冶金技術(shù)全文(5篇)

1冶金企業(yè)廢棄物回收利用模式

1.1清潔生產(chǎn)及其實(shí)現(xiàn)

1992年在里約聯(lián)合國(guó)環(huán)境開(kāi)發(fā)大會(huì)上,正式承認(rèn)清潔生產(chǎn)是可持續(xù)發(fā)展的先決條件.《中國(guó)21世紀(jì)議程》中也將其列入其中,并制定了相應(yīng)的法律[1].清潔生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)途徑包括清潔材料、清潔工藝和清潔產(chǎn)品,要求在提高生產(chǎn)效率的同時(shí),必須兼顧削減或消除危險(xiǎn)物及其他有毒化學(xué)品的用量,改善勞動(dòng)條件,減少對(duì)操作者的健康威脅,并能生產(chǎn)出安全的與環(huán)境兼容的產(chǎn)品.清潔生產(chǎn)的實(shí)施途徑包括:1)材料投入,有用副產(chǎn)品的利用,回收產(chǎn)品的再利用,以及對(duì)原材料的就地再利用,特別是在工藝過(guò)程中的循環(huán)利用;2)生產(chǎn)工藝或制造技術(shù),改善工藝控制,改造原有設(shè)備,將原材料消耗量、廢物產(chǎn)生量、能源消耗、健康與安全風(fēng)險(xiǎn)以及生態(tài)的損壞減少到最低程度;3)自然資源使用以及空氣、土壤、水體和廢物排放的環(huán)境評(píng)價(jià);根據(jù)環(huán)境負(fù)荷的相對(duì)尺度,確定其對(duì)生物多樣性、人體健康、自然資源的影響評(píng)價(jià).

1.2冶金企業(yè)廢棄物回收利用模式

廢棄物的采集、回收、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、加工處理、利用途徑等各個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成了鋼鐵生產(chǎn)廢棄物的回收系統(tǒng),這個(gè)系統(tǒng)中具有輸入、輸出、轉(zhuǎn)化處理、環(huán)境制約等要素.系統(tǒng)輸入就是來(lái)源于生產(chǎn)過(guò)程的廢棄物.系統(tǒng)輸出則是具有價(jià)值的再生資源、加工原料,能夠重新投入鋼鐵生產(chǎn)和其他部門使用的消費(fèi)品.系統(tǒng)轉(zhuǎn)換是指將廢棄物變?yōu)樵偕Y源的全過(guò)程,其中廢棄物的采集回收、撿選分類、加工處理是系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的重要環(huán)節(jié),直接關(guān)系著作為再生資源的數(shù)量、質(zhì)量和價(jià)值.同時(shí),廢棄物的資源管理、計(jì)劃管理、信息管理、運(yùn)作管理也是系統(tǒng)轉(zhuǎn)換中必不可少的內(nèi)容.社會(huì)的發(fā)展,鋼鐵工業(yè)水平,科技進(jìn)步與人員素質(zhì),資源能源現(xiàn)狀對(duì)回收系統(tǒng)起著環(huán)境制約的作用,圖1為鋼鐵企業(yè)廢棄物回收利用模式.

2冶金工業(yè)中清潔生產(chǎn)技術(shù)

2.1建立冶金協(xié)同優(yōu)化體系

1歷史回顧

自動(dòng)化硬件技術(shù)仍然以國(guó)外產(chǎn)品為主的局面尚未被打破，但是自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用軟件的發(fā)展開(kāi)始取得了實(shí)質(zhì)性突破。以冶金工業(yè)為例，一些核心控制軟件技術(shù)已經(jīng)打破國(guó)外封鎖，自主開(kāi)發(fā)出了一批具有世界領(lǐng)先水平的核心控制軟件。如自動(dòng)化煉鋼技術(shù)、高爐專家系統(tǒng)、冶金企業(yè)能源管理系統(tǒng)等，其核心算法、主要解法、控制思想、知識(shí)法則等，都是由我國(guó)技術(shù)人員自主創(chuàng)新研制成功。事實(shí)證明，在自動(dòng)化核心技術(shù)方面，單靠引進(jìn)是不成功的，也是模仿不來(lái)的，只有自主創(chuàng)新，才是最正確的道路。大型自動(dòng)化系統(tǒng)的集成與創(chuàng)新，要以自主技術(shù)與產(chǎn)品為核心，雖然還沒(méi)有取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，但已經(jīng)取得了階段性成果，如自動(dòng)化煉鋼技術(shù)的成功開(kāi)發(fā)并應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際，就是最好的案例。在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)控制、系統(tǒng)仿真、局部閉環(huán)控制等方面，特別是隨著總線技術(shù)、嵌入式技術(shù)等方面的推廣應(yīng)用，取得的成績(jī)是比較明顯的。自動(dòng)化技術(shù)在冶金生產(chǎn)流程中已經(jīng)成為生產(chǎn)工藝中重要的組成部分。同時(shí)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用在冶金工業(yè)生產(chǎn)工藝文件編制、工藝流程優(yōu)化、操作手冊(cè)的制定等各個(gè)方面發(fā)揮的作用越來(lái)越大。

