自动化仪表技术在铜冶炼行业节能减排中的应用探究

周昌宗

江西瑞林电气自动化有限公司 江西 南昌 330096

引言

在国家大力号召节能减排的政策背景下，铜冶炼行业还应尽快实现转型升级，以便适应社会发展形势，在创造经济效益的同时，促使铜冶炼生产的生态效益得到提高。加强自动化仪表技术的应用，能够推动铜冶炼生产自动化控制发展，为节能减排工作的开展提供有效途径。

1 自动化仪表技术在铜冶炼行业的应用分析

在铜冶炼行业，自动化仪表技术发挥了控制生产全过程的重要作用，能够通过对铜冶炼生产期间的参数进行精准、有效检测，为各种生产设备自动化控制提供数据支撑。现阶段，常用的自动化仪表主要分为两种：一种为流量、压力、温度仪表，用于对铜冶炼生产中各种能源介质和冶炼参数进行测量，应用范围较广，为铜冶炼生产自动化控制提供技术支撑；另一种为物位仪表和气体分析仪表，对铜冶炼原料位置和产生的各类气体含量进行检测，为铜冶炼原料投入量和有害物质释放量的自动化控制实现提供依据[1]。铜冶炼的工艺流程较为复杂，涉及多个生产子过程，需要实现有机耦合才能加强各个过程工艺参数准确掌握，保证工艺顺利进行。应用自动化仪表进行各种参数的测定，能够为子过程耦合提供数据。铜冶炼产生的烟气中包含大量有毒有害物质，同时生产需要采用浓硫酸等强腐蚀物质，需要利用自动化仪表进行预警，避免出现泄漏、温度过高等情况，才能保证生产安全。但就目前来看，铜冶炼将产生巨大能耗，排放的烟气中含有大量二氧化硫等污染物，同时将产生大量废水、废渣等物质，无法满足国家节能减排要求。面对这一局面，还要运用成熟的自动化仪表技术实现各个生产过程的参数化，提高后期处理智能可控性，以推动铜冶炼的减量化、无害化发展。

2 自动化仪表技术应用于铜冶炼行业节能减排的策略

2.1 现场总线控制策略 在铜冶炼行业节能减排方面，应用自动化仪表实施现场总线控制，能够实时获取生产过程细节参数，从原料投入到副产品产出实现全面监控，为节能降耗措施的落实提供数据支撑。从铜冶炼过程来看，需要在熔炉中实施造硫熔炼，然后将得到的中间产物转入转炉进行吹炼，可以得到粗铜，经过反射炉的氧化精炼脱杂或阳极板电解得到99.9%品味的精炼铜，对95%的铜进行回收[2]。现阶段在铜冶炼行业现场控制上，主要采用DCS系统进行生产工艺和设备监控，需要为现场成套设备和控制系统配备相应的自动化控制仪表，保证系统之间能够完成工艺参数的实时传递。从现场建立的控制网络来看，需要利用专门控制系统对顶吹炉熔炼过程进行控制。通过配备温度仪表、物料仪表、流量仪表等自动化仪表，能够对入炉物料量、氧气量、粉煤配比、冷却水温度等工艺参数进行控制，保证资源得到高效利用。在锅炉余热、原料制备、烟气收尘、循环水等工艺参数控制方面，同样需要完成各种自动化仪表和控制装置的配置，构成相应的控制系统。借助现场控制总线，可以实现各个控制系统通讯连接，产生相应信息管理系统，使设备维持高效、稳定运行，从而在减少资源浪费的同时，使烟气、废水等物质的排放量得到有效控制。

2.2 智能分析控制策略 在铜冶炼的过程中，熔炉燃烧、转炉吹炼等环节存在较多非线性的因素，使得生产系统具有时变性，容易受到外部随机因素的扰动，导致系统资源利用效果和污染物排放量受到影响。想要实现节能减排，需要进一步加强生产过程精细化管理，保证系统能够实现自适应控制。目前在铜冶炼行业，主要通过在线过程分析仪和PLC装置实现生产过程智能分析和控制管理。利用在线过程分析仪对各种仪表采集的温度、压力、液位等参数间分析，将得到的各种进给量输入到PLC装置中，利用存储的各种逻辑顺序运算输出各类指令，对各种机械设备进给量进行调控，能够使系统得到自适应控制。采用该种自动化控制技术，能够对熔炉温度、料液pH值等参数的变化进行预测，提出科学控制策略。充分发挥自动化仪表的智能化分析控制功能，促使生产系统智能化水平得到提高，能够使反射炉中铜的成分得到有效控制，并通过提高资源利用率减少污染物排放，在达成高效生产目标的同时，实现节能减排。

2.3 连锁操作控制策略 以节能减排为目标，还应尽量减少铜冶炼行业生产的中间环节。实现从矿石开采→浸出→萃取→电积→烟气制酸工艺的一体化管理，可以避免原料远距离运输，并将烟气等废弃物转化为可利用资源，能够在减少原料损耗的同时，使污染物排放量得到降低。想要达成这一目标，还要引入红外线检测、新型传感器等各种新型检测仪表，通过实现自动化仪表集中应用为各种生产系统连锁操作控制提供支持。针对原矿粗碎系统、堆浸控制系统、萃取电积控制系统、烟气制酸控制系统等各类系统，需要完成液位计、pH计、电流表等各种自动化仪表的配置，完成流量、pH值、液位、电导率等多测点布设，继而通过对各种参数进行控制实现系统各部分的相关大连锁操作。例如在料液pH控制方面，需要实施顺序启停，使料液输送、萃取槽搅拌提升、料液平衡控制成为连续控制过程，加强相关设备启停控制。将自动化仪表技术与工艺紧密结合在一起，明确生产系统关键控制路线，分段确定启停顺序。采用自动化编程方式，对采样周期和微分时间机械能不断优化调整，最终可以实现连锁控制目标。联合采用各种检测技术、识别技术、预测技术等掌握各生产环节运行状态，实现连锁操作控制，能够提高自动化仪表技术实用化水平，继而满足铜冶炼节能减排控制要求。

结论

综上所述，在铜冶炼行业中应用自动化仪表技术，不仅需要实现生产效率和质量的控制，还应减少能源损耗和污染物排放。在实践工作中，通过将自动化仪表与各种控制系统结合在一起，能够实现生产过程的现场控制、智能分析控制和连锁操作控制，继而为节能减排目标的实现提供支持。