鼓风炉熔炼富铅渣预控系统的开发
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摘要
本论文首先对云南冶金集团总公司引进的强化冶炼技术-Ausmelt法处理硫
化铅精矿，产出粗铅、富铅渣和高浓度SO2进行了分析。用先进的Ausmelt技术对
传统的烧结-鼓风炉进行改造，提出了用鼓风炉熔炼富铅渣的熔炼工艺。该工艺
能很好地解决了传统炼铅工艺中低浓度SO2的问题，又结合了容易操作控制的鼓
风炉熔炼技术，提高了SO2的浓度，避免了传统流程中大量返料周转，提高了资
源利用率。因此该工艺具有很好的应用前景，但是该工艺的计算机模拟和控制研
究，特别是针对FeO-CaO-SiO2-PbO-ZnO渣系的粘度、表面张力和作用浓度数学模
型却很少。
本论文重点是在大量工业实验数据和资料数据的基础上，运用物料平衡、热
平衡的原理，建立了热力学参数控制模型；运用多元线性回归分析，建立了炉渣
粘度和表面张力预测模型；并把熔渣结构共存理论应用于炉渣作用浓度预测模型
的建模中，建立了作用浓度预测模型。在此基础上，运用预测控制理论，建立了
预测控制系统，可以实现对整个熔炼过程的滚动优化和反馈校正。
控制模型在给定富铅渣成分及相关参数后，可以预测出此条件下的产物物相
组成和产出量、鼓风量、焦碳耗量，并能够根据输入的数据绘制空气湿度、CaO
含量等影响因素的趋势图。根据机理模型预测的结果，可以进一步进行炉渣粘度、
作用浓度和表面张力的预测，实现物相和炉况的双重控制，预测结果与事先输入
的实际值进行比较，可以实现模拟的在线校正，使系统更趋完善。整个预控系统
对一线生产过程起离线指导作用，与未使用此系统时相比，它能够直观的给予工
人操作指导，简化其工作程序并提高工作效率。
Firstly, this paper had analyzed the intensified smelting technical process-Ausmelt's technology recommended by Yunnan metallurgy group that was used to deal with the upgraded vulcanized lead and produce wet lead, rich lead slag and high concentration sulfur dioxide. The traditional sintering - blast furnace was transformed with advanced Ausmelt's technology and put forward smelting technology to smelt the rich lead dregs with the blast furnace. This technology could solve the problem of low consistency SO2 in traditional lead smelting technology, and combined with the easily operating blast furnace smelt the technology, and avoided a large number of materials returning turn over in traditional flow, and raised the resources utilization ratio. Therefore this technology possesses have good application foreground. However the computer simulation and control of this technology was studied seldom, especially mathematics model of the viscosity of FeO-CaO-SiO2-PbO-ZnO slag systems, surface tension and the effect c
onsistency.
This thesis emphasis was on the foundation of a large number of industry experimental ata and material data, and built thermodynamic parameter control model with the principle "material balanced and thermal equilibrium. And also used multiple linear regression analysis to built slag viscosity and the surface tension forecasting model. Appling the coexisting theory of the melts slag structures in the slag acting consistency forecasting model and built the effect consistency forecasting model. Using the control theory of calculation, the forecasting control system was built on this foundation. This could realize the roll optimization and feedback proofreading with wholly smelting course.
The controlled model could predict the constituency of the product, output capacity, blast capacity and burnt carbon capacity consuming after the composition of the rich lead slag and related parameter was determined. And the trend pictures of influence factor such as air humidity, and etc can be drawn according to the data of input. Further more, according to the result of mechanism model forecasting, the forecasting of slag viscosity, effect consistency and surface tension could be carried on. So it can realize the double control about the constituent phase and the furnace conditions. To compare the data be in advance imported with the fact data, it could realize the on-line proofreading and correct to make the system more perfect. The predictive controlled system would offer off-line guidance for the workers, and simplify the work
procedure and raises work efficiency.
