein mit 305 bezeichnetes Blasendpunktvorhersagemodul, ein mit 306 bezeichnetes Datenspeichermanagementmodul, und ein mit 308 bezeichnetes Lösungsmittelberechnungsmodul.
Das OPC-Datenerfassungsmodul 302 dient der Erfassung von Betriebsdaten des Blasprozesses. Die erfassten Daten weisen auf: die Menge des heißen Kupfersteins, die Geschwindigkeit, mit welcher das Schmelzmittel zugegeben wird, und die Gesamtmenge des zugegebenen Schmelzmittels, die Geschwindigkeit, mit welcher die kalten Materialien zugegeben werden, und die Gesamtmenge der zugegebenen kalten Materialien, die Luftmasse, die Strömungsrate des Sauerstoffs.
Das Zusammensetzungsberechnungsmodul 303 dient der Berechnung jeder Phasenzusammensetzung in dem Ofen innerhalb der gegebenen infinitesimalen Zeitperioden auf der Grundlage des Materialzuführzeitplans und von online erfassten Daten der in den Ofen gegebenen Materialien.
Das Temperaturberechnungsmodul 304 dient der Berechnung der Temperatur der Schmelze im Ofen innerhalb der gegebenen infinitesimalen Zeitperioden auf der Grundlage des Materialzuführzeitplans und von online erfassten Daten der in den Ofen gegebenen Materialien.
Bezugnehmend auf 2 wurden die Berechnungsverfahren und -prozesse, die für das Zusammensetzungsberechnungsmodul 303 und das Temperaturberechnungsmodul 304 relevant sind, in Zusammenhang mit 2 im Detail beschrieben.
Es sei angemerkt, dass eine Variationskurve für jede Phasenzusammensetzung in dem Ofen erhalten werden kann, da das Zusammensetzungsberechnungsmodul 303 und das Temperaturberechnungsmodul 304 jede Phasenzusammensetzung in dem Ofen innerhalb jeder infinitesimalen Zeitperiode berechnet haben. Die in dem Beispiel nach 2 verwendeten Endpunktbeurteilungsbedingungen sind daher lediglich exemplarisch, und es können andere Komponenten für das Einstellen der Endpunktbeurteilungsbedingungen verwendet werden, wobei die Werte einiger Komponenten entsprechend den gegenwärtigen Produktions- oder Prozessbedingungen angepasst werden können.
Das Datenspeichermanagementmodul 306 dient dem Speichern verschiedener Daten.
Das Kaltmaterialberechnungsmodul 307 dient der Berechnung der Zugabemenge und der Zugabezeit der kalten Materialien auf der Grundlage der von dem Zusammensetzungsberechnungsmodul und dem Temperaturberechnungsmodul innerhalb jeder infinitesimalen Zeitperiode berechneten Ergebnisse.
Das System-Generalsteuerungsmodul 301 ist mit dem Blasendpunktvorhersagemodul 305 und dem Kaltmaterialberechnungsmodul 307 verbunden, und dient der von außen erfolgenden optionalen Steuerung des Umschaltens in den folgenden Modus:

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel betragen sämtliche gegebenen infinitesimalen Zeitperioden gleichermaßen 1 Minute.
Wie in 3 dargestellt weist die Vorrichtung 300 ferner ein Dateneingabemodul 309 zur manuellen Dateneingabe auf. Selbstverständlich handelt es sich bei diesem Modul um ein für die Vorrichtung 300 vorzugsweise verwendetes Modul, jedoch nicht um ein notwendiges Modul.
Wie in 3 dargestellt weist die Vorrichtung 300 ferner ein Berechnungsdatenausgabemodul 310 zur Ausgabe der Berechnungsergebnisse bezüglich der Temperatur der Schmelze in dem Ofen und jeder Phasenzusammensetzung in dem Ofen auf, und ist mit dem Datenspeichermanagementmodul 306 verbunden. Das Berechnungsdatenausgabemodul 310 kann ein Dateninterface sein. Vorzugsweise kann ein Displaymodul 311 zur Verbindung mit dem Datenspeichermanagementmodul 306 vorgesehen sein, und dient der als Graphen oder in anderen bevorzugten Formen erfolgenden Darstellung, um dem Benutzer die vorhergesagten Ergebnisse des Blasendpunkts und/oder der Zugabemenge und der Zugabezeit der kalten Materialien anzuzeigen.
