阅读说明：本技术 一种判断转炉炼铜终点时间的方法 (Method for judging converter copper smelting end point time ) 是由 李大为 王鹏 佟亮 于 2020-07-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开的属于转炉炼铜技术领域,具体为一种判断转炉炼铜终点时间的方法,该判断转炉炼铜终点时间的方法的具体步骤如下：S1：对入炉冰铜提前取样分析：当冰铜从上道工序排出后装入冰铜包中,同时对冰铜取样送化验室分析其中铜含量、铁含量、硫含量；S2：计算出第一周期的目标时间和熔剂加入量；S3：计算出第二周期的目标时间和熔剂加入量。可实现连续检测并连续计算吹炼终点时间判断,为操作者提供可靠的数据,从而提高转炉的利用率减少不必要的摇炉操作。节约大量吹炼时间,提高入炉风量的利用率的同时减少了空气的排空量达到了节约能源的目的,保证吹炼生产的连续进行。(The invention belongs to the technical field of converter copper smelting, and particularly relates to a method for judging converter copper smelting end point time, which comprises the following specific steps: s1: sampling and analyzing the furnace entering matte in advance: when the copper matte is discharged from the previous working procedure, putting the copper matte into a copper matte package, and simultaneously, sampling the copper matte and sending the copper matte to a laboratory for analyzing the copper content, the iron content and the sulfur content; s2: calculating the target time and the flux addition amount of the first period; s3: and calculating the target time of the second period and the adding amount of the flux. The method can realize continuous detection and continuous calculation of the blowing end time judgment, and provide reliable data for operators, thereby improving the utilization rate of the converter and reducing unnecessary furnace swinging operation. Saves a large amount of converting time, improves the utilization rate of the air quantity entering the furnace, reduces the emptying quantity of the air, achieves the aim of saving energy, and ensures the continuous operation of converting production.)

一种判断转炉炼铜终点时间的方法

技术领域

本发明涉及转炉炼铜技术领域，具体为一种判断转炉炼铜终点时间的方法。

背景技术

转炉炼铜工艺过程主要通过吹入空气与氧气混合，将转炉内的冰铜中的杂质铁氧化进入渣中，操作人员通过观察炉内溶体表面的渣面厚度、反应程度、溶体亮度等状态判断渣量多少，并通过炉口排入渣包中，当炉内铁渣排除后吹炼过程进入第二周期，最终操作人员通过观察炉内烟气量、溶体温度、溶体反应状态等判断吹炼终点后将炉内溶体倒入铜包中整个吹炼过程完成。

该过程中需随时取渣样与冰铜样送化验室进行化验，当化验结果得出后第一时间反馈给操作人员，操作人员通过化验结果随时调整吹炼时间及溶剂的加入。该过程中由于炉内反应的状态无法准确预测，当出渣时间及终点时间到来时完全通过操作人员的经验来判断，并反复摇炉取样等浪费了宝贵的熔炼时间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种判断转炉炼铜终点时间的方法，以解决上述背景技术中提出的由于炉内反应的状态无法准确预测，当出渣时间及终点时间到来时完全通过操作人员的经验来判断，并反复摇炉取样等浪费了宝贵的熔炼时间的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种判断转炉炼铜终点时间的方法，该判断转炉炼铜终点时间的方法的具体步骤如下：

S1：对入炉冰铜提前取样分析：当冰铜从上道工序排出后装入冰铜包中，同时对冰铜取样送化验室分析其中铜含量、铁含量、硫含量，并通过吊车称重系统得出冰铜包内冰铜质量，在得出上述各数据后进行下一步骤；

