铜冶炼全流程系统节能与降成本的关键在于冰铜品位的优化控制。合理控制冶炼冰铜品位是保证生产过程物质、能源资源合理分配与优化调度,提高各工序金属回收率,进一步降低系统闭环耗散,降低企业物质与能源成本,提升企业核心竞争力的重要手段。通过铜冶炼企业物流、能流、价值流协同优化研究,获得当前冶炼条件下的最优冰铜品位,优化调控艾萨炉、转炉、阳极炉的配料,对减低铜冶炼全流程冶炼费用,节能降耗具有重要的理论意义和应用价值。首先,分析了铜火法冶炼的生产与工艺特点,并剖析了铜火法冶炼中物质流、能量流与价值流的协同作用,在此基础上,构建了艾萨炉、转炉、阳极炉冶炼过程物料平衡、热平衡机理模型、冶炼成本统计模型;然后,在考虑各生产单元之间互相约束基础上,以各炉冶炼成本最低为目标函数,构建铜火法冶炼流程冰铜品位优化控制模型,来探寻当前冶炼工况下优化的冰铜品位。在模型求解中,设计了一种分段实数编码的改进遗传算法来求解冰铜品位优化控制模型。模型计算结果与生产实际数据对比实验结果表明:模型和算法是科学有效的,并获得最优冶炼冰铜品位为55.6%,对应最低冶炼成本为2030.36元/吨阳极铜。在建立冰铜品位优化控制模型的基础上,利用BP神经网络的良好预测性能,考虑各类冰铜品位影响因素,基于MATLAB建立冰铜品位BP神经网络预测模型,结合冰铜品位最优值对艾萨炉以及其它各炉进行优化配料、优化供风/氧。通过遗传算法优化网络的权值、阈值,分析结果表明,经过遗传算法优化后的冰铜品位BP神经网络预测模型预测性能更优,平均绝对误差降低到0.51%以内。最后,在模型基础上利用Java编程语言设计开发了铜冶炼三流模型耦合系统用于指导生产运行。应用结果表明,系统具备良好稳定性,能在20秒内获得不同入炉物料条件下的最优冰铜品位,并制定艾萨炉、转炉、阳极炉的最佳物料与能源资源合理分配方案,指导和优化铜冶炼生产。