Metcal軟件在火法處理銅煙塵浸出渣中的應(yīng)用

（長沙有色冶金設(shè)計研究院有限公司，湖南 長沙 410000）

MetCal采用全新的流程計算軟件開發(fā)理念，將冶金過程工藝流程圖和冶金過程計算流程圖融為一體，具有功能強大，過程直觀、通用性強、操作簡便靈活、運算速度快等眾多優(yōu)點。基于MetCal平臺，可快速構(gòu)建質(zhì)量平衡、熱平衡和化學(xué)平衡單元過程數(shù)學(xué)模型，積木式搭建流程優(yōu)化設(shè)計或在線控制應(yīng)用系統(tǒng)。

本文以我國南方某廠火法處理銅煙塵浸出渣為例，借助METCAL軟件構(gòu)造了富氧還原熔煉工藝過程模擬，以期得到還原熔煉過程中金屬物相平衡和熱量平衡，為冶煉工藝設(shè)計提供了數(shù)據(jù)支撐。

1 工藝介紹

銅冶煉煙塵中含有大量的銅、鉛、鋅、錫、鉍、砷等有價金屬，濕法酸浸可以把大部分的銅、鋅、砷等元素浸出加以回收；浸出后產(chǎn)出的浸出渣主要含有鉛、鉍、錫等有價金屬，又稱鉛鉍渣，主要以硫酸鹽的形式存在，鉛鉍渣經(jīng)過制團、自然干燥后送鼓風(fēng)爐富氧還原熔煉，產(chǎn)出的鉛鉍合金既可以作為產(chǎn)品出售，又可以進一步精煉為電鉛和精鉍[1，2]。本項目即采用此工藝生產(chǎn)鉛鉍合金。

2 模型建立

工藝流程模型建立必須選擇正確的操作單元進行工藝流程組態(tài)，并調(diào)試模型中的參數(shù)使其預(yù)期結(jié)果盡量趨近于實際的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，這樣才能夠保證模型的正確性[3]。

首先結(jié)合項目既定的工藝路線及工藝技術(shù)條件，根據(jù)原輔材料的元素成分、物相分析、處理量等工藝控制參數(shù)分別建立獨立的物料單元，并確定作業(yè)方式和周期，圖1即為以鉛鉍渣為模型建立的操作單元。設(shè)定好原料組成后，通過對產(chǎn)物組成中每種產(chǎn)物的物相、形態(tài)、溫度等狀態(tài)進行設(shè)定，建立鼓風(fēng)爐還原熔煉計算單元，將計算好的物料單元通過物質(zhì)流線導(dǎo)入鼓風(fēng)爐還原熔煉計算單元，設(shè)定元素在產(chǎn)物中的分配比例，再在自定義約束中對控制變量進行約束，如圖2所示，接著啟用熱平衡計算并設(shè)定好熱平衡參數(shù)，如果某個冶金單元有返料，可通過返料線快速實現(xiàn)返料迭代計算，各單元間通過物質(zhì)流線的連接實現(xiàn)物料相關(guān)信息由上至下傳遞，從而逐步建立起全流程的冶煉工藝計算模型。

如圖3是用Metcal軟件建立的工藝流程模型，主要包括投入、產(chǎn)出物料和操作單元等。

3 計算及結(jié)果分析

Metcal可以通過全流程導(dǎo)出設(shè)置，對全流程各冶金單元計算結(jié)果進行輸出（以excel表格形式導(dǎo)出）。單元和全流程計算結(jié)果包括投入產(chǎn)出物料平衡表、元素質(zhì)量百分含量表、元素質(zhì)量平衡表、元素分配表、投入產(chǎn)出組分表、熱平衡表、流程圖等信息[4]。設(shè)置相關(guān)計算參數(shù)，調(diào)試通過后，部分計算結(jié)果與實際生產(chǎn)參數(shù)對比見表。

表1 Metcal計算模型與實際生產(chǎn)參數(shù)對比

4 結(jié)語

（1）Metcal軟件擁有齊全的冶金工藝模塊以及強大的邏輯控制系統(tǒng)，可以進行多元素輔助計算，運算結(jié)果詳盡準確，與傳統(tǒng)的Excel計算相比，可實現(xiàn)流程工業(yè)計算和設(shè)計的模塊化、規(guī)范化、準確化和高效化，使工藝設(shè)計更加合理和準確，為物料平衡及熱平衡計算提供了可靠的基礎(chǔ)。

圖1 單元數(shù)學(xué)模型

圖2 自定義約束模型

圖3 基于Metcal富氧還原熔煉處理銅煙塵浸出渣工藝流程模型

（2）通過構(gòu)建基于Metcal的鼓風(fēng)爐富氧還原熔煉模型，探討了Metcal軟件在冶金工藝設(shè)計中的應(yīng)用，所創(chuàng)建的模型與實際生產(chǎn)的契合度較高，對工程項目的實際生產(chǎn)具有指導(dǎo)意義。