2存在的問(wèn)題

我國(guó)自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展在經(jīng)歷了PLC(ProgrammableLogicController，可編程控制器)、DCS(DistributedControlSystem，分散性控制器)、FCS(FieldbusControlSystem，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng))、PAC(ProgrammableAutomationController，開(kāi)放式自動(dòng)化)等幾個(gè)階段后，現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入大規(guī)模采用數(shù)學(xué)模型、實(shí)現(xiàn)智能控制的新時(shí)期。我國(guó)自動(dòng)化信息技術(shù)的應(yīng)用，雖然取得了階段性成果，但和國(guó)際領(lǐng)先水平相比，還存在一定距離。要實(shí)現(xiàn)真正意義上的兩化融合，還有許多路要走。

（1）我國(guó)自動(dòng)化硬件技術(shù)市場(chǎng)，目前國(guó)外的產(chǎn)品與技術(shù)依然占主要地位，縮小這一差距，還要靠我國(guó)硬件生產(chǎn)廠家的努力。

（2）目前許多自動(dòng)化控制系統(tǒng)還處于開(kāi)環(huán)控制，在局部環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)控制，這從客觀上影響了自動(dòng)化系統(tǒng)效果的發(fā)揮。

（3）以自主創(chuàng)新的產(chǎn)品與技術(shù)為核心實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化系統(tǒng)的集成與創(chuàng)新還有許多工作要做，如與自動(dòng)化控制系統(tǒng)相關(guān)的儀表、傳動(dòng)等專業(yè)的技術(shù)水平，也有可能影響到自動(dòng)化系統(tǒng)的集成與創(chuàng)新工作。

1高效的組織方案

1.1增強(qiáng)運(yùn)營(yíng)的均衡性能

眾所周知，金屬的冶煉是要在專用的熔爐里面進(jìn)行的。一般來(lái)說(shuō)，不同的冶金爐往往功效比較單一，這就使得在冶金的生產(chǎn)線上需要大量的煉金爐。而且冶金爐的體積比較大，不僅會(huì)占用更大的存放面積，而且在建造過(guò)程中還需要消耗大量的原材料。有色金屬對(duì)煉金爐有著更高的需求，因?yàn)榻饘傩枰芨叩臏囟葋?lái)完成變色反應(yīng)。這種金屬爐主要由較重和較輕的兩種材料組成，前者的主要功能是承受重量，后者的主要功能是保持溫度的穩(wěn)定。金屬的冶煉往往需要上千攝氏度的高溫，這將會(huì)產(chǎn)生很大的能源消耗。冶金行業(yè)中掌握生產(chǎn)合同的部門產(chǎn)品決定著生產(chǎn)成本的高低，并且和企業(yè)的能源消耗有著莫大的關(guān)系。為了維持企業(yè)生產(chǎn)合同的均衡性，經(jīng)過(guò)探討，我們提出了以下幾條整改措施：根據(jù)各合約中產(chǎn)品的特性，需求量和生產(chǎn)時(shí)限，合理地安排生產(chǎn)時(shí)間，讓相近的產(chǎn)品一起生產(chǎn)；企業(yè)應(yīng)該及時(shí)檢測(cè)各儀器設(shè)備的運(yùn)行狀況，合理安排各儀器的使用周期，維護(hù)設(shè)備的生產(chǎn)性能；要制定合理的生產(chǎn)方案，提高生產(chǎn)的效率。

1.2降低輔助性材料的能耗

企業(yè)在從事煉金生產(chǎn)之前，應(yīng)該明確各個(gè)環(huán)節(jié)輔助性材料的消耗情況，統(tǒng)計(jì)輔助煉金材料的消耗量，制定最適的生產(chǎn)方案，節(jié)約成本，降低輔助性材料的消耗。企業(yè)想要從輔助性材料著手降低消耗，需要做到以下幾點(diǎn)：要對(duì)需要生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行細(xì)致的劃分，并保證材料的功能完好；冶金企業(yè)應(yīng)該制定周密的采購(gòu)方案，減少采購(gòu)物品的運(yùn)輸成本。