S2：计算出第一周期的目标时间和熔剂加入量：

取：冰铜重量Nt，根据步骤S1中得出铜含量A％，铁含量B％，硫含量C％，铁硅比D，通过公式计算后得出：

冰铜铁含量Kg＝冰铜重量Nt*1000*铁含量B％/100；

冰铜所需氧气摩尔量Kmol＝铁含量Kg/55.85*1.5；

冰铜所需氧气量Nm³＝氧气摩尔量Kmol*22.4；

冰铜所需空气量Nm³＝氧气量Nm³/0.205；

通过上述数据计算得出空气及氧气需求量分别得到：空气需求量和氧气需求量；

根据化验数据铁硅比计算得出：

溶剂石英石需求量Kg＝铁含量Kg/铁硅比D

实际吹入转炉的空气及氧气流量通过流量计测得，根据上述参数可计算出下列数据：

理论处理所需时间＝空气需求总量/(氧气系数200+空气系数10000*0.205)；

其中空气系数与氧气系数是根据真实空气流量及氧气流量设置的理论值

实际处理时间＝(空气需求量-氧气累计量)/(氧气理论值+空气实际值*0.205)；

其中氧气累计量通过流量计进行累计计算得出，该公式中当吹入转炉的空气量小于一定值时即可判定为摇炉状态该状态下不参与计算；

S3：计算出第二周期的目标时间和熔剂加入量：

采用步骤S1的取样分析结果和步骤S2中测量计算方式，去除冰铜中的杂质硫，计算出冰铜中杂质硫的含量后，即可计算出反应所需的空气量及氧气量，再根据实际吹入转炉的气体流量即可计算出杂质硫完全反应后所需的时间：

基本计算方法如下：

冰铜硫含量Kg＝冰铜重量Kg*1000*硫含量C％；

冰铜所需氧气摩尔量Koml＝(硫含量C％/32-铁含量B％/55.85)；

冰铜所需氧气需求量Nm³＝氧气摩尔量Koml*22.4；

冰铜所需空气需求量Nm³＝氧气需求量Nm³/0.205；

根据上述参数结合实际空气及氧气流量，通过预先设定好的第二周期空气与氧气系数可计算得出吹炼二周期终点时间值为：

理论时间＝氧气需求量/(氧气系数+空气系数*0.205)

剩余时间＝(氧气需求量-已用氧气累计量)/(氧气实际+空气实际流量*0.205)

其中随着时间的推移氧气累计量的逐步加大，剩余时间会随着吹炼过程的进行而逐渐减小，直至剩余时间接近0后即可根据实际情况选择出铜，至此整个过程完毕。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本方法涉及到实时流量的检测，所以该方法可以通过程序编程到PLC或者DCS程序内实现。由于转炉风眼需不定时进行清理，入炉流量会发生变化，本方法可实现连续检测并连续计算吹炼终点时间判断，为操作者提供可靠的数据，从而提高转炉的利用率减少不必要的摇炉操作。节约大量吹炼时间，提高入炉风量的利用率的同时减少了空气的排空量达到了节约能源的目的，保证吹炼生产的连续进行。

附图说明

图1为本发明方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种判断转炉炼铜终点时间的方法，该判断转炉炼铜终点时间的方法的具体步骤如下：

S1：对入炉冰铜提前取样分析：当冰铜从上道工序排出后装入冰铜包中，同时对冰铜取样送化验室分析其中铜含量、铁含量、硫含量，并通过吊车称重系统得出冰铜包内冰铜质量，在得出上述各数据后进行下一步骤；

S2：计算出第一周期的目标时间和熔剂加入量：

取：冰铜重量Nt，根据步骤S1中得出铜含量A％，铁含量B％，硫含量C％，铁硅比D，通过公式计算后得出：

冰铜铁含量Kg＝冰铜重量Nt*1000*铁含量B％/100；

冰铜所需氧气摩尔量Kmol＝铁含量Kg/55.85*1.5；

冰铜所需氧气量Nm³＝氧气摩尔量Kmol*22.4；

冰铜所需空气量Nm³＝氧气量Nm³/0.205；

通过上述数据计算得出空气及氧气需求量分别得到：空气需求量和氧气需求量；

根据化验数据铁硅比计算得出：

溶剂石英石需求量Kg＝铁含量Kg/铁硅比D

实际吹入转炉的空气及氧气流量通过流量计测得，根据上述参数可计算出下列数据：

理论处理所需时间＝空气需求总量/(氧气系数200+空气系数10000*0.205)；

其中空气系数与氧气系数是根据真实空气流量及氧气流量设置的理论值

实际处理时间＝(空气需求量-氧气累计量)/(氧气理论值+空气实际值*0.205)；

其中氧气累计量通过流量计进行累计计算得出，该公式中当吹入转炉的空气量小于一定值时即可判定为摇炉状态该状态下不参与计算；

S3：计算出第二周期的目标时间和熔剂加入量：

采用步骤S1的取样分析结果和步骤S2中测量计算方式，去除冰铜中的杂质硫，计算出冰铜中杂质硫的含量后，即可计算出反应所需的空气量及氧气量，再根据实际吹入转炉的气体流量即可计算出杂质硫完全反应后所需的时间：

