METSIM軟體在閃速鍊銅工藝設計的運用論文

　　〔摘要〕介紹閃速鍊銅METSIM工藝計算模型的建立過程和技術特點，METSIM模型計算結果與NCC軟體計算結果、以往工程實際執行資料的比較及應用該模型的工廠實踐均表明：METSIM模型是一款成功的模型。並且，對METSIM軟體存在的缺陷也進行了介紹。

　　〔關鍵詞〕閃速鍊銅；工藝模擬；METSIM

　　METSIM軟體最初起源於一個冶金工藝的模擬程式，該程式可用於複雜工藝流程圖中主要單元操作的質量平衡計算。該應用程式的成功，使它的應用擴充套件到熱平衡計算、化學反應、過程控制、裝置設計、成本估算和過程分析。目前，METSIM幾乎可以對所有的冶金工藝流程進行模擬計算[1-3]。

　　1模型建立

　　建立一個合適的閃速熔鍊METSIM模型，應該有計劃進行，建模過程應當包括如下一些步驟：1）初步的工藝流程圖。初步工藝流程圖應當在開始建立模型之前就準備好，包括物流的走向，包括裝置的初步選用。2）化合物的選定。在有了初步工藝流程圖以後，可以開始進行模型的搭建，第一步應該是選擇整套工藝流程涉及的各個化合物。3）模型中流程圖的建立。根據事先準備的初步工藝流程圖，在模型中建立對應的物流線、裝置模組,並將物流走向確定。4）編制名稱。為了方便操作及追溯,應當在流程圖建立後，給每個裝置及物流輸入對應的名稱。5）透過軟體模組建立EXCEL檔案和模型的關聯。6）給每個裝置模組輸入化學反應方程式或一些裝置引數。7）增加過程控制器，並輸入對應的函式命令。在流程圖建立、模組內容補充完畢後，應對物流及模組內的反應進行控制設定。8）對模型的檢查。在模型建立後，要進行測試,推薦的方法是一個一個模組進行測試，這樣能較容易地找出模型編制過程中的錯誤。9）對模型計算結果的檢驗。當模型執行無問題後，應當對計算結果進行檢查，檢查的內容包括關鍵技術引數指標是否符合實際情況、產出的.產品是否和正常值偏差很大等等。按照上述流程可建立閃速熔鍊計算模型，其流程介面如圖1所示。從圖1可以看出，模型是按照實際閃速熔鍊流程建立的，包括了幹礦倉、反應塔、沉澱池、上升煙道、燃燒器、餘熱鍋爐及電收塵等。在反應塔中設定了氧氣利用效率，根據冷卻系統規模、執行情況及溫度場分佈確定了熱損失資料，並將精礦在反應塔內發生的各種氧化反應、造渣反應等輸入到模組中。透過控制器設定，實現由氧氣量調節冰銅品位，實現由富氧濃度對出塔物料溫度的控制。在餘熱鍋爐中,透過設定熱交換效率、收塵效率及迴圈水的一些引數,可得到產出蒸汽量等工藝資料。透過這些模組的建立,可以得到從熔鍊到電收塵的各種工藝引數。未來該模型將繼續得到完善,例如將蒸汽乾燥及硫酸廠均加入到模型中。

　　2模型驗證

　　模型的驗證是模型能夠實際應用的重要過程。在實際使用中,將METSIM軟體與NCC計算軟體（中國瑞林擁有自主智慧財產權的一套閃速鍊銅工藝計算軟體,在國內著名冶煉廠設計過程中均採用該軟體）進行對比,另外還與以往工程實際執行資料進行了比較。比較結果表明,採用METSIM閃速鍊銅模型得到的計算結果與上述二者幾乎一致（表1）,這也證明了作為一款工程設計用的工藝模型,該閃速鍊銅模型是完全適用的。另外，在金冠銅業雙閃專案、金隆銅業改造等設計專案中，中國瑞林採用了該軟體進行工藝計算。從目前專案投產情況來看，各項計算結果均符合實際生產結果。

　　3模型計算結果

　　以某150kt專案為例,採用METSIM軟體計算得到的結果見表2～3和圖2。值得注意的是，上述表格是工程設計常使用的一些表格，除此之外，METSIM可以方便地得到其他一些引數，對於精細設計有較大幫助。從圖2可以方便地看到每個反應的放熱或吸熱資料，據此可以幫助設計人員判斷哪些物質對工藝過程有較大影響。

　　4對METSIM軟體的期望

　　METSIM軟體在中國瑞林得到廣泛使用,但目前似乎還只能應用於工程設計。如果能對其進行功能拓展，並融合進閃速爐線上DCS控制系統,將該軟體從離線軟體升級為工廠線上控制系統的基礎軟體,將極大拓展該軟體的使用領域。此外，該軟體建立模型存在一定侷限，必須對工藝過程中的化學反應明瞭才可編制模型。而往往有些工藝過程暫時還沒有非常完善的理論研究，屬於“黑匣子”。而METSIM軟體似乎不適應這種計算思路。Metsim對熱力學過程的計算是個靜態的計算，沒有考慮活度係數的不同以及生成互熔體過程的熱，其熱力學資料庫還有較大的完善空間。

　　5結語

　　METSIM軟體功能非常多，本文只是簡單的敘述了其在閃速鍊銅工程設計中的部分應用，還有許多功能需要設計者進一步的開發和探索。但從目前使用而言，該軟體大幅度提高了工藝計算效率，並且透過國內大型銅冶煉廠工程實踐檢驗，是完全滿足工程設計要求的。若能融合其他一些工藝軟體的思路，將對METSIM軟體本身有極大提高。

　　參考文獻

　　[1]王明,譫啟明.METSIM冶金過程模擬系統在工程設計中的應用[J].稀有金屬與硬質合金，2009，37（4）:64-67.

　　[2]孫寧磊,董愛國,殷書巖,等.Metsim軟體在氧化銅礦溼法浸出項目中的應用[J].中國有色冶金，2013（4）：31-33.

　　[3]郭學益,廖立樂,王親猛,等.基於METSIM氧氣底吹煉銅工藝效能分析[J].有色金屬科學與工程，2014（5）:1-6.