化铅精矿，产出粗铅、富铅渣和高浓度SO2进行了分析。用先进的Ausmelt技术对
传统的烧结-鼓风炉进行改造，提出了用鼓风炉熔炼富铅渣的熔炼工艺。该工艺
能很好地解决了传统炼铅工艺中低浓度SO2的问题，又结合了容易操作控制的鼓
风炉熔炼技术，提高了SO2的浓度，避免了传统流程中大量返料周转，提高了资
源利用率。因此该工艺具有很好的应用前景，但是该工艺的计算机模拟和控制研
究，特别是针对FeO-CaO-SiO2-PbO-ZnO渣系的粘度、表面张力和作用浓度数学模
型却很少。
本论文重点是在大量工业实验数据和资料数据的基础上，运用物料平衡、热
平衡的原理，建立了热力学参数控制模型；运用多元线性回归分析，建立了炉渣
粘度和表面张力预测模型；并把熔渣结构共存理论应用于炉渣作用浓度预测模型
的建模中，建立了作用浓度预测模型。在此基础上，运用预测控制理论，建立了
预测控制系统，可以实现对整个熔炼过程的滚动优化和反馈校正。
控制模型在给定富铅渣成分及相关参数后，可以预测出此条件下的产物物相
组成和产出量、鼓风量、焦碳耗量，并能够根据输入的数据绘制空气湿度、CaO
含量等影响因素的趋势图。根据机理模型预测的结果，可以进一步进行炉渣粘度、
作用浓度和表面张力的预测，实现物相和炉况的双重控制，预测结果与事先输入
的实际值进行比较，可以实现模拟的在线校正，使系统更趋完善。整个预控系统
对一线生产过程起离线指导作用，与未使用此系统时相比，它能够直观的给予工
人操作指导，简化其工作程序并提高工作效率。
Firstly, this paper had analyzed the intensified smelting technical process-Ausmelt's technology recommended by Yunnan metallurgy group that was used to deal with the upgraded vulcanized lead and produce wet lead, rich lead slag and high concentration sulfur dioxide. The traditional sintering - blast furnace was transformed with advanced Ausmelt's technology and put forward smelting technology to smelt the rich lead dregs with the blast furnace. This technology could solve the problem of low consistency SO2 in traditional lead smelting technology, and combined with the easily operating blast furnace smelt the technology, and avoided a large number of materials returning turn over in traditional flow, and raised the resources utilization ratio. Therefore this technology possesses have good application foreground. However the computer simulation and control of this technology was studied seldom, especially mathematics model of the viscosity of FeO-CaO-SiO2-PbO-ZnO slag systems, surface tension and the effect c
onsistency.
This thesis emphasis was on the foundation of a large number of industry experimental ata and material data, and built thermodynamic parameter control model with the principle "material balanced and thermal equilibrium. And also used multiple linear regression analysis to built slag viscosity and the surface tension forecasting model. Appling the coexisting theory of the melts slag structures in the slag acting consistency forecasting model and built the effect consistency forecasting model. Using the control theory of calculation, the forecasting control system was built on this foundation. This could realize the roll optimization and feedback proofreading with wholly smelting course.
The controlled model could predict the constituency of the product, output capacity, blast capacity and burnt carbon capacity consuming after the composition of the rich lead slag and related parameter was determined. And the trend pictures of influence factor such as air humidity, and etc can be drawn according to the data of input. Further more, according to the result of mechanism model forecasting, the forecasting of slag viscosity, effect consistency and surface tension could be carried on. So it can realize the double control about the constituent phase and the furnace conditions. To compare the data be in advance imported with the fact data, it could realize the on-line proofreading and correct to make the system more perfect. The predictive controlled system would offer off-line guidance for the workers, and simplify the work
procedure and raises work efficiency.
