智能自動化在金屬冶煉中的重要應用

楊文靜

（河鋼集團承鋼公司自動化中心，河北 承德 067000）

智能自動化是一種不需要人工參與就能驅動智能機器或系統(tǒng)，來施行運轉的新型技術[1]。自動化是由美國機械工程師D.S哈德在1946年率先提出的一個新型名詞。如今有關自動化的技術已廣泛應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療和軍事等領域。其中在現(xiàn)代工業(yè)領域中的應用最為顯著。從最初的機械自動化，發(fā)展到電氣自動化，再之后是信息自動化和當下最為流行的智能自動化新技術。智能自動化技術主要應用于冶金工業(yè)中，是提高冶金工業(yè)經(jīng)濟效益、減輕工人勞動強度和降低有害物質排放的最有效途徑，也是實現(xiàn)冶金自動化的唯一途徑。

1 智能自動化技術在金屬冶煉中的重要應用

1.1 智能自動化技術在金屬冶煉溫度調節(jié)中的重要應用

所謂的金屬冶煉工藝就是根據(jù)相關金屬的特有沸點，將所需的金屬從合金中提取出來的方法[2]。金屬冶煉的工作流程為合金～氣化～冷卻～純金屬，其中對溫度的合理控制是金屬冶煉技術成功的關鍵。與人工溫度調節(jié)技術對比，智能自動化技術不但減少了大量的人為不穩(wěn)定因素，而且在降低了人力成本的同時，還保證了施工的安全性，所以用智能自動化技術來取代人工操作是最科學化的發(fā)展趨勢。智能自動化技術起源于機械自動化，是傳統(tǒng)機械自動化與現(xiàn)代電子信息設備相融合的新型技術，其應用于金屬冶煉溫度調節(jié)中的基礎設備為：配套的溫度傳感器設備和溫度調節(jié)設備；其中溫度調節(jié)設備由集中供熱管、冷凍水泵、冷卻塔和控制中心組成。溫度傳感器可以精確的感知內部的溫度，然后通過溫度調節(jié)設備進行加熱或制冷的操作，從而調節(jié)到所需的溫度。溫度調節(jié)設備中冷卻塔的主要功能為：在發(fā)生故障且需要緊急打開操作間的時候，為了保證操作人員的安全而進行緊急降溫的工具器，其主要目的為了更好的控制智能自動化設備開啟和閉合，從而避免了沒必要的人力和物力的消耗。溫度調節(jié)中控制中心的主要用途為：在指定的操作間內，根據(jù)傳感器提供的信息，來指令供熱管或冷凍水泵進行運轉，進而調節(jié)到所需的溫度?？刂浦行脑诮邮芰藗鞲衅鞯臏囟刃盘柡?，進行操作間內溫度變化的數(shù)據(jù)處理工作。數(shù)據(jù)處理中首先建立開啟和關閉時的控制群Ot和來Bt接受數(shù)據(jù)，其公式如下所示：

式中：t為操作所需的時間；Ot為在時間內開啟的控制群；Bt為在t 時間內關閉的控制群；n1和n2分別為控制群其內所包含終端系數(shù)；

在根據(jù)控制群處理過的數(shù)據(jù)計算出需要的總熱量其公式如下所示：

式中：Q為總熱量；Qsolar為太陽輻射；為人體所能適宜的熱度；Qrtq為人體所能承受的最大熱度；Qzm為設備照過程中的產(chǎn)熱；Qsb為設備得到的熱量；Qhvac為操作工作中損耗的熱量。

基于以上各式得到了所需處理的熱量，然后控制中心利用供熱管和冷凍水泵共同作用來完成溫度的調節(jié)。通過智能自動化技術來調節(jié)金屬冶煉中的所需溫度的方法，不但有效的降低了金屬冶煉過程中設備的耗熱量，而且可以準確的把握設備的開關時間，并且保證了開蓋時操作人員的安全問題。

1.2 智能自動化技術在有毒物質排放環(huán)節(jié)中的重要應用

在金屬冶煉行業(yè)中，有毒金屬汞的排放量已在目前全球所有的有毒金屬汞排放量中占有最大的百分比，約為23.85%。且隨著金屬產(chǎn)量的不斷增長，金屬冶煉行業(yè)中有毒金屬汞的排放量正以每年1.5%的速度遞增，所以針對冶煉金屬中有毒物質排放的處理工作，正是當下的研究重點。利用智能自動化技術來處理有毒物質的排放環(huán)節(jié)，可以有效減少汞的排放量，其主要應用方法如下：利用智能自動化技術，制作出自動化沸騰鍋設備，并應用該設備作為金屬冶煉的操作場所。在自動化沸騰鍋中，可以保證煙氣量的穩(wěn)定性，大約可減少5.5%～10.5%的SO2煙氣排放到大氣中。將收集到的SO2煙氣加熱，最終制成強硫酸，然后利用強硫酸來處理工業(yè)中額外產(chǎn)生的有毒金屬汞。汞是唯一的液體金屬、沒有固定的形狀、不溶于一般的酸和堿并且極易揮發(fā)。所以想要固定汞，就必須采用同樣為液體的強酸或強堿溶液，與汞進行充分的反應，進而減少汞的工業(yè)排放量。并且此方法可以同時減少大氣污染物的SO2煙氣的排放量，這樣不但處理了汞的排放量，而且也為SO2尾氣的處理找到了新途徑，一舉兩得。該設備采用自動化技術來取代人力的控制，進而在完全密封的條件下保證了金屬冶煉工藝的穩(wěn)步進行。利用智能自動化技術不但能有效降低有毒氣體的排放，而且避免了人工操作時發(fā)生有毒氣體中毒的危險，讓操作人員徹底的擺脫了可能的危險性。

2 結語

本文引入了智能自動化技術，應用到金屬冶煉工藝中，通過分析其在溫度環(huán)節(jié)和氣體排放的重要應用價值，來重點介紹智能自動化在金屬冶煉中的重要應用。金屬冶煉是當下在火熱進行中的現(xiàn)代化新型產(chǎn)業(yè)，傳統(tǒng)的冶煉技術，不僅消耗的成本高，而且污染極其嚴重。智能自動化技術在降低成本和減少污染方面都有顯著的功效，所以應當大力的應用到金屬冶煉的工作流程中，從而造福人類。