Bei anderen Ausführungsbeispielen weist die Vorrichtung 300 wie in 4 dargestellt ferner ein Lösungsmittelberechnungsmodul 308 auf, das mit dem System-Generalsteuerungsmodul 301 verbunden ist und dem Berechnen der Zugabemenge und der Zugabezeit des Lösungsmittels auf der Grundlage der von dem Zusammensetzungsberechnungsmodul und dem Temperaturberechnungsmodul innerhalb jeder infinitesimalen Zeitperiode berechneten Ergebnisse dient. Beim Wechsel in den Optimierungsentscheidungsmodus werden zusätzlich zu dem ausgegebenen vorhergesagten Ergebnis des Blasendpunkts, der Zugabemenge und der Zugabezeit der kalten Materialien, auch die Zugabemenge und die Zugabezeit des Lösemittels ausgegeben.
5 zeigt exemplarisch eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Informationsverarbeitungssystems, in welchem das in 1 und 2 dargestellte Verfahren umgesetzt werden kann. Das Informationsverarbeitungssystem weist auf: eine mit 401 bezeichnete CPU (Zentralverarbeitungseinheit), einen mit 402 bezeichneten RAM (Direktzugriffsspeicher), einen mit 403 bezeichneten ROM (Nur-Lese-Speicher), einen mit 404 bezeichneten Systembus, eine mit 405 bezeichnete HD-Steuerung (Festplattenlaufwerkssteuerung), eine mit 406 bezeichnete Tastatursteuerung, eine mit 407 bezeichnete Seriell-Interface-Steuerung, eine mit 408 bezeichnete Parallel-Interface-Steuerung, eine mit 409 bezeichnete Displaysteuerung, eine mit 410 bezeichnete Festplatte, eine mit 411 bezeichnete Tastatur, eine mit 412 bezeichnete Kamera, einen mit 413 bezeichneten Drucker, und ein mit 414 bezeichnetes Display. Unter diesen Komponenten ist der Systembus 404 mit der CPU 401, dem RAM 402, dem ROM 403, der HD-Steuerung 405, der Tastatursteuerung 406, der Seriell-Interface-Steuerung 407, der Parallel-Interface-Steuerung 408 und der Displaysteuerung 409 verbunden. Die Festplatte 410 ist mit der HD-Steuerung 405 verbunden, die Tastatur 411 ist mit der Tastatursteuerung 406 verbunden, das Display 414 ist mit der Displaysteuerung 409 verbunden, die Kamera 412 ist mit der Seriell-Interface-Steuerung 407 verbunden, und der Drucker 413 ist mit der Parallel-Interface-Steuerung 408 verbunden.
Die Funktion der in 5 dargestellten Komponenten ist auf diesem Gebiet bekannt, und der in der Figur dargestellte Aufbau ist herkömmlich. Dieser Aufbau bezieht sich nicht nur auf Personalcomputer, sondern auch auf Handgeräte wie Notebooks oder PDAs (Personal Digital Assistants). Bei einigen Ausführungsbeispielen können einige der in 5 dargestellten Komponenten entfallen. Beispielsweise können die HD-Steuerung und die Festplatte entfallen, wenn die Anwendungssoftware in EPROM oder einem anderen nichtflüchtigen Speicherbereich gespeichert ist.
Das gesamte in 5 dargestellte System ist im Allgemeinen auf einer Festplatte (oder, wie zuvor erwähnt, einem EPROM oder einem anderen nichtflüchtigen Speicher) als Software gespeichert, welche durch maschinenlesbare Befehle gesteuert und durch die CPU 401 verarbeitet wird.
