Metcal软件在火法处理铜烟尘浸出渣中的应用

（长沙有色冶金设计研究院有限公司，湖南 长沙 410000）

MetCal采用全新的流程计算软件开发理念，将冶金过程工艺流程图和冶金过程计算流程图融为一体，具有功能强大，过程直观、通用性强、操作简便灵活、运算速度快等众多优点。基于MetCal平台，可快速构建质量平衡、热平衡和化学平衡单元过程数学模型，积木式搭建流程优化设计或在线控制应用系统。

本文以我国南方某厂火法处理铜烟尘浸出渣为例，借助METCAL软件构造了富氧还原熔炼工艺过程模拟，以期得到还原熔炼过程中金属物相平衡和热量平衡，为冶炼工艺设计提供了数据支撑。

1 工艺介绍

铜冶炼烟尘中含有大量的铜、铅、锌、锡、铋、砷等有价金属，湿法酸浸可以把大部分的铜、锌、砷等元素浸出加以回收；浸出后产出的浸出渣主要含有铅、铋、锡等有价金属，又称铅铋渣，主要以硫酸盐的形式存在，铅铋渣经过制团、自然干燥后送鼓风炉富氧还原熔炼，产出的铅铋合金既可以作为产品出售，又可以进一步精炼为电铅和精铋[1，2]。本项目即采用此工艺生产铅铋合金。

2 模型建立

工艺流程模型建立必须选择正确的操作单元进行工艺流程组态，并调试模型中的参数使其预期结果尽量趋近于实际的生产数据，这样才能够保证模型的正确性[3]。

首先结合项目既定的工艺路线及工艺技术条件，根据原辅材料的元素成分、物相分析、处理量等工艺控制参数分别建立独立的物料单元，并确定作业方式和周期，图1即为以铅铋渣为模型建立的操作单元。设定好原料组成后，通过对产物组成中每种产物的物相、形态、温度等状态进行设定，建立鼓风炉还原熔炼计算单元，将计算好的物料单元通过物质流线导入鼓风炉还原熔炼计算单元，设定元素在产物中的分配比例，再在自定义约束中对控制变量进行约束，如图2所示，接着启用热平衡计算并设定好热平衡参数，如果某个冶金单元有返料，可通过返料线快速实现返料迭代计算，各单元间通过物质流线的连接实现物料相关信息由上至下传递，从而逐步建立起全流程的冶炼工艺计算模型。

如图3是用Metcal软件建立的工艺流程模型，主要包括投入、产出物料和操作单元等。

3 计算及结果分析

Metcal可以通过全流程导出设置，对全流程各冶金单元计算结果进行输出（以excel表格形式导出）。单元和全流程计算结果包括投入产出物料平衡表、元素质量百分含量表、元素质量平衡表、元素分配表、投入产出组分表、热平衡表、流程图等信息[4]。设置相关计算参数，调试通过后，部分计算结果与实际生产参数对比见表。

表1 Metcal计算模型与实际生产参数对比

4 结语

（1）Metcal软件拥有齐全的冶金工艺模块以及强大的逻辑控制系统，可以进行多元素辅助计算，运算结果详尽准确，与传统的Excel计算相比，可实现流程工业计算和设计的模块化、规范化、准确化和高效化，使工艺设计更加合理和准确，为物料平衡及热平衡计算提供了可靠的基础。

图1 单元数学模型

图2 自定义约束模型

图3 基于Metcal富氧还原熔炼处理铜烟尘浸出渣工艺流程模型

（2）通过构建基于Metcal的鼓风炉富氧还原熔炼模型，探讨了Metcal软件在冶金工艺设计中的应用，所创建的模型与实际生产的契合度较高，对工程项目的实际生产具有指导意义。