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化工原理仿真实验操作说明1 解压（拷贝）CESim.zip文件到D盘根目录下2 安装DOSBox0.74-win32-installer.exe3 运行DOSBox0.74，在光标后输入并回车:mount c d:\CESim↵c:↵4 依次运行仿真程序（示例见后）。
5 通过查看帮助开展实验，保存实验数据并进行处理，查看结果。
6 仿真过程及实验处理结果需截屏(Alt-PrScrn)保存(Ctrl-V)在Word文档中。
7光标后输入并回车退出DOS系统: exit↵####################################################以离心泵为例：1）输入并回车cd c:\01Pump↵2）输入并回车pump↵离心泵性能的测定一. 实验目的:1. 了解离心泵的特性.2. 学习离心泵特性曲线的测定方法.3. 熟悉离心泵操作方法.二. 实验方法:1. 测定离心泵的特性曲线.2. 观察气蚀现象.三. 操作过程:1. 关闭进口阀V2,打开出口阀V3,灌水阀V1.2. 关闭出口阀V3,灌水阀V1.3. 启动水泵.4. 打开进口阀V2至100%.5. 逐步打开进口阀V3.6. 调整天平砝码,使天平平衡.7. 记录数据.8. 重复5~7项记录10组左右数据.9. 调整出口阀V3,使该显示位在100左右.10.逐步关小进口阀V2,打开出口阀V3,且保持该显示位在100左右,直至发生气蚀现象.11.关闭出口阀V3.12.停泵.13.退出.四. 按键的使用:B b 声音取消不取消F f 调节速度加快H h 帮助信息L l 调节速度减慢R r 记录数据W w 记录数据####################################################以流体阻力为例：1）输入并回车cd c:\02Loss↵2）输入并回车loss↵管路阻力的测定一.实验目的:1.学习管路阻力损失(hf),管路摩擦系数(λ), 管材阻力系数(ξ)的测定方法, 并通过实验了解它们的变化规律, 巩固对流体阻力基本理论的认识.2.学习液压计及流量计的用法.二.实验任务:1.测定流体流经直管时的摩擦系数(λ).与雷诺准数Re的关系.2.测定90°标准弯头的阻力系数.三.操作过程:1.关闭进口阀V2,打开出口阀V3,灌水阀V1.2.关闭出口阀V3,灌水阀V1.3.启动水泵.4.打开进口阀.5.打开出口阀.6.打开V4阀,打开V5阀.7.关闭V5阀.8.打开V6,V7阀.9.关闭V7阀.10.逐步打开出口阀V3,并记录数据(10组左右)11.关闭出口阀V3.12.停泵.13.退出.四.按键的使用B b 声音取消不取消F f 调节速度加快H h 帮助信息L l 调节速度减慢R r 记录数据W w 记录数据#################################################### 以传热为例：1）输入并回车cd c:\03Heat2）输入并回车heat帮助信息一、实验目的:1.学习总传热子数及对流传热系数(也称给热系数)的测定方法。
2013年国家级虚拟仿真实验教学中心国家级虚拟仿真实验教学中心入选名单申报学校中心名称学校所属北京大学地球科学虚拟仿真实验教学中心教育部中国人民大学基于大数据文科综合训练虚拟仿真实验教学中心教育部清华大学材料科学与工程虚拟仿真实验教学中心教育部北京交通大学交通运输国家级虚拟仿真实验教学中心教育部北京化工大学化工过程虚拟仿真实验教学中心教育部北京邮电大学电子信息虚拟仿真实验教学中心教育部中国农业大学机械与农业工程虚拟仿真实验教学中心教育部中央美术学院艺术、设计与建筑虚拟仿真实验教学中心教育部华北电力大学电力工业全过程仿真实验教学中心教育部南开大学经济虚拟仿真实验教学中心教育部天津大学化学化工虚拟仿真实验教学中心教育部大连理工大学化学虚拟仿真实验教学中心教育部东北大学机械装备虚拟仿真实验教学中心教育部吉林大学地质资源立体探测虚拟仿真实验教学中心教育部东北师范大学生物学虚拟仿真实验教学中心教育部东北林业大学森林工程虚拟仿真实验教学中心教育部同济大学力学虚拟仿真实验教学中心教育部上海交通大学机电学科虚拟仿真实验教学中心教育部华东理工大学石油和化工过程控制工程虚拟仿真实验教学中心教育部东华大学管理决策虚拟仿真实验教学中心教育部南京大学社会经济环境系