Basierend auf der einen oder den mehreren Flussdiagrammen in 1 und 2 ist keine kreative Arbeit seitens eines Fachmanns auf diesem Gebiet erforderlich, um unmittelbar eines oder mehrere Softwareprogramme zu entwickeln, um die in den Flussdiagrammen in 1 und 2 dargestellten Verfahren auszuführen. Beispielsweise kann das in 5 dargestellte Informationsverarbeitungssystem dieselbe Funktion mit der in 3 und 4 dargestellten Vorrichtung 300 implementieren, wenn die Software darin installiert ist.
Zwar wurden die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung offenbart, jedoch sollen diese Ausführungsbeispiele nicht als die Erfindung einschränkend gelten. Ein Fachmann auf diesem Gebiet kann beliebigen Ergänzungen und Anpassungen vornehmen, ohne den Gedanken und den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Daher ist der Schutzumfang der Erfindung durch die Ansprüche definiert.

Claims

Verfahren für intelligente Entscheidungen und eine Endpunktvorhersage für einen PS-Kupferkonverter-Blasprozess, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: kontinuierliches Echtzeit-Berechnen jeder Phasenzusammensetzung in einem Ofen und der Temperatur der Schmelze in dem Ofen innerhalb jeder gegebenen infinitesimalen Zeitperiode auf der Basis eines Materialzuführzeitplans und von online erfassten Daten der dem Ofen zugeführten Materialien; und Beurteilen und Vorhersagen des Endpunkts des Blasprozesses auf der Grundlage von voreingestellten Blasendpunkt-Beurteilungsbedingungen.
Verfahren für intelligente Entscheidungen und eine Endpunktvorhersage für einen PS-Kupferkonverter-Blasprozess nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede gegebene infinitesimale Zeitperiode 1 Minute beträgt.
Verfahren für intelligente Entscheidungen und eine Endpunktvorhersage für einen PS-Kupferkonverter-Blasprozess nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die voreingestellten Blasendpunkt-Beurteilungsbedingungen die folgenden Beurteilungsbedingungen für sowohl die Schlackenbildungsperiode, als auch die Kupfergewinnungsperiode umfassen: 1) die Schlackenbildungsperiode: der Endpunkt der Schlackenbildungsperiode ist erreicht, wenn der Gehalt an Fe in Form von FeS im Kupferstein in dem Ofen auf 1% sinkt; 2) die Kupfergewinnungsperiode: der Endpunkt der Kupfergewinnungsperiode ist erreicht, wenn der Gehalt an Schwefel im Rohkupfer in dem Ofen auf 0,04% sinkt.
Verfahren für intelligente Entscheidungen und eine Endpunktvorhersage für einen PS-Kupferkonverter-Blasprozess nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Phasenzusammensetzung in dem Ofen innerhalb jeder gegebenen infinitesimalen Zeitperiode unter Verwendung eines Verfahrens der Minimierung der Gibbs-Energie berechnet wird, dessen Implementierung die folgenden Prozesse beinhaltet: Darstellen der gesamten Gibbs-Energie als:
wenn ein Gleichgewicht in jedem Phasensystem in dem Ofen innerhalb jeder gegebenen infinitesimalen Zeitperiode erreicht ist, und die Gibbs-Energie minimal ist, wobei p die Gesamtzahl der Phasen im Blassystem angibt, Cp die Gesamtzahl der Komponenten in der Phase p angibt, x_pc. die Molzahl einer Komponente pc angibt, G 0 / pc , die Gibbs-Energie angibt, die bei der Temperatur T erzeugt wird, wenn die Komponente pc eine reine Substanz ist, γ_pc den Aktivitätskoeffizienten der Komponente pc angibt, und R eine Gaskonstante in dem Ofen ist; Durchführen einer Entwicklung zweiter Ordnung der Gibbs-Energie G mit x (k) / p,c unter Verwendung der Taylor'schen Formel in Kombination mit der Masseerhaltung, wobei erhalten wird, dass
wobei A_pce die Anzahl von Atomen e in der Summenformel der Komponente pc angibt, A_e die Gesamtmolzahl der Atome e in einem ausgeglichenen System angibt, E die Anzahl der Arten von Elementen in dem Blassystem angibt; anschließendes Erstellen einer Funktion L auf der Basis des Lagrange-Multiplikator-Verfahrens:
wobei λ_e der Lagrange-Multiplikator ist; anschließendes Ermitteln einer Teilableitung der Funktion L in Bezug auf x_pc und λ_e, und Bringen jeder Teilableitung auf 0, wodurch Gleichungen erhalten werden, bei welchen:
Lösen der obigen Gleichungen unter Verwendung eines Iterationsverfahrens für jede gegebene infinitesimale Zeitperiode, so dass der Molenbruch jeder Komponente in jeder Phase erhalten werden kann, wenn in dem Ofen ein Gleichgewicht erreicht ist.
