电熔镁砂是一种重要的耐火材料,广泛用于冶金、化学、航天等工业,电熔镁炉是其主要的生产设备,现阶段电熔镁炉的运行主要依靠工人经验来指导,对电熔镁炉内部各种复杂的物理化学现象还不甚了解,存在能耗高,产率低,控制方法落后,自动化水平偏低等问题。对电熔镁砂的生产过程的研究要涉及结晶学、矿物学、传热学等学科,涉及数据采集、电气分析、控制系统设计等理论,单从某一学科或某一理论出发不能良好的解决电熔镁炉中存在的问题。本文从传热学中热传导理论出发,求解了电熔镁炉三维非稳态温度场。并将控制理论中的粒子群优化算法与温度场模型结合在一起,对电熔镁炉运行过程最主要的输入变量—电流,进行优化。在温度场的求解过程中,首先提出内热源模型假设,然后采用有限差分法推导了电熔镁炉导热微分方程边界条件离散化格式,用于温度场的计算机求解,最后研究了适合计算机求解的直角坐标系下圆柱体三维温度场的27种类型的边界点计算方法。同时研究了导热微分方程中一个重要参数导热系数对温度场求解过程的影响,并用MATLAB对温度场进行仿真,实现了电熔镁炉三维非稳态温度场的可视化。将粒子群优化算法应用于电熔镁炉输入电流的优化问题上,分析了电熔镁砂品位与最高熔炼温度之间的联系,提出了基于电熔镁炉温度场数值解的单位能耗函数和指标分解函数。以安全生产电流为约束条件,用粒子群算法对电熔镁炉熔炼电流进行优化求解。仿真结果证明新的电流调节方案单位能耗更低,生产效益更高。