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郭学益，等：铜富氧底吹熔池熔炼过程机理及多相界面行为
时未反应完的O2也从熔体中溢出，并与烟气中的S2发生式（2）反应，烟气层中的部分挥发性硫化物及硫化物微颗粒也会被O2氧化，如反应式（3）.
（1）H2O（1）＝H2O（g）
（2）S2（g）+2O2（g）=2SO2（g）
MexSy（g/s）+（xn+y）O2（g）=xMewOn（g/s）+ySO2（g）（3）
流场作用下，部分铜锍在强氧化区被氧化成Cu2O、
FeO、Fe3O4及Fe2O3，其中Cu2O传质到本层后与从上
面传质下来的FeS发生氧化还原反应进行造锍，主
要反应如下：
FeS（1）＋Cu2O（1）＝FeO（1）＋Cu2S（1）
△G=-.05T（J）
Fe3O4和Fe2O3也会与FeS发生反应，具体反应
2.1.2矿料分解过渡层
由于熔体温度高达1200℃，矿料落到炉渣熔体
上面后，促使其中的部分高价硫化矿分解为低价硫化物和单质硫气体.
黄铜矿（CuFeS2）是硫化铜矿中最主要的含铜矿物，其着火温度为375℃，在中性或还原性气氛中加热到550℃或更高温度时开始分解反应式（4），在
3Fe3O4（s）+FeS（1）=10FeO（1）+SO2（g）△G=.1T（J）K1473K=
·aFeSaFeO
=1.194×10-3
10Fe2O3（g）+FeS（1）=7Fe3O4（s）+SO2（g）
800~1000℃时完成分解；黄铁矿（FeS2）也是硫化矿中
的主要矿相之一，它是立方晶系，着火温度为402℃，因此很容易分解，如反应式（5），在中性还原性气氛
中，FeS2在300℃以上即开始分解；在大气中通常在
△G=.25T（J）
如图4，反应式（8）和式（9）自发进行的最低温度分
别为1779.63K（1506.48℃）和631.95K（358.8℃），且
565℃开始分解，在680℃时，压达69.061kPa.
4CuFeS2（s）=2Cu2S（s）+4FeS（s）+S2（g）
2FeS2（s）=2FeS（s）+S2（g）
（4）（5）
矿料中的石英砂主成分穿过分解层进入渣层以（SiO2）形式参与造渣，熔体中的SO2、N2、O2等气体也通过分解层传质进入烟气层.
1200℃时反应式（8）的平衡常数K很小，因此Fe3O4很难单纯被FeS还原；此时造渣过渡层的SiO2穿过界面进入造锍过渡层，捕获造锍过渡层中FeO并生
·成稳定的2FeOSiO2，如反应式（10），能有效降低
FeO的活度，促进Fe3O4的还原.
·△G/（kJmol-1）
-100-200-300-400
渣层主要成分为铁橄榄石2FeO·SiO2，主要为造渣过渡层中密度较轻的铁橄榄石上浮而形成的界面.1200℃时底吹炉渣的密度经公式（6）
3.81g/cm，由于底吹铜锍密度在5.1g/cm左右，该
密度差利于渣锍的分离.
ρ=5-0.03×（SiO2+Fe2O3）-0.02×（CaO+MgO+Al2O3+Na2O）+0.035Cr2O3-0.01（T℃-1200）（g/cm3）
Cu2S、FeS、CuFeS2、FeS2等硫化矿相因自身密度
较大及流场运动作用，通过渣层界面进一步向下传质.
底吹熔炼过程反应自由能变化
2.1.4造渣过渡层
第Ⅴ造锍过渡层产生的FeO穿过界面和上面传
·SiO2）（1）+SO2（g）（10）FeS（1）+3Fe3O4（s）+5SiO2（s）=5（2FeO
△G=.05T（J）
当温度高于1439.96K（1166.81℃）时，反应式（10）即可自发进行，且该区离反应核心区近，温度较其他区更高，1300℃时反应式（10）的平衡常数K为
质下来的SiO2在本层进行造渣反应式（7）：
·2FeO（1）＋SiO2（s）=（2FeOSiO2）（1）
△G=-T（J）
·造渣生成的铁橄榄石渣2FeOSiO2会上浮穿过过渡界面进入渣层，铜锍层产生的大量SO2气体以气泡形式穿过界面，对造渣过渡层有强烈的搅拌作用，促进造渣反应进行.