引文
[1] 陈国发，王德全，铅冶金学．北京：冶金工业出版社，2000
[2] 东北工学院有色重金属冶炼教研室，铅冶金学．北京：冶金工业出版社，1960
[3] 《铅锌冶金学》编委会，铅锌冶金学．北京：科学出版社，2003
[4] 陈志宇，我国铅锌资源状况及市场形势分析，世界有色金属，2002，(10) ：8-9
[5] 葛振华，我国铅锌资源现状纺未来的供需形势，世界有色金属，2003，(9) ：4-5
[6] 唐武军，任柏峰，利多强于利空，铅价有望反弹-2001上半年国内铅市场回顾及后市展望，世界有色金属，2001，(9) ：21-22
[7] 靳海明，张长海，2003年上半年铅市场评述及下半年市场预测，世界有色金属，2003，(8) ：35-36
[8] 李溟风，靳海明，2002年铅市场分析，世界有色金属，2003，(3) ：27-28
[9] 季晶，有色金属工业，2003，(3) ：57-58
[10] 季晶，有色金属工业，2003，(4) ：58-59
[11] 季晶,有色金属工业，2003，(5) ：56-57
[12] 季晶，有色金属工业，2003，(6) ：62-63
[13] 季晶，有色会属工业，2003，(7) ：59-60
[14] 季晶，有色金属工业，2003，(8) ：63-64
[15] 季晶，有色金属工业，2003，(9) ：63-64
[16] 季晶，有色金属工业，2003，(10) ：68-69
[17] 季晶，有色金属工业，2003，(11) ：63-64
[18] World Metal Statistics,Sep.1999
[19] World Metal Statistics,Sep.2001
[20] 安泰科技信息网，2002,12
[21] 马进，王积瑶，我国铅蓄电池合金的生产现状及改进建议，世界有色金属，2003，(8) ：4-5
[22] 何蔼平，郭森魁，郭迅，再生铅生产，上海有色金属，2003，24(1) ：40～41
[23] 罗庆文，有色冶金概论．北京：冶金工业出版社，1985
[24] 王吉坤，冯桂林，徐晓军，有色金属的矿产资源开发及加工技术．昆明：云南科技出版社，2000
[25] 徐爱民，宗复凡，传统法炼铅技改方案的探讨，有色金属(冶炼部分)，
[26] “水口山炼铅法”试生产技术报告，1998，10
[27] 郭明，许惟玲，刘中华等，瓦纽可夫熔炼炉直接炼铅新工艺探讨，有色金属(冶炼部分)，2003，(6) ：24-25
[28] 云南冶金集团公司富铅渣鼓风炉熔炼工业试验报告，2003，3
[29] Nagamori and P.J.Mackey,Met.Trans.B,1978,Vol.9B,255-256
[30] Nagamori and P.J.Mackey,ibid.,567-568
[31] Nagamori and P.J.Mackey,Met.Trans.B,1982,Vol.13B,319-320
[32] Nagamori and P.J.Mackey,ibid.,331-332
[33] Davenport and E．H．Partelpoeg著，周荣华译，闪速炼铜-过程的分析、控制和最佳化，闪速炼铜，1990，(4) ：35-37
[34] Weenink E.M.,Lead-Zinc 90',Americal Institute of Mining,Metallugical and Petroleum Engineer,1990,597-600
[35] P.C.Chaubal and M.Nagamori,Met.Trans.B,1982,Vol.13B,339-342
[36] 余旦新，有色金属科学技术进展．长沙：中南工业大学出版社，1994，899
[37] S.Goto.Journal of the Mining and Material Process Institute of Japan, 1979,95(4) ,417
[38] N.Kemori,T.Kimura,Y.Mori and S.Goto,Pyrometallurgy 87',The Institution of Mining and Metallurgy,1987,647
[39] A.K.Kyllo,G.G.Richards and S.W.Marcuson,Met.Trans.B.,1992,Vol.23B,573
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[41] 黄克雄，黎书华，尹爱君等，贵溪闪速炉造锍熔炼过程计算机模拟，中南工业大学学报，1996，27(2) ：173-175
[42] 尹爱君，李晶，李新海等，闪速熔炼中微量元素气相形态的热力学分析，中南工业大学学报，1995，26(6) ：749-752
[43] 谭鹏夫，张传福，张瑞瑛，QSL炼铅过程的计算机模型，中南工业大学学报，1996，27(5) ：543-546
[44] Bjokkman B.and Erikson G,Can.Met.Quart.,1982,21(4) ,329-333
[45] 谭春娥，昆明理工大学硕士学位论文，2001
[46] 王瑞军，2000年后的高炉过程控制，冶金译从，1998，(4) ：88-94
[47] 王厚威，国外高炉生产过程的自动控制，首钢科技，1992，(4) ：37-42
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出版社，1997
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[58] 张鉴，关于炉渣结构的共存理论，北京钢铁学院学报，1984，(1) ：21-28
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[61] 臧桂鹏，Visual C++．NET精彩案例237． 北京：北京希望电子出版社，2003
[62] 王华，叶爱亮，祁立学等，Visual C++6． 0编程实例与技巧．北京：机械工业出版社，1999