冶金过程系统优化


对某冶金全流程提供全面了解和选择,确定关键性参数的方法,它是以冶金过程单元模化和系统模化工作为基础的(见冶金过程计算机模拟)。

冶金过程一般是高温、多相的复杂过程,尤其是处理复杂矿石综合回收各种有用金属,以及近年来兴起的冶金、能源综合开发体系。计算机系统优化工作将有助于这类新过程的开发、旧流程的改造,以实现最优设计和最优控制。

冶金过程系统优化可分为两方面:系统的最优设计与系统的最优控制。

系统最优控制解决的问题是:保证设计中所确定的操作条件得以正确地最佳地实现。最优控制可以是一个具体的体系,如反应器、塔群;也可以是一个大系统,例如整个联合企业的一个综合问题。例如在瑞典布利登(Boliden)有个冶炼铜、铅、锌联合企业,由于有一个重要约束条件,即不允许SO2排放至大气,所以有一个全企业内各厂SO2产生情况与回收情况动态控制模型,据此,计算机安排各厂最佳的允许生产量。

系统最优设某一单一目标或多因素复合目标函数(通常反映经济性如利润、成本、产率等)为最小(或最大),则此项设计就称为最优化设计。

计解决的问题可以是大系统的最优安排、组合,也可以是针对某子系统按生产的要求确定其装置及系统的结构,原料配比和操作条件。如果在设计中考虑了满足各项约束条件下使得预先选定的单目标和多目标优化如果所要追求的是一个目标(例如成本)的函数则为单目标优化问题;如果包括许多因素,则为多目标优化。在多目标优化过程中,可根据对每一目标的重要性进行加权处理。例如为开发复杂共生矿综合利用新流程时,需进行全系统详细的物料平衡、热平衡分析计算以确定各个关键性工艺参数,从而对现行的和正在研究的几种流程进行技术经济分析,最后选择最优方案。在此是以全流程的总利润、投资、能耗、各种金属收得率等因素为多目标进行优化。

复杂系统的最优化冶金过程由于其复杂性往往按过程特点又可分为复杂系统的最优化(如复杂矿综合利用流程分析),多级串联系统的最优化(如稀土混合物的萃取分离),连续系统的最优化(如高炉冶炼、流态化还原铁矿石)等三大类。

解决复杂系统的最优化问题十分困难,常常需采用适当的分解方法将这类复杂系统简化处理,先将整个系统分解成若干个子系统,在逐一对其进行最优化的基础上加以协调,使之逐步逼近整个系统的最优解。合理的分解乃是关键的一步。


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95919000:2017-12-12 01:04:57