Verfahren für intelligente Entscheidungen und eine Endpunktvorhersage für einen PS-Kupferkonverter-Blasprozess nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Blasprozess um einen heterogenen Reaktionsprozess handelt, wobei eine in Echtzeit erfolgende kontinuierliche Analyse und Beurteilung dahingehend, ob in jeder gegebenen infinitesimalen Zeitperiode eine Rohsteinphase, eine Rohkupferphase und eine Fe₃O₄-Phase vorliegt oder nicht, und der Zusammensetzung jeder existierenden Phase auf der Grundlage des in Anspruch 4 angegebenen Berechnungsverfahrens stattfindet.
Verfahren für intelligente Entscheidungen und eine Endpunktvorhersage für einen PS-Kupferkonverter-Blasprozess nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine eindimensionale nicht-stationäre Wärmeleitungsgleichung verwendet wird, um die Temperatur der Schmelze in dem Ofen innerhalb jeder gegebenen infinitesimalen Zeitperiode zu berechnen.
Verfahren für intelligente Entscheidungen und eine Endpunktvorhersage für einen PS-Kupferkonverter-Blasprozess nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner die folgenden Schritte aufweist: optionales Wechseln zu einem Optimierungsentscheidungsmodus, wobei in diesem Modus der Blasprozess auf der Grundlage jeder Phasenzusammensetzung in dem Ofen und der Temperatur der Schmelze in dem Ofen innerhalb jeder gegebenen infinitesimalen Zeitperiode, d. h. in dem Zustand, dass kein kaltes Material zugegeben wird, simuliert wird, und eine Temperaturschwankungskurve für die Schmelze in dem Ofen erhalten wird; Durchführen einer Kaltmaterial-Berechnung unter Verwendung eines Schrittverfahrens in Kombination mit vorbestimmten Steuerungswerten für die Temperatur der Schmelze, bei welchen es sich um die niedrigste Temperatur T_L und die höchste Temperatur T_H handelt, und Ermitteln der Zugabe von kaltem Material sowie der Zugabezeit für das kalte Material, wodurch die Temperaturschwankungskurven in den Bereich der Steuerungswerte für die Temperatur fallen.
Verfahren für intelligente Entscheidungen und eine Endpunktvorhersage für einen PS-Kupferkonverter-Blasprozess nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Blasprozess vorgesehen ist, dass die Schmelze die niedrigste Temperatur T_L ermöglicht, und die höchste Temperatur T_H in der Anstiegsphase der Schmelzentemperatur ermöglicht, wobei das kalte Material zugegeben wird, bevor die Temperatur T_H erreicht ist, wenn die höchste Temperatur der Schmelze höher als T_H ist, wobei angenommen wird, dass die Zeit, in welcher die Temperatur der Schmelze auf einen Wert gleich oder größer als T_L steigt, t₁ ist, und die Zeit bis zum Erreichen von T_H t₂ ist, so dass die Zugabezeit für das kalte Material t₁ ≤ t < t₂ erfüllt, wobei die Zugabemenge an kaltem Material bestimmt wird, indem die Zugabemenge an kaltem Material derart angepasst wird, dass die höchste Temperatur der Schmelze gleich T_H ist.