31.74，可有效促进Fe3O4的还原，降低熔体中的
Fe3O4的含量.2.1.6
弱氧化层在反应区中占的空间较大，以氧枪上升气流为轴线，如机理模型Ⅰ所示，由内向外发散，形
2．1．5造锍过渡层
本层的主要功能为进行造锍反应，在氧枪喷吹及
有色金属科学与工程
2014年10月
成流体循环圈，其主要功能为：使多组元在反应区内部循环，并不断从其他功能层/区向强氧化区传递含硫组元进行氧化反应.如大量的FeS、Cu2S等依次穿过渣层、造渣过渡层及造流过渡层的界面并与造锍过渡层的产物Cu2S混合，经循环系统传质进入强氧化层，强氧化层产生的大量热量经循环系统向其他功能层/区传递；同时在造锍过渡层未反应完的少量Cu2O、
Cu2O，氧化过程释放大量的热量，具体反应如下：
2FeS（1）+3O2（g）=2FeO（1）+2SO2（g）2Cu2S（1）+3O2（g）=2Cu2O（1）+2SO2（g）
6FeO（1）+O2=2Fe3O4（s）
生成的Cu2O、FeO、Fe3O4及Fe2O3随着流场作用
分别进入其他功能层参与反应，该区主要功能为：把部分O2转化为氧化物MexOy，并以O2和MexOy形式及向其他功能层传递O元素，反应产生大量热能并向外传递，以维持炉内高温熔体的热平衡.
Fe3O4及Fe2O3会部分进入弱氧化区，参与循环并被还原为Cu2S、FeO等.总之，该区主要承担向强氧化层传递S元素及向外部功能层/区传递热量的作用.2.1.7
强氧化层发生剧烈的氧化反应，经弱氧化区传质过来的FeS被氧化脱硫生成FeO，甚至少量FeO会进一步被氧化为Fe3O4及Fe2O3，部分Cu2S也被氧化为
CuFeS2、FeS2、SiO2
SO2、S2、H2O
Ⅱ矿料分解过渡层
渣2FeO·SiO2
Ⅳ造渣过渡层Ⅴ造锍过渡层
2.2铜富氧底吹熔池熔炼横向机理模型及多相界面传质行为
图5为底吹熔炼机理模型横截面示意图，揭示了
底吹炉的横向分区情况，主要为反应区、分离过渡区、液相澄清区3个区域.
S2+2O2=2SO2
·2FeOSiO2
Ⅶ强氧化层
Ⅵ弱氧化层
A反应区B分离过渡区C液相澄清区
图5铜富氧底吹熔池熔炼机理模型纵截面（B截面）示意图
1）反应区.反应区的功能结构与机理模型Ⅰ基本
一致，由上到下分为7个功能层/区，该区熔体波动大，熔体在内部快速流动，强氧化区生成的Cu2O、FeO、Fe3O4在喷入氧气的动力作用下沿着箭头方向
循环，在界面间快速迁移；在上升到造锍过渡层时，
3）液相澄清区.液相澄清区在炉体的另一端，放渣
口和放锍口都处于该区，熔体波动较弱，上面熔体主要是渣层，下面主要是铜锍层.该区氧势较弱，反应行为基本已完成，熔体逐渐澄清分离，渣层中的微小铜锍滴聚集生长，向下沉积穿过渣/锍界面进入铜锍层，铜锍层中的铁硅渣微滴也聚集生长，上浮穿过界面进入渣层，熔体的微弱波动可为铜锍滴和渣微滴的迁移聚集及下沉上浮提供部分动力，有利于渣锍分离.