基本计算方法如下：

冰铜硫含量Kg＝冰铜重量Kg*1000*硫含量C％；

冰铜所需氧气摩尔量Koml＝(硫含量C％/32-铁含量B％/55.85)；

冰铜所需氧气需求量Nm³＝氧气摩尔量Koml*22.4；

冰铜所需空气需求量Nm³＝氧气需求量Nm³/0.205；

根据上述参数结合实际空气及氧气流量，通过预先设定好的第二周期空气与氧气系数可计算得出吹炼二周期终点时间值为：

理论时间＝氧气需求量/(氧气系数+空气系数*0.205)

剩余时间＝(氧气需求量-已用氧气累计量)/(氧气实际+空气实际流量*0.205)

其中随着时间的推移氧气累计量的逐步加大，剩余时间会随着吹炼过程的进行而逐渐减小，直至剩余时间接近0后即可根据实际情况选择出铜，至此整个过程完毕。

实施例：

当冰铜从上道工序排出后装入冰铜包中，同时取样送化验室分析其中铜含量、铁含量、硫含量，并通过吊车称重系统得出包内冰铜质量，在得出上述各数据后通过以下公式进行数学建模

此处取一组常规数据进行计算演示

冰铜重量20t，铜含量49.12％，铁含量20.84％硫含量24.06％，铁硅比1.4，通过公式计算后得出：

本组冰铜铁含量Kg＝冰铜重量20t*1000*铁含量20.84％/100＝4168Kg；

本组冰铜所需氧气摩尔量Kmol＝铁含量4168Kg/55.85*1.5＝112Kmol；

本组冰铜所需氧气量Nm³＝氧气摩尔量112Kmol*22.4＝2508Nm³；

本组冰铜所需空气量Nm³＝氧气量2508.8Nm³/0.205＝12234Nm³；

通过上述数据计算得出空气及氧气需求量分别为：

空气需求12234Nm³；

氧气需求2508Nm³；

根据化验数据铁硅比计算得出：

溶剂石英石需求量Kg＝4168Kg/1.4＝2977Kg。

实际吹入转炉的空气及氧气流量通过流量计测得，根据上述参数可计算出下列数据：

理论处理所需时间＝空气需求总量/(氧气系数200+空气系数10000*0.205)＝12234/(200+10000*0.205)＝1.114小时

其中空气系数与氧气系数是根据真实空气流量及氧气流量设置的理论值

实际处理时间＝(空气需求量-氧气累计量)/(氧气理论值+空气实际值*0.205)；

其中氧气累计值通过流量计进行累计计算得出，该公式中当吹入转炉的空气量小于一定值时即可判定为摇炉状态该状态下不参与计算。

以上为第一周期造渣操作终点时间判断，下面将根据上述参数展示吹炼第二周期终点时间的判断方法

演示理论值均取自上述第一周期化验结果值第二阶段为除去冰铜中的杂质硫，所以计算出冰铜中杂质硫的含量后，即可计算出反应所需的空气量及氧气量，再根据实际吹入转炉的气体流量即可计算出杂质硫完全反应后所需的时间。

基本计算方法如下：

硫含量Kg＝冰铜重量Kg*1000*硫品位24.06％/100＝4812Kg；

氧气摩尔量Koml＝(硫含量/32-铁含量/55.85)＝76Kmol；

氧气需求量Nm³＝氧气摩尔量*22.4＝1697Nm³；

空气需求量Nm³＝氧气需求量/0.205＝8277Nm³；

根据上述参数结合实际空气及氧气流量，通过预先设定好的二周期空气与氧气系数可计算得出吹炼二周期终点时间值为：

理论时间＝氧气需求量/(氧气系数+空气系数*0.205)＝8277/(200+5000*0.205)＝1.385小时；

剩余时间＝(氧气需求量-已用氧气累计量)/(氧气实际+空气实际流量*0.205)。

其中随着时间的推移氧气累计量的逐步加大，剩余时间会随着吹炼过程的进行而逐渐减小，直至剩余时间接近0后即可根据实际情况选择出铜。至此整个过程完毕。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。