[发明专利]一种氧气底吹铜熔炼过程智能控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及铜冶炼过程的控制技术领域，尤其是一种氧气底吹铜熔炼过程智能控制方法。

背景技术

氧气底吹铜熔炼过程是铜冶炼过程中的一个重要环节，它将含铜量较低的铜精矿等原料中的铁和硫进行氧化脱除，得到含铜量较高的熔融铜锍，从而为转炉吹炼过程提供原料。氧气底吹铜熔炼炉(简称底吹炉)是该过程的核心装备。

氧气底吹铜熔炼过程如图1所示。底吹炉沿长度方向分为反应区和沉淀区。来自1#～3#三个精矿仓的混合铜精矿与来自石英石仓的石英石在皮带上进行混合，得到的物料进入底吹炉上方的1#～3#三个混合仓。混合仓中的物料和用皮带输送的冷料从炉顶的三个加料口进入底吹炉内的反应区中，氧气和空气的混合气体从炉底的九支氧枪进入底吹炉的反应区中，使炉内的高温熔体维持一种强烈的搅动状态。入炉的铜精矿、石英石和冷料中的低价硫与铁元素与氧气在炉内反应区发生强烈的氧化反应并放出大量的热量，最终形成烟气及互不相溶的铜锍和炉渣，铜锍和炉渣流到沉淀区澄清分离。烟气经由底吹炉上方的上升烟道排出后经过余热锅炉和电收尘器后送往制酸车间生产硫酸；铜锍间歇性地(间隔大约在55-65min)从放铜锍口排出进入铜锍包，之后倒入转炉中进行吹炼；炉渣间歇性地(间隔大约在10-15min)从放渣口排出进入渣包，之后送到缓冷场冷却，再经过破碎和浮选工序以回收其中的铜。

氧气底吹铜熔炼过程需要控制的关键参数有熔体温度(由于生产环境极为恶劣，熔体温度无法在线检测。考虑操作上的便利性，生产中往往采用炉渣温度作为熔体温度的间接表征，在每一包炉渣开始排放时和即将放完时分别用红外测温仪对炉渣温度进行一次检测，因此以下均以炉渣温度代替)、炉渣铁硅比和铜锍品位。炉渣铁硅比是指炉渣当中铁元素和二氧化硅的质量之比，铜锍品 位是指铜锍当中铜元素的质量分数，它们的检测均采用首先在排放每一包炉渣及铜锍的过程中取样，然后用荧光分析仪对样品成分进行化验的方法。

氧气底吹铜熔炼过程是一个非常复杂的时变非线性过程，其环境十分恶劣，生产过程中原料成分也有变化。在实际生产中，三个关键参数的控制均由操作人员凭经验进行，而操作人员在操作中的主观性和随意性往往较强，不够规范和及时，造成关键参数波动较大，能耗过高。因此，如何根据实际生产状况及时地自动确定合适的操作变量设定值，使得关键参数更加平稳，降低能耗，就成为一个迫切需要解决的问题。

发明内容

针对氧气底吹铜熔炼过程原料成分有波动、工况复杂，操作不够规范和及时，关键参数不够稳定，能耗过高的问题，本发明要解决的技术问题是提供一种能够克服原料成分变化、根据实际生产情况自动确定操作变量设定值的氧气底吹铜熔炼过程的智能控制方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种氧气底吹铜熔炼过程智能控制方法，包括以下步骤：

操作变量选取：选取氧气流量、石英石流量和冷料流量作为操作变量；

以炉渣温度、炉渣铁硅比和铜锍品位的目标范围作为目标，依据混合铜精矿、石英石和冷料的成分，采用Bagging PLS方法计算出操作变量的预设定值；

依据炉渣温度、炉渣铁硅比和铜锍品位的目标范围与测量值之差，采用基于专家规则方法的反馈补偿策略，计算出操作变量的反馈补偿值；

将操作变量的预设定值与反馈补偿值相加得到操作变量的设定值。

所述操作变量的预设定值通过以下方法设定：

A.构造原始输入、输出样本集，并分别存入输入、输出建模数据矩阵X和Y中；

B.对所述输入、输出建模数据矩阵进行标准化变换；

C.基于标准化变换后得到的标准化输入、输出建模数据矩阵X'和Y'，创建 基于Bagging方法的样本子集；

D.针对每个样本子集建立部分最小二乘法子模型；

E.对得到的部分最小二乘法子模型进行加权合成，得到操作变量的预设定值；

F.如果得到的炉渣温度、炉渣铁硅比和铜锍品位满足生产要求，则保持得到的结果不变；如果得到的炉渣温度、炉渣铁硅比和铜锍品位不满足生产要求，则需要对得到的预设定值进行修正，直至得到的炉渣温度、炉渣铁硅比和铜锍品位都满足要求；