Cu2O、Fe3O4被FeS还原成Cu2S及FeO，FeO在SiO2
作用下进行造渣反应，生成的铁橄榄石进入到渣层；同时，在造锍过渡层中生成的SO2穿过熔锍和熔渣层进入烟气层，也为铁橄榄石的上浮提供动力；在矿物分解过渡层分解的Cu2S和FeS，由于其密度比渣层高而逐渐向下传质到弱氧化区，经循环体系进入强氧化区.
2.3底吹炉内不同层/区的氧势-硫势变化及对熔炼过程的影响
在底吹炉内铜锍相和渣相沿纵向、横向均处于
2）分离过渡区.分离过渡区主要承担从熔炼反应到渣/锍分离澄清的过渡作用，该区波动减弱，熔体较
平稳，界面逐渐清晰，熔体分为4个功能层/区，分别为渣层、造渣过渡层、造锍过渡层及弱氧化区，同时在反应区还未反应完全的组元，过渡到该区继续反应，产生的SO2微气泡汇集生长，穿过界面逐渐上浮进入
一种非均匀、非稳态相平衡的状态，其中O元素和S元素的反应传质模型如图6所示.从硫化矿加入到底吹炉内开始，矿料通过分解使S元素由高价硫化物（CuFeS2、FeS2等）传质到低价硫化物（Cu2S、FeS等）及单质S2蒸汽，其中部分FeS及S2中的S元素会进一步被氧化为SO2进入烟气，而Cu2S中的S元
第5卷第5期
郭学益，等：铜富氧底吹熔池熔炼过程机理及多相界面行为
素基本进入铜锍；喷入的O2通过与硫化物反应使O元素分别传质进入SO2烟气及FeO中，FeO进一步
CuFeS2FeS2
·与石英造渣，使部分O元素锁定在2FeOSO2橄榄石
Fe3O4Fe2O3
矿料分解强氧化熔炼平衡
图6底吹体系中O元素和S元素的反应传质模型
在动态的熔炼过程中，底吹炉内的氧势和硫势在纵向、横向方向上有梯度变化.炉内氧势/硫势分布对形成Fe3O4有显著影响，进而影响炉渣黏度等性质，从而最终影响渣含铜的含量，同时氧势/硫势的大小对于炉内反应热力学平衡影响显著.铜富氧
底吹熔炼的平均温度在1200℃左右，分析该温度下的Cu-Fe-S-O-SiO2系氧势-硫势优势图及相平衡关系[20]，定性确定底吹熔炼炉内相对应的强氧化区、矿料分解区及熔炼平衡的氧势-硫势区域范围，如图7.
logPO/（atm）
5Cu0.3%u，50%CO0.3
aFeO=0.4aFe=0.9Fe-8
-5-4logPS/（atm）
图71200℃时铜富氧底吹熔池熔炼Cu-Fe-S-O-SiO2系氧势-硫势热力学优势图
生产实践中通过优化工艺，如富氧浓度、氧气加入速率、矿料加入速率及冷料配入比例等参数，调节
各个区域的氧势和硫势，强化熔炼过程，可同时保证较低的Fe3O4含量.