2提高生產(chǎn)技術(shù)

2.1提高保溫技術(shù)

一、高爐熱風(fēng)爐余熱回收

煉鐵高爐的熱風(fēng)爐是蓄熱式爐型，在蓄熱過(guò)程中排放出的煙氣溫度有時(shí)可高達(dá)400℃，用這部分煙氣去加熱燃燒所需的助燃空氣，不僅可以節(jié)省燃料，更重要的是可提高蓄熱爐的爐頂溫度，從而可使入煉鐵爐的熱風(fēng)溫度升高，熱風(fēng)溫度升高可使煉鐵焦比下降，一般情況下，溫度在1000℃以上的熱風(fēng)每提高100℃，每t鐵所耗焦炭可節(jié)約15kg。我國(guó)第一臺(tái)高爐熱風(fēng)爐熱管空氣預(yù)熱器于1982年在馬鞍山第一煉鐵廠正式投用。使用后效果顯著，燃料煤氣耗量減少了4%，另由于使用熱管空氣預(yù)熱器后入爐熱風(fēng)溫度升高，結(jié)果使每t鐵的焦炭耗量減少了10kg，當(dāng)年即可收回全部投資。

經(jīng)過(guò)近10年的發(fā)展，至20世紀(jì)90年代，此技術(shù)已趨于完善，目前國(guó)內(nèi)許多大型鋼鐵企業(yè)都采用了這一技術(shù)，最大換熱量已達(dá)20000kW，由于容量大，且多為雙預(yù)熱(同時(shí)預(yù)熱空氣和煤氣)，因之都采用分離式的熱管空氣預(yù)熱器。圖為某鋼鐵公司高爐熱風(fēng)爐余熱回收的流程及其參數(shù)。從熱風(fēng)爐排出的煙氣（250℃）通過(guò)分離式熱管換熱器的加熱段降至145℃，由煙囪排入大氣。分離式熱管換熱器的冷卻段由兩部分組成，一部分加熱助燃空氣，另一部分則加熱燃料煤氣，這種雙預(yù)熱系統(tǒng)使燃料煤氣和助燃空氣同時(shí)被加熱到130℃以上入爐燃燒，大大提高了燃燒效率。

運(yùn)行表明：該爐的熱風(fēng)溫度比過(guò)去不采用此項(xiàng)技術(shù)前的熱風(fēng)溫度提高了42.4℃，這樣使每t鐵的焦炭耗量節(jié)約了6.36kg。1993年6月份，該高爐產(chǎn)鐵184787t，共節(jié)約焦炭1175t。約合人民幣43萬(wàn)元/月，同時(shí)煤氣的消耗量也有所下降，按熱值計(jì)節(jié)約8648.3kg/月，約合人民幣10.2萬(wàn)元/月。

二、燒結(jié)機(jī)的余熱回收

冶金燒結(jié)工序能耗較高，約占鋼鐵冶金總能耗的10%~12%，根據(jù)冶金行業(yè)對(duì)部分燒結(jié)廠的熱平衡測(cè)定，一般燒結(jié)廠的總能耗達(dá)250~300GJ/t，燒結(jié)熱效率僅50%左右，余熱量很大。如何合理有效地開(kāi)發(fā)和利用燒結(jié)礦余熱，一直是國(guó)內(nèi)外燒結(jié)工作者所關(guān)注的課題。

經(jīng)過(guò)十多年的不斷研制與推廣，從24~300m2的燒結(jié)機(jī)，回收的余熱可產(chǎn)生0.5~1.6MPa的蒸汽3~20t/h，所產(chǎn)生的蒸汽可直接用于拌料，使給料溫度大大提高，從而提高產(chǎn)率4~5%，并使每噸的動(dòng)力消耗下降0.5kW•h。經(jīng)測(cè)定計(jì)算一臺(tái)75m2的燒結(jié)機(jī)回收此項(xiàng)余熱的經(jīng)濟(jì)效果可達(dá)70萬(wàn)元／年。一般情況下設(shè)備投資在8個(gè)月可以回收，系統(tǒng)全部投資回收不超過(guò)14個(gè)月。

1PLC的選型

PLC選型方式靈活，根據(jù)控制對(duì)象和控制任務(wù)的不同，我們可以選擇不同型號(hào)的PLC及其模板類型和數(shù)量。首先我們根據(jù)具體的控制任務(wù)決定出需要采集和控制的點(diǎn)數(shù)，即DI/DO點(diǎn)數(shù)和AI/AO點(diǎn)數(shù)，然后像搭積木一樣搭出所需PLC的模板配置及其模板的數(shù)量。一般來(lái)說(shuō)：點(diǎn)數(shù)在100點(diǎn)以下，選用S7-200系列；點(diǎn)數(shù)在1000點(diǎn)以下，選用S7-300系列；點(diǎn)數(shù)在1000點(diǎn)以上，選用S7-400系列；模板的數(shù)量等于點(diǎn)數(shù)除以單個(gè)模板的通道數(shù)。因此唐鋼冷軋廠———鍍鋅生產(chǎn)線所采用的PLC就是S7-400系列。

