数字转型秘籍|冶炼工艺中的智慧优化

上海海越赛尔自动化科技有限公司：侯杰帅

摘要

某铜业公司采用“双闪”冶炼工艺，对原矿石进行闪速熔炼和闪速吹炼等多重复杂工艺加工，最终获取铜系列产品及阳极泥冶炼副产品。随着生产工艺的逐步完善，铜冶炼生产如何通过提高生产过程中数据分析的能力从而提高工艺优化的能力，达到提高生产力的最终目标？GE数字小编以本篇为你揭秘它的转型之路。

关键词：双闪、冶炼、Proficy Plant Applications、Proficy Historian

客户现状

客户目前主要采用“双闪”技术对铜矿进行加工，所谓“双闪”主要指的是闪速熔炼和闪速吹炼工艺，“双闪”工艺在铜冶炼行业已经投产许多年，闪速熔炼工艺利用炉料的巨大比表面，讲深度脱水后的铜精矿和富氧空气通过精矿喷嘴高速喷入反应塔内进行混合，在高温作用下分离成炉渣和冰铜两层，闪速熔炼工艺中精矿对炉衬侵蚀小，熔炼过程烟气量小，烟气湿度低，熔炼过程可以自然，燃料适应性强，从而提高操作运行的平稳性，在能耗和环保方面都有明显优势。闪速吹炼工艺在环保和提高生产效率方面有许多优势，主要是吹炼过程强化，产出的烟气量小且恒定，SO2浓度搞，烟气处理设备体积小，系统密闭降低污染，炉体寿命长等有点。

“双闪”工艺经过十多年的发展和完善，已经成为稳定可靠的铜冶炼技术，因而在生产过程中直接通过提高冶炼工艺来提高生产力的过程比较困难，但是提高企业的生产力确实当前企业面临的一个重大难题。

主要目标

经现场调研及关键用户需求访谈，本系统设定了如下目标：

1、实现车间透明化管理，管理人员远程（比如在办公室内）就可方便查看车间生产情况，比如车间生产进度，车间生产异常（如生产停线），设备运行状态信息（如是否故障）等，使管理人员不下车间，也能掌握第一手的生产现场信息。

2、设备管理信息化，提高设备运行的保障能力，通过设备运行状态信息的实时采集和统计分析，及时帮助相关人员进行故障预警和故障原因分析，减少设备故障停机时间，提高单班产量。

3、实现从阳极板材料件上线，到生产各工艺过程的质量管理，直到成品检测，采集质量缺陷信息，并将纸质的质量记录档案电子化管理，方便后期查询，实现质量监控，防止不合格品流转到下工序，提升产品质量。建立质量追溯管理平台，可以按阳极板生产批次，正反向查询关键质量缺陷，以追查质量问题的最终责任方，同时实现重点管控部位在线质量数据监测、记录和报警。

4、工艺配方管理，支持在线编辑配方、配方多版本管理，设置生产产品的工艺参数，同一个配方可以绑定多个产品，配方执行权限审核与发布。在执行生产任务时，系统自动调取配方工艺，防止人为输入错误，减少设备质量停机时间，提高单班产量。

解决方案

1、在通过对各个车间走访交流，发现虽然当前双闪的生产工艺无法快速优化，但是我们可以在生产过程中，根据现场生产过程数据优化生产流程和优化人员配置来提高生产力。在电解车间可以通过跟踪阳极板整个工艺路径数据优化生产过程，记录生产数据，实现车间透明化管理提高人员利用率，设备信息化管理提高设备运行保障能力，材料系统化配比提高工艺质量，工艺配方统筹管理调高单班产量。

2、经过多次方案讨论，采用GE数字集团的Proficy软件工具套装，通过自动监测设备传感器来提高效率，同时确保每天都在收集的大量数据中出现的问题不被忽略。工程师可以被告知潜在的问题，从而可以确定问题优先级，并集中努力处理那些他们能产生重大影响的问题，而不是试图在这些巨大的数据库中搜索可操作的数据。

系统架构

平台介绍

通过IGS驱动程序采集现场设备的生产状态和过程数据，通过图形化界面进行实时监控，并提示报警信息。显示系统相关数据，以及通过实时运算，实时显示设备当前OEE。

IGS收集的设备生产数据通过Historian Collector采集并发送，在实时历史数据库Proficy Historian中存储以供历史趋势分析，形成实时历史数据仓库。Historian将高速采集所有生产过程数据，以螺旋门技术的高效数据压缩功能完成数据压缩。

在实时历史数据库Historian收集好的生产数据将根据预先设置好的规则对应用服务器中的各种生产、效率、质量等模型进行触发以完成各种应用。

Proficy Plant Applications将是整个系统的核心，它是架构于关系型数据库上的Proficy MES平台。在智能制造系统的配置和开发过程中，将配置和现场生产事件，效率事件，质量管理事件，生产跟踪等相对应的模型，并将相应模型的触发条件和实时历史数据库中数据点相对应，完成触发条件的配置。

智能制造系统的应用分析将提供客户端查询和分析，智能制造应用服务器还需要将相关数据整合到相关数据库内，供给报表管理系统查询分析。

总结

通过建立数字化、智慧化系统，借助GE的软件平台以及结合实施经验的解决方案既可以帮助电解车间实现工厂作业最大程度的可视化，最大限度地减少计划外停机和产品质量缺陷，同时优化工作流程和工艺参数管理分析。

参考文献

【1】彭容秋.铜冶金[M].长沙：中南大学出版社，2004:7-8.

【2】姚素平.”双闪”铜冶炼工艺在环保、节能和资源利用方面的优势[C]

//第五届全国闪速熔炼技术研讨会文集.2006:1-4.

【3】周松林.铜闪速熔炼和闪速吹炼工艺及应用[C]//全国同镍钴生产工艺、技术及装备研讨会论文集，2009:1-9.