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豫光：底吹熔池熔炼技术先锋
作者：屈连西 杨明
　　近日，河南省人大常委会委员、环资工委主任王群带领河南省人大调研组到豫光集团调研时表示，以往只听到铅冶炼，就认为是污染的企业。看完豫光的一系列努力，才知道冶炼企业也可以做得这么好。豫光改变了他们对冶炼企业的看法。　　“豫光之所以做得这么好，改变了外界对冶炼企业的看法，就是因为公司多年来坚持技术创新，首家在国内将底吹熔池熔炼技术应用于多个领域。”9月3日，设计院院长李卫锋接受采访时这样说。　　首家在国内采用富氧底吹氧化鼓风炉还原炼铅技术　　1997年6月，由北京有色冶金设计研究院主导，豫光和水口山矿务局、安徽池州冶炼厂技术人员组成的研发小组在湖南水口山开始首次试验。同年10月进行了第二次试验。年底完成技术报告。1998年，正式宣告富氧底吹氧化―鼓风炉还原炼铅技术成型。　　技术成型之初，尽管行业内均充分认识到该技术的科学性、实用性，但是，对于这一将为铅冶炼能带来革命性变革的技术，国内却没有一家企业敢用。大家心照不宣，失败了，将会毁掉一个企业；成功了，大家都可以跟进借鉴，没有风险。那么，谁愿作“第一个吃螃蟹的人”呢？　　1998年，富氧底吹氧化―鼓风炉还原铅冶炼烟（尘）综合治理技术论证会议，成为豫光技术升级，规模扩大的拐点。豫光董事长杨安国在会上决定上马富氧底吹氧化―鼓风炉还原铅冶炼综合治理项目。　　1999年初，项目通过了国家有关科研机构的论证，迅速开展工程设计、征地建设，2002年5月，铅冶炼烟（尘）综合治理技改工程建成投产，很短时间内达产，顺利通过相关部门验收。该项目使公司新增粗铅生产能力8万吨，硫酸6.5万吨，硫回收率94%以上。豫光成为首家在国内采用富氧底吹氧化鼓风炉还原炼铅技术的企业。　　2002年12月，以中国工程院院士张国成为首的7位专家对《富气底吹氧化―鼓风炉还原炼铅新工艺工业化装置的研究及应用》进行鉴定，认为这一工艺技术国内领先，国际先进，对中国铅冶炼技术改造起到了示范作用，代表了中国铅冶炼技术的发展方向。　　首家在国内将底吹熔池熔炼技术应用到再生铅领域　　豫光技术人员在实践中发现，底吹熔炼技术的原料适用性广，特别适用于处理再生铅料。2009年以来，豫光在国内首家运用该技术和从引进的废旧蓄电池CX集成预处理技术，先后建成了两条废旧铅酸蓄电池处理生产线，年回收处理废旧铅酸蓄电池36万吨，成为目前世界上废旧蓄电池处理能力最大的企业，并被国家列为首批循环经济试点单位。　　废旧电池自动分离-底吹熔炼再生铅新工艺实现了废旧铅酸蓄电池的大规模自动化处理。产品铅膏、铅栅、塑料、废酸等实现了有效分类和充分再利用；铅膏采用了底吹混合熔炼新技术，实现了高温脱硫，达到了铅和硫同时回收利用的目的，实践证明该技术能耗低、环保好、指标优，铅回收率达到97.5%以上、锑利用率达到98%以上、硫利用率达到98%以上。　　河南省副省长史济春表示：“循环经济是企业发展壮大的基础，豫光金铅在循环经济方面做得很好，变废为宝，提高效益，综合利用，节约资源，走出了自具特色的路子。”　　日前，豫光金铅被国家、确定为国家第一批符合《再生铅行业准入条件》的两家企业之一。　　首家在国内将底吹熔池熔炼工艺成功应用在铅直接还原领域　　豫光成功将富氧底吹氧化―鼓风炉还原熔炼技术应用于铅冶炼行业，实现了高效、绿色环保冶炼。但在生产过程中，富铅渣需要铸块、冷却后投入下一道工序重新加热熔化，消耗了大量的能源。针对这一问题，公司技术人员展开了数年的科技攻关，开发了液态高铅渣直接还原炼铅新技术―豫光炼铅法（YGL）。　　