2西門子PLC的連接方式

西門子PLC的連接方式主要有以下2種：（1）下位連接，即PLC與遠(yuǎn)程單元的連接，就是主站與從站單元的連接。西門子PLC可以通過(guò)PROFIBUS-DP通訊方式與ET200系列遠(yuǎn)程站構(gòu)成分布式自動(dòng)化系統(tǒng)，方便的實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)自動(dòng)化。PROFIBUS-DP通訊數(shù)據(jù)傳輸率最大為12Mbit/s，從I/O傳送信號(hào)到PLC控制器只需短至毫秒級(jí)的時(shí)間，確保了從單元層到現(xiàn)場(chǎng)層的集成通信。這種連接使現(xiàn)場(chǎng)只有一根總線，徹底避免了多電纜硬線連接容易造成的故障，簡(jiǎn)化了施工與維護(hù)。（2）同位連接，即PLC與PLC之間的連接主要是多臺(tái)PLC主站之間連接。多臺(tái)PLC通過(guò)通訊模板連接在一起，在S7網(wǎng)絡(luò)組態(tài)中指定2臺(tái)PLC的伙伴關(guān)系，就產(chǎn)生共同的ID號(hào)，用來(lái)識(shí)別網(wǎng)絡(luò)上構(gòu)成伙伴通信關(guān)系的2臺(tái)PLC，再通過(guò)S7的標(biāo)準(zhǔn)功能FC5（AG-SEND）和（AG-RECV）編程定義數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。如果采用的通訊模板是PROFIBUS網(wǎng)卡，構(gòu)成伙伴通信關(guān)系的2臺(tái)PLC采用FDL協(xié)議；如果采用的通訊模板是工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)卡，構(gòu)成伙伴通信關(guān)系的兩臺(tái)PLC采用ISO協(xié)議。

3INTOUCH操作站

上位監(jiān)控軟件INTOUCH是西門子公司推出組態(tài)軟件平臺(tái)，它可用于自動(dòng)化領(lǐng)域中所有的操作員控制和監(jiān)控任務(wù)。INTOUCH使用方便功能強(qiáng)大，使用INTOUCH組態(tài)軟件可開(kāi)發(fā)出較強(qiáng)的組合畫面。以下是INTOUCH組態(tài)軟件所具備的一些功能：（1）顯示功能：用圖形實(shí)時(shí)地顯示生產(chǎn)線上各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行情況，動(dòng)態(tài)顯示生產(chǎn)工藝流程；動(dòng)態(tài)顯示模擬量信號(hào)、開(kāi)關(guān)量信號(hào)、各種累計(jì)信號(hào)的數(shù)值，通過(guò)按鈕、開(kāi)關(guān)、信號(hào)燈、顏色、百分比、填充等手段實(shí)時(shí)生動(dòng)地表達(dá)出來(lái)。（2）數(shù)據(jù)管理：能夠建立和產(chǎn)生數(shù)據(jù)庫(kù)，操作信息庫(kù)，故障信息庫(kù)。（3）數(shù)據(jù)處理：在INTOUCH的曲線跟蹤功能中，它既可以顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，也可查詢歷史數(shù)據(jù)。（4）報(bào)警功能：當(dāng)某一模擬量（如溫度，壓力，流量等）超出給定范圍或某一開(kāi)關(guān)量（如電機(jī)啟停，閥門開(kāi)關(guān)等）發(fā)生變位時(shí)，根據(jù)不同的需要發(fā)出不同等級(jí)的報(bào)警。（5）報(bào)表功能：即時(shí)報(bào)表，日?qǐng)?bào)表，月報(bào)表，年報(bào)表。（6）安全功能：按不同的操作級(jí)別分別加密，不同級(jí)別的操作員操作權(quán)限不同。（7）打印功能：可以實(shí)現(xiàn)報(bào)表和圖形的打印，以及各種報(bào)警的實(shí)時(shí)打印。（8）INTOUCH操作站硬件基礎(chǔ)是工控機(jī)和工業(yè)網(wǎng)卡，軟件構(gòu)成為WIN98/NT/2000系統(tǒng)。

4西門子工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)