Vorrichtung für intelligente Entscheidungen und für die Endpunktvorhersage für einen PS-Kupferkonverter-Blasprozess, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung aufweist: ein OPC-Datenerfassungsmodul zum Erfassen von Betriebsdaten eines Blasprozesses; ein Zusammensetzungsberechnungsmodul zum Berechnen jeder Phasenzusammensetzung in einem Ofen innerhalb einer infinitesimalen Zeitperiode auf der Basis eines Materialzuführzeitplans und von online erfassten Daten der dem Ofen zugeführten Materialien; ein Temperaturberechnungsmodul zum Berechnen der Temperatur der Schmelze in dem Ofen innerhalb der gegebenen infinitesimalen Zeitperiode auf der Grundlage des Materialzuführzeitplans und der online erfassten Daten der dem Ofen zugeführten Materialien; ein Blasendpunktvorhersagemodul zum Beurteilen und Vorhersagen eines Blasendpunkts gemäß verschiedener Endpunktbeurteilungsbedingungen für eine Schlackenbildungsperiode und eine Kupfergewinnungsperiode auf der Grundlage von durch das Zusammensetzungsberechnungsmodul und das Temperaturberechnungsmodul innerhalb jeder infinitesimalen Zeitperiode berechneten Ergebnissen; ein Datenspeicherungsmanagementmodul zur Speicherung verschiedener Daten; ein Kaltmaterialberechnungsmodul zum Berechnen der Zugabemenge und der Zugabezeit für das kalte Material auf der Basis der durch das Zusammensetzungsberechnungsmodul und das Temperaturberechnungsmodul innerhalb jeder infinitesimalen Zeitperiode berechneten Ergebnisse; ein System-Generalsteuermodul, das mit dem Blasendpunktvorhersagemodul beziehungsweise dem Kaltmaterialberechnungsmodul verbunden ist, und zum optimalen von außen erfolgenden Steuern für den Wechsel in den folgenden Modus: 1) einen Blasendpunktvorhersagemodus, in welchem das vorhergesagte Ergebnis für den Blasendpunkt ausgegeben wird, oder für den Wechsel in 2) einen Optimierungsentscheidungsmodus, in welchem das vorhergesagte Ergebnis für den Blasendpunkt, die Zugabemenge und die Zugabezeit ausgegeben werden.
Vorrichtung für intelligente Entscheidungen und für die Endpunktvorhersage für einen PS-Kupferkonverter-Blasprozess nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jede gegebene infinitesimale Zeitperiode 1 Minute beträgt.
Vorrichtung für intelligente Entscheidungen und für die Endpunktvorhersage für einen PS-Kupferkonverter-Blasprozess nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusammensetzungsberechnungsmodul jede Phasenzusammensetzung in dem Ofen innerhalb jeder gegebenen infinitesimalen Zeitperiode unter Verwendung eines Verfahrens der Minimierung der Gibbs-Energie berechnet, wobei relevante Phasen in dem Blasprozess eine Gasphase, eine Schlackenphase, eine Rohsteinphase, eine Rohkupferphase und eine Fe₃O₄-Phase sind, und die Zusammensetzungsberechnung die folgenden Prozesse beinhaltet: Darstellen der gesamten Gibbs-Energie als:
wenn ein Gleichgewicht in jedem Phasensystem in dem Ofen innerhalb jeder gegebenen infinitesimalen Zeitperiode erreicht ist, und die Gibbs-Energie minimal ist, wobei p die Gesamtzahl der Phasen im Blassystem angibt, Cp die Gesamtzahl der Komponenten in der Phase p angibt, x_pc die Molzahl einer Komponente pc angibt, G 0 / pc , die Gibbs-Energie angibt, die bei der Temperatur T erzeugt wird, wenn die Komponente pc eine reine Substanz ist, γ_pc den Aktivitätskoeffizienten der Komponente pc angibt, und R eine Gaskonstante in dem Ofen ist; Durchführen einer Entwicklung zweiter Ordnung der Gibbs-Energie G mit x (k) / p,c unter Verwendung der Taylor'schen Formel in Kombination mit der Masseerhaltung, wobei erhalten wird, dass
wobei A_pce die Anzahl von Atomen e in der Summenformel der Komponente pc angibt, A_e die Gesamtmolzahl der Atome e in einem ausgeglichenen System angibt, E die Anzahl der Arten von Elementen in dem Blassystem angibt; anschließendes Erstellen einer Funktion L auf der Basis des Lagrange-Multiplikator-Verfahrens:
wobei λ_e der Lagrange-Multiplikator ist; anschließendes Ermitteln einer Teilableitung der Funktion L in Bezug auf x_pc und λ_e, und Bringen jeder Teilableitung auf 0, wodurch Gleichungen erhalten werden, bei welchen:
Lösen der obigen Gleichungen unter Verwendung eines Iterationsverfahrens für jede gegebene infinitesimale Zeitperiode, so dass der Molenbruch jeder Komponente in jeder Phase erhalten werden kann, wenn in dem Ofen ein Gleichgewicht erreicht ist.