豫光炼铅法（YGL）―在国内首创了“氧气+天然气+煤粒”相结合的底吹热态还原铅新工艺，充分利用了热渣潜热、优化了熔炼条件、提高了还原效率、减少了烟气量和烟尘率；集成创新了氧气底吹氧化、液态渣底吹还原两段式、双底吹全熔池直接炼铅工艺，替代了鼓风炉，取消了高温熔融液态渣浇铸―冷却―熔化过程，缩短了工艺流程、减少了占地面积、大幅度降低了能耗和污染物的排放；自主开发的卧式底吹还原炉装置，具有熔炼强度高、密闭性好、热损失低、操作简便、安全可靠、自动化程度高等特点。整个工艺具有短流程、低碳化、清洁连续性炼铅等多项优点，节能降耗优势明显。　　2008年8月，该公司将豫光炼铅法成功应用于工业化生产。用煤替代焦炭，达到了清洁生产和低碳排放的目标，实现了真正意义上的绿色冶炼和低碳经济；该技术应用后，SO2排放浓度只有鼓风炉还原的10%、CO2排放量只有传统工艺的25%；能耗比国家准入标准降低56%，比原来的富氧底吹―鼓风炉工艺降低40%。　　2010年，该项技术荣获中国有色金属工业科学技术一等奖。以液态高铅渣直接还原炼铅技术为核心内容的“铅高效清洁冶炼及资源循环利用关键技术与产业化”荣获2011年度国家科技进步二等奖。　　首家在国内将底吹熔池熔炼技术应用到贵金属冶炼领域　　借鉴底吹熔池熔炼技术在铅冶炼领域的成功经验，豫光技术人员大胆探索、勇于创新，2006年，首家在国内成功将底吹熔池熔炼技术应用于贵金属冶炼领域，开创了氧气底吹金银冶炼的先河。该项技术把传统的阳极泥处理工艺分成两个阶段，采用底吹贵铅炉和底吹分银炉分步完成。底吹贵铅炉不用纯碱、萤石溶剂，采用高铅锑渣型，实现了贵贱金属的富集分离，降低了对耐火材料的浸蚀，延长了氧气底吹贵铅炉的炉龄；底吹分银炉利用氧气替代传统的压缩空气，缩短了精炼周期、降低了生产成本。　　采用氧气底吹金银冶炼技术后，豫光实现了阳极泥的连续处理，替代了传统工艺升温、降温、再升温的反复过程，一方面增加了阳极泥处理量；另一方面降低了生产成本，同时延长了炉龄、节约了能源。该技术适应于从有色冶炼过程中产出的含金银贵金属的废渣、废料、阳极泥中提炼金银，尤其适用于铅阳极泥的处理，提升了我国贵金属冶炼技术水平。　　该项技术的成功应用，使豫光单炉阳极泥处理量较传统工艺增大了2倍，阳极泥月处理量超过500吨，吨阳极泥能耗较传统工艺降低2000千克标煤，成本下降幅度超过1000元，金、银回收率提高到99%、98.5%，金、银直收率均提高到95%。　　首家在国内将底吹熔池熔炼工艺成功应用到铜冶炼领域　　作为全世界最大铅冶炼企业，豫光在铅精炼过程中每年产出数万吨富含金属铅、铜的中间渣料―除铜渣。为了摒弃传统低效率、高耗能工艺对除铜渣中铅与铜的回收，从2007年开始，豫光科技人员目光再次投向底吹熔池熔炼工艺处理除铜渣。经过数年的不懈探索、实验，公司先后就含铜物料开展了“底吹试验炉除铜渣处理工艺研究和半工业试验”、“冰铜底吹连续吹炼工艺研究和半工业试验”。2009年8月，豫光完成了采用底吹炉处理除铜渣产出粗铅产品与铅冰铜，对铅冰铜进行吹炼产出粗铜产品的全程工艺路线探索。2012年5月，为检验底吹吹炼工艺在铜冶炼行业原料适用性，公司联合北京恩菲公司等单位，开展了“铜锍富氧底吹连续吹炼工艺半工业化试验”，取得了铜冰铜连续吹炼试验的成功，与已付诸工业化应用的富氧底吹造锍捕金熔炼技术集成，形成了铜精矿双底吹连续炼铜技术，使得富氧双底吹连续炼铜工艺路线全线贯通。　　富氧双底吹连续炼铜技术熔炼段实现底吹自热造锍，产出冰铜；吹炼段底吹供氧，炉渣、冰铜、粗铜多相共存的情况下实现连续吹炼，产出粗铜；精炼段将粗铜进一步处理产出优质电解铜。该技术不仅在熔炼段充分利用了原料中的化学能，实现了无碳自热清洁熔炼冰铜，而且在吹炼段成功实现了连续吹炼，解决了低浓度SO2低空污染问题。　　2014年，豫光自主研发设计、建造的除铜渣底吹熔炼分离铅―底吹吹炼粗铜工业化生产线，首次在国内外规模生产。　　首家在国内将底吹熔池熔炼新技术成功应用到锑冶炼领域　　随着底吹熔池熔炼技术在贵金属冶炼领域、铜冶炼领域的研究与开发，豫光技术人员同时研究将底吹熔池熔炼技术应用于锑冶炼领域。　　