铜转炉吹炼终点判断系统

364 编辑：中冶有色技术网来源：合肥金星机电科技发展有限公司

2024-08-01 17:33:43

成果简介：

铜转炉吹炼终点判断系统通过多光谱红外测温技术，对转炉炉内熔体温度场实时监测，防止受人工经验判断失误造成“喷炉”事故发生，指导根据炉温变化适时加入冷料维持热平衡，充分利用吹炼反应热能并提高转炉寿命。通过光学遥测装置实时检测炉内烟气成分PbO/PbS特征值，建立“铜转炉吹炼造渣期数学模型”;通过紫外光源发送、接收装置实时检测出口烟气SO2浓度，建立“铜转炉吹炼造铜期数学模型”，通过其变化梯度和趋势，准确判断造渣期和造铜期终点时刻，实现实时在线控制，从而减少人为判断不确定因素造成生产过程中出现“过吹”或“欠吹”等不利的影响。通过粗铜、溶剂、冷料、送风量等理论技术参数，优化吹炼过程，达到铜转炉生产工艺自动检测与智能控制。在国内首次将多光谱技术应用于铜吹炼转炉终点判断，产品的成功研发及应用，对铜冶炼、有色金属领域的行业技术进步，以及提升企业技术创新能力和市场竞争力，具有重要意义和作用。

该产品攻克的关键技术如下：

1)基于非接触多光谱红外测温技术，把熔体温度场与视频图像相叠加，直接获得熔体温度分布位置和细节。

2)基于非接触辐射光谱检测法，利用光学遥测装置获取熔体中PbS/PbO发射光谱，分析出PbS/PbO特征值，通过“铜转炉吹炼造渣期数学模型”，获得PbS/PbO变化梯度和趋势，对造渣期终点时刻进行预测和判断。

3)基于吸收光谱检测法，利用紫外光源发送、接收装置获取出口烟气SO2吸收光谱，分析出SO2浓度，通过“铜转炉吹炼造铜期数学模型”，获得SO2变化梯度和趋势，对造铜期终点时刻进行预测和判断。

4)针对铜转炉吹炼过程中高温、高粉尘、高腐蚀，甚至熔体喷溅等恶劣工况环境，设计特殊的冷却、自动除渣及防结焦装置，能够确保系统长期稳定工作。

5)针对铜转炉吹炼过程中炉体位置(炉口角度)变化，冰铜、溶剂、冷料量变化引起的熔体液面高度变化，都会影响熔体测温测量和炉内烟气成分测量，设计一种自动控制转台，通过辐射光谱特征及强度变化自动调整及跟踪熔体液面，适应不同生产工况下高效运行。

该产品市场应用社会经济效益：

1)节能降耗，减少排放

通过转炉的温度在线监测，提供冷料加入时机以控制炉内温度，充分利用转炉吹炼过程中自身富余反应热，提高反应热利用率;同时，防止由于产生大量的热量而缩短耐火砖的寿命。

2)避免事故，提高效率

经实际应用，对烟气成分的在线监测可实时调整优化生产设备工艺参数，使生产设备得到稳定运转，减少生产周期，提高了设备使用效率，降低了操作人员的劳动强度，改善生产现场的工作环境。

3)行业辐射前景广阔

本产品技术在钢铁、铅、镍等冶金行业、硅酸盐工业、化工等领域有着较大的推广价值，对推动行业的技术进步起到促进作用。

应用案例

金星机电研发的铜转炉吹炼终点判断系统已成功应用于铜陵有色集团铜冶炼现场，通过高温熔体温度场实时监控、造渣期/造铜期终点智能判断和预警，打破了转炉吹炼终点依赖人工经验判断的传统方法，实现了铜转炉生产工艺的自动监测与智能控制的目的。同时，该产品预警提示功能，指导炉操人员适时介入控制，降低人员操作强度，提高生产效率，适应不同生产工况下高效运行。

成果照片

设备应用现场图

研发背景

铜转炉工艺控制自动化水平局限于相关设备的启停及连锁控制层面，工艺操作参数的确定与调整主要依靠操作人员的生产经验，由人工自主决策。由于冶炼转炉检测技术的落后，直接导致冶炼转炉出口废气排放量增大;铜冶炼企业二氧化硫污染物，已成为目前我国重要的废气污染物之一。国内冶炼领域迫切需要先进的集“熔体温度和烟气成份”同步实时监测的新型自动化冶炼转炉监测系统，实现终点判断，推动国内基础工业冶炼领域的监测技术工艺变革，最大限度实现降低能源及材料消耗，提高产品品质和产量，提升企业的社会经济效益和劳动生产率。

本产品的成功研发及应用，对铜冶炼、有色金属领域的行业技术进步，以及提升企业技术创新能力和市场竞争力，具有重要意义和作用。

作用原理

基于非接触多光谱红外测温技术，把熔体温度场与视频图像相叠加，直接获得熔体温度分布位置和细节。基于非接触辐射光谱检测法，利用光学遥测装置获取熔体中PbS/PbO发射光谱，分析出PbS/PbO特征值，通过“铜转炉吹炼造渣期数学模型”，获得PbS/PbO变化梯度和趋势，对造渣期终点时刻进行预测和判断。

基于吸收光谱检测法，利用紫外光源发送、接收装置获取出口烟气SO2吸收光谱，分析出SO2浓度，通过“铜转炉吹炼造铜期数学模型”，获得SO2变化梯度和趋势，对造铜期终点时刻进行预测和判断。

市场分析

本产品的研发成功及推广应用，为冶金行业的溶体温度和烟气成份的实时在线监测、转炉终点判断提供了一个有效解决方案，推动冶金转炉在线控制技术的革新和发展的同时，有效促进诸多相关高科技产业的发展和技术进步，如红外测温技术产业、光谱分析技术产业、工业控制技术产业、节能减排技术产业等，为关联技术高科技企业提供关的广阔的应用平台，对推动钢铁、铅、镍等各冶金领域的应用，全面提升我国基础冶炼行业节能减排，促进行业经济发展，有着巨大的社会经济意义，产业辐射作用显著，市场前景关阔。

声明：

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我是此专利(论文)的发明人(作者)