自動化儀表技術在銅冶煉行業節能減排中的應用探究

周昌宗

江西瑞林電氣自動化有限公司 江西 南昌 330096

引言

在國家大力號召節能減排的政策背景下，銅冶煉行業還應盡快實現轉型升級，以便適應社會發展形勢，在創造經濟效益的同時，促使銅冶煉生產的生態效益得到提高。加強自動化儀表技術的應用，能夠推動銅冶煉生產自動化控制發展，為節能減排工作的開展提供有效途徑。

1 自動化儀表技術在銅冶煉行業的應用分析

在銅冶煉行業，自動化儀表技術發揮了控制生產全過程的重要作用，能夠通過對銅冶煉生產期間的參數進行精準、有效檢測，為各種生產設備自動化控制提供數據支撐。現階段，常用的自動化儀表主要分為兩種：一種為流量、壓力、溫度儀表，用于對銅冶煉生產中各種能源介質和冶煉參數進行測量，應用范圍較廣，為銅冶煉生產自動化控制提供技術支撐；另一種為物位儀表和氣體分析儀表，對銅冶煉原料位置和產生的各類氣體含量進行檢測，為銅冶煉原料投入量和有害物質釋放量的自動化控制實現提供依據[1]。銅冶煉的工藝流程較為復雜，涉及多個生產子過程，需要實現有機耦合才能加強各個過程工藝參數準確掌握，保證工藝順利進行。應用自動化儀表進行各種參數的測定，能夠為子過程耦合提供數據。銅冶煉產生的煙氣中包含大量有毒有害物質，同時生產需要采用濃硫酸等強腐蝕物質，需要利用自動化儀表進行預警，避免出現泄漏、溫度過高等情況，才能保證生產安全。但就目前來看，銅冶煉將產生巨大能耗，排放的煙氣中含有大量二氧化硫等污染物，同時將產生大量廢水、廢渣等物質，無法滿足國家節能減排要求。面對這一局面，還要運用成熟的自動化儀表技術實現各個生產過程的參數化，提高后期處理智能可控性，以推動銅冶煉的減量化、無害化發展。

2 自動化儀表技術應用于銅冶煉行業節能減排的策略

2.1 現場總線控制策略 在銅冶煉行業節能減排方面，應用自動化儀表實施現場總線控制，能夠實時獲取生產過程細節參數，從原料投入到副產品產出實現全面監控，為節能降耗措施的落實提供數據支撐。從銅冶煉過程來看，需要在熔爐中實施造硫熔煉，然后將得到的中間產物轉入轉爐進行吹煉，可以得到粗銅，經過反射爐的氧化精煉脫雜或陽極板電解得到99.9%品味的精煉銅，對95%的銅進行回收[2]。現階段在銅冶煉行業現場控制上，主要采用DCS系統進行生產工藝和設備監控，需要為現場成套設備和控制系統配備相應的自動化控制儀表，保證系統之間能夠完成工藝參數的實時傳遞。從現場建立的控制網絡來看，需要利用專門控制系統對頂吹爐熔煉過程進行控制。通過配備溫度儀表、物料儀表、流量儀表等自動化儀表，能夠對入爐物料量、氧氣量、粉煤配比、冷卻水溫度等工藝參數進行控制，保證資源得到高效利用。在鍋爐余熱、原料制備、煙氣收塵、循環水等工藝參數控制方面，同樣需要完成各種自動化儀表和控制裝置的配置，構成相應的控制系統。借助現場控制總線，可以實現各個控制系統通訊連接，產生相應信息管理系統，使設備維持高效、穩定運行，從而在減少資源浪費的同時，使煙氣、廢水等物質的排放量得到有效控制。

2.2 智能分析控制策略 在銅冶煉的過程中，熔爐燃燒、轉爐吹煉等環節存在較多非線性的因素，使得生產系統具有時變性，容易受到外部隨機因素的擾動，導致系統資源利用效果和污染物排放量受到影響。想要實現節能減排，需要進一步加強生產過程精細化管理，保證系統能夠實現自適應控制。目前在銅冶煉行業，主要通過在線過程分析儀和PLC裝置實現生產過程智能分析和控制管理。利用在線過程分析儀對各種儀表采集的溫度、壓力、液位等參數間分析，將得到的各種進給量輸入到PLC裝置中，利用存儲的各種邏輯順序運算輸出各類指令，對各種機械設備進給量進行調控，能夠使系統得到自適應控制。采用該種自動化控制技術，能夠對熔爐溫度、料液pH值等參數的變化進行預測，提出科學控制策略。充分發揮自動化儀表的智能化分析控制功能，促使生產系統智能化水平得到提高，能夠使反射爐中銅的成分得到有效控制，并通過提高資源利用率減少污染物排放，在達成高效生產目標的同時，實現節能減排。

2.3 連鎖操作控制策略 以節能減排為目標，還應盡量減少銅冶煉行業生產的中間環節。實現從礦石開采→浸出→萃取→電積→煙氣制酸工藝的一體化管理，可以避免原料遠距離運輸，并將煙氣等廢棄物轉化為可利用資源，能夠在減少原料損耗的同時，使污染物排放量得到降低。想要達成這一目標，還要引入紅外線檢測、新型傳感器等各種新型檢測儀表，通過實現自動化儀表集中應用為各種生產系統連鎖操作控制提供支持。針對原礦粗碎系統、堆浸控制系統、萃取電積控制系統、煙氣制酸控制系統等各類系統，需要完成液位計、pH計、電流表等各種自動化儀表的配置，完成流量、pH值、液位、電導率等多測點布設，繼而通過對各種參數進行控制實現系統各部分的相關大連鎖操作。例如在料液pH控制方面，需要實施順序啟停，使料液輸送、萃取槽攪拌提升、料液平衡控制成為連續控制過程，加強相關設備啟停控制。將自動化儀表技術與工藝緊密結合在一起，明確生產系統關鍵控制路線，分段確定啟停順序。采用自動化編程方式，對采樣周期和微分時間機械能不斷優化調整，最終可以實現連鎖控制目標。聯合采用各種檢測技術、識別技術、預測技術等掌握各生產環節運行狀態，實現連鎖操作控制，能夠提高自動化儀表技術實用化水平，繼而滿足銅冶煉節能減排控制要求。

結論

綜上所述，在銅冶煉行業中應用自動化儀表技術，不僅需要實現生產效率和質量的控制，還應減少能源損耗和污染物排放。在實踐工作中，通過將自動化儀表與各種控制系統結合在一起，能夠實現生產過程的現場控制、智能分析控制和連鎖操作控制，繼而為節能減排目標的實現提供支持。