2012年4月，豫光首家在国内成功开发出锑底吹熔池熔炼新技术，将底吹熔池熔炼技术拓展到锑冶炼领域。采用该技术进行锑冶炼原料适用性广，不仅可以处理含锑冶炼渣料，而且对于辉锑矿、脆硫铅锑矿等各种含锑物料同样适用，含锑物料在底吹熔池熔炼炉内熔化并发生还原、造渣反应，在熔池熔炼炼锑炉底部，用气体喷枪向熔体内供入氧气、氮气和天然气，气体燃烧放热保证炉温的同时，参与炉料的氧化、还原反应，并对熔体进行剧烈搅拌，加速熔池内的传热传质及反应速度，使炉料迅速反应，产出贫锑渣、粗锑和烟气，实现锑原料的连续处理；工艺采用铁硅钙渣型，产出对耐火材料浸蚀小的渣型，渣含锑低于传统工艺，锑直收率高；将传统间断作业改为连续作业，生产效率高；具有工艺装备先进，自动化程度高，操作环境好，劳动强度小，环保效益好等诸多优点。　　该技术成功实现工业化，目前运行情况良好。实现了我国锑冶炼技术升级，是炼锑行业的一次革命，满足有色冶炼综合回收锑的冶炼发展需要，提高了公司核心竞争力。　　展望豫光的未来，李卫锋满怀信心地说：“依托底吹熔池熔炼技术，我们还将在渣处理，铅、锌、铜联产及资源循环综合利用方面，做更深入的研究工作，进一步推动重有色金属技术升级，将底吹熔池熔炼技术创新进行到底。”　　中国有色网
（责任编辑：HN666）
07/30 08:0409/03 15:0609/02 13:2008/29 19:2508/29 19:0808/15 23:32
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氧气底吹铜熔炼技术仿真平台研究与开发
【摘要】：氧气底吹铜熔炼过程是整个炼铜工艺中的重要环节及组成部分，此环节能否生产出高品质铜锍直接影响到最终产出精矿品质。本文以某铜冶炼厂具体横向项目为依托，结合现场具体工艺及相关数据，对氧气底吹炉铜熔炼过程进行了深入研究，通过对铜熔炼过程建模和对仿真平台架构设计，开发了面向氧气底吹炉铜熔炼过程的仿真实验平台。
本文建立的实验仿真平台是通过调节控制量，即添加的物料成分，定量分析底吹炉最终生产指标（品位、铁硅比）的变化，本文具体工作如下：
（1）建立了底吹炉内物流机理模型
依据底吹炉内物质化学反应动态特性，基于物料平衡原理和能量平衡原理，以入料成分流率为输入，最终生产指标品位和铁硅比为输出，建立了底吹炉内化学反应机理模型。
（2）设计了底吹炉物流仿真实验系统
仿真实验系统总体设计包括总体功能设计、系统设计和通讯程序设计。其中总体功能包括系统管理、动态模拟、变步长仿真、人机交互、数据通信。系统设计包括系统硬件设计和软件设计。通讯接口设计包括软件之间通讯接口设计和软件与外部设备PLC S7-400的通讯接口设计。
硬件设施包括可编程控制器和仿真用计算机，软件包括人机界面（HMI）设计软件，模型程序和通讯程序编译软件。
人机界面设计力求功能齐全易操作，其中底吹炉工艺界面设计要逼近实际现场底吹炉，达到良好的可视化效果。
模型程序依据机理模型进行适当简化，做到求解方便易修改。
通讯方式的选择要满足实际工业现场的需求，能够胜任大批量数据同时进行实时数据交换，做到无滞后，无阻塞。
（3）开发了底吹炉物流仿真实验系统
实验系统开发包括模型程序开发，人机界面开发，两者通讯程序开发和软件平台与外界设备通讯。
模型程序作为现场底吹铜熔炼过程的虚拟对象，其模型由Matlab编译和求解，置于PC1中。Matlab编译模型采用命令行方式，用函数调用的方式建立模型程序，用Matlab自带ode45求解一阶微分方程组，最后用数学计算求得最终指标品位及铁硅比。
平台界面由WinCC编译，置于PC2中，包括起始界面、用户管理界面、工艺界面、参数设置界面和趋势显示界面。起始界面完成系统管理和语言选择两个功能；用户管理界面完成用户管理、介绍、界面选择和控制方式选择等功能；工艺界面合成了一个底吹炉图，还有画面切换和输入参数设置的功能；参数设置界面完成画面切换和各参数设置功能；趋势图显示界面输出趋势曲线。