Vorrichtung für intelligente Entscheidungen und für die Endpunktvorhersage für einen PS-Kupferkonverter-Blasprozess nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperaturberechnungsmodul eine eindimensionale nicht-stationäre Wärmeleitungsgleichung zur Berechnung der Temperatur der Schmelze in dem Ofen innerhalb jeder gegebenen infinitesimalen Zeitperiode verwendet.
Vorrichtung für intelligente Entscheidungen und für die Endpunktvorhersage für einen PS-Kupferkonverter-Blasprozess nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Optimierungsentscheidungsmodus das Kaltmaterialberechnungsmodul den Blasprozess auf der Grundlage jeder Phasenzusammensetzung in dem Ofen und der Temperatur der Schmelze in dem Ofen innerhalb jeder gegebenen infinitesimalen Zeitperiode, d. h. in dem Zustand, dass kein kaltes Material zugegeben wird, simuliert, und eine Temperaturschwankungskurve für die Schmelze in dem Ofen erhalten wird; eine Kaltmaterial-Berechnung unter Verwendung eines Schrittverfahrens in Kombination mit vorbestimmten Steuerungswerten für die Temperatur der Schmelze durchgeführt wird, bei welchen es sich um die niedrigste Temperatur T_L und die höchste Temperatur T_H handelt, und die Zugabe von kaltem Material sowie die Zugabezeit für das kalte Material ermittelt wird, wodurch die Temperaturschwankungskurven in den Bereich der Steuerungswerte für die Temperatur fallen.
Vorrichtung für intelligente Entscheidungen und für die Endpunktvorhersage für einen PS-Kupferkonverter-Blasprozess nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass während des Berechnungsprozesses des Kaltmaterialberechnungsmoduls bei dem Blasprozess vorgesehen ist, dass die Schmelze die niedrigste Temperatur T_L ermöglicht, und die höchste Temperatur T_H in der Anstiegsphase der Schmelzentemperatur ermöglicht, wobei das kalte Material zugegeben wird, bevor die Temperatur T_H erreicht, wenn die höchste Temperatur der Schmelze höher als T_H ist, wobei angenommen wird, dass die Zeit, in welcher die Temperatur der Schmelze auf einen Wert gleich oder größer als T_L steigt, t₁ ist, und die Zeit bis zum Erreichen von T_H t₂ ist, so dass die Zugabezeit t₁ ≤ t < t₂ erfüllt, wobei die Zugabemenge an kaltem Material bestimmt wird, indem die Zugabemenge an kaltem Material derart angepasst wird, dass die höchste Temperatur der Schmelze gleich T_H ist.
Vorrichtung für intelligente Entscheidungen und für die Endpunktvorhersage für einen PS-Kupferkonverter-Blasprozess nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner ein Lösungsmittelberechnungsmodul aufweist, das mit dem System-Generalsteuermodul verbunden ist und zum Berechnen der Zugabemenge an Lösungsmittel und der Zugabezeit für das Lösemittel auf der Grundlage der von dem Zusammensetzungsberechnungsmodul und dem Temperaturberechnungsmodul innerhalb jeder infinitesimalen Zeitperiode berechneten Ergebnisse dient.