Matlab和WinCC两者数据交换采用通讯速度快，适合大批量数据同时进行数据交换的OPC技术，通信程序由客户机Matlab实现。在通讯之前要对两台电脑进行DCOM设置，然后由客户端Matlab对WinCC发起会话、交换数据及数据断开，主要设置函数有opcda、connect和addgroup，这样才正式开始两者数据通讯。通讯分为模型校正时的数据通讯和实时交换时的数据通讯，两者的主要区别是采样时间UpdataRate的不同。
软件平台与外界设备通讯过程如下：PLC从现场采集的数据，借助step7将要传递的变量标记，然后用下载的方式将标记的变量传递给WinCC从而完成通讯。
（4）在实验系统上进行研究
基于底吹铜熔炼过程机理模型，改变相关控制量，观察被控变量变化趋势，实验结果证明了该平台的有效性。
共进行两次主要实验，首先改变入料CuFeS2入料流率，观察CuFeS2变化对最终铜锍品位的影响；其次改变入料CuS入料流率，观察CuS变化对最终铜锍品位的影响。
【关键词】：
【学位授予单位】：沈阳理工大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2014【分类号】：TF811;TP391.9【目录】：
摘要6-8Abstract8-12第1章 绪论12-19 1.1 选题背景和意义12-14 1.2 仿真平台发展状况14-16 1.3 铜熔炼仿真研究现状16-17 1.4 本文主要工作17-19第2章 氧气底吹铜熔炼过程、工艺及原理19-26 2.1 氧气底吹铜熔炼过程19-23 2.2 氧气底吹炉工艺23-24 2.3 氧气底吹铜熔炼化学反应过程24-25 2.4 本章小结25-26第3章 氧气底吹铜熔炼过程机理模型建立26-30 3.1 模型建立依据26-27
3.1.1 质量平衡原理26
3.1.2 能量平衡原理26-27 3.2 机理模型建立27-29
3.2.1 机理模型总体框架的建立27
3.2.2 机理模型建立27-29 3.3 本章小结29-30第4章 氧气底吹铜熔炼仿真平台设计30-37 4.1 平台总体功能设计30-31 4.2 平台软硬件设计31-35
4.2.1 平台硬件设计31-32
4.2.2 平台软件设计32-35 4.3 平台与外界设备通讯设计35-36 4.4 本章小结36-37第5章 氧气底吹铜熔炼仿真平台开发37-57 5.1 Matlab、WinCC 和 OPC 简介37-38 5.2 人机界面开发38-45
5.2.1 WinCC 系统构成及项目建立39-40
5.2.2 起始界面开发40-41
5.2.3 用户管理界面开发41-42
5.2.4 工艺界面开发42-43
5.2.5 参数设置界面开发43
5.2.6 趋势显示界面开发43-44
5.2.7 界面开发方法汇总44-45 5.3 模型程序开发45-47 5.4 通讯程序开发47-51
5.4.1 模型校正时通讯程序开发50-51
5.4.2 数据实时交换时通讯程序开发51 5.5 平台与外部设备 PLC S7-400 通讯设计51-56
5.5.1 PLC S7-400 简介52-53
5.5.2 以太网简介53
5.5.3 平台与 PLC S7-400 通讯开发53-56 5.6 本章小结56-57第6章 实验研究57-60 6.1 实验一57-58 6.2 实验二58-59 6.3 本章小结59-60结论60-63参考文献63-67攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果67-68致谢68-69
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