统虚拟仿真实验教学中心教育部东南大学机电综合虚拟仿真实验教学中心教育部河海大学力学与水工程虚拟仿真实验教学中心教育部南京农业大学农业生物学虚拟仿真实验教学中心教育部中国药科大学药学虚拟仿真实验教学中心教育部浙江大学化工类虚拟仿真实验中心教育部厦门大学机电类虚拟仿真实验教学中心教育部山东大学医学虚拟仿真实验教学中心教育部武汉大学电力生产过程虚拟仿真实验教学中心教育部武汉理工大学水路交通虚拟仿真实验教学中心教育部华中师范大学心理与行为虚拟实验教学中心教育部中南财经政法大学经济管理行为仿真实验中心教育部湖南大学机械工程虚拟仿真实验教学中心教育部中南大学矿冶工程化学虚拟仿真实验教学中心教育部中山大学医学虚拟仿真实验教学中心教育部华南理工大学机械工程虚拟仿真实验教学中心教育部四川大学华西临床虚拟仿真实验教学中心教育部重庆大学能源与动力电气虚拟仿真实验教学中心教育部西南交通大学交通运输虚拟仿真实验教学中心教育部电子科技大学电子与通信系统虚拟仿真实验教学中心教育部西南大学药学虚拟仿真实验教学中心教育部西南财经大学现代金融虚拟仿真实验教学中心教育部西安交通大学通信与信息系统虚拟仿真实验教学中心教育部西安电子科技大学电子信息与通信虚拟仿真实验教学中心教育部长安大学道路交通运输工程虚拟仿真实验教学中心教育部陕西师范大学化学虚拟仿真实验教学中心教育部兰州大学化学化工虚拟仿真实验教学中心教育部中国石油大学（华东）石油勘探开发工业虚拟仿真实验教学中心教育部中国矿业大学采矿工程虚拟仿真实验教学中心教育部中国地质大学（武汉）矿产资源形成与勘查开发虚拟仿真实验教学中心教育部哈尔滨工业大学市政环境虚拟仿真实验教学中心工信部北京航空航天大学航空科学技术虚拟仿真实验中心工信部北京理工大学武器系统虚拟仿真实验教学中心工信部哈尔滨工程大学核科学与技术虚拟仿真实验教学中心工信部南京理工大学现代制造企业虚拟仿真实验教学中心工信部西北工业大学机械基础与航空制造虚拟仿真实验教学中心工信部中国人民公安大学公安执法虚拟仿真实验教学中心公安部中国人民武装警察部队学院消防虚拟仿真实验教学中心公安部中国科学技术大学物理虚拟仿真实验教学中心中科院大连海事大学海运工程虚拟仿真实验教学中心交通部中国民航大学机务维修工程仿真教学中心民航局北京工商大学经济管理虚拟仿真实验教学中心北京北京工业大学土木工程虚拟仿真实验教学中心北京北京建筑大学建筑全过程虚拟仿真实验教学中心北京北京石油化工学院石化工程仿真教学与实践中心北京天津中医药大学中医学虚拟仿真实验教学中心天津天津工业大学纺织虚拟仿真实验教学中心天津大连交通大学轨道车辆虚拟仿真实验教学中心辽宁长春理工大学计算机信息安全与网络攻防虚拟仿真实验教学中心吉林哈尔滨商业大学现代企业商务运营虚拟仿真实验教学中心黑龙江东北石油大学石油与天然气工程虚拟仿真实验教学中心黑龙江上海中医药大学中医药虚拟仿真实验教学中心上海上海海事大学航海虚拟仿真实验教学中心上海南京邮电大学网络通信与控制虚拟仿真实验教学中心江苏南京师范大学虚拟地理环境实验教学中心江苏南京信息工程大学大气科学与气象信息虚拟仿真实验教学中心江苏常州大学化工虚拟仿真综合实训中心江苏杭州电子科技大学电子信息技术虚拟仿真实验教学中心浙江宁波大学土木工程虚拟仿真实验教学中心浙江浙江工业大学化学化工虚拟仿真实验教学中心浙江浙江理工大学服装设计虚拟仿真实验教学中心浙江福建师范大学生物技术与生物化工虚拟仿真实验教学中心福建福州大学企业经济活动虚拟仿真实验教学中心福建南昌大学力学与工程虚拟仿真实验教学中心江西山东建筑大学建筑工程及装备虚拟仿真实验教学中心山东山东科技大学煤矿安全开采虚拟仿真实验教学中心山东烟台大学工程力学虚拟仿真实验教学中心山东武汉科技大学冶金工业过程虚拟仿真实验教学中心湖北中南林业科技大学森林防火虚拟仿真实验教学中心湖南长沙理工大学电力生产与控制虚拟仿真实验教学中心湖南广东财经大学企业综合运作虚拟仿真实验教学中心广东南方医科大学医学形态学虚拟仿真实验教学中心广东成都医学院医学虚拟仿真实验教学中心四川西南石油大学油气开发虚拟仿真实验教学中心四川贵州财经大学经济管理虚拟仿真实验教学中心贵州重庆科技学院钢铁制造虚拟仿真实验教学中心重庆西北大学文化遗产数字化保护虚拟仿真实验教学中心陕西第三军医大学军事作业医学虚拟仿真实验教学中心解放军国防科学技术大学数理虚拟仿真实验教学中心解放军解放军理工大学通信与电子信息虚拟仿真实验教学中心解放军附件：国家级虚拟仿真实验教学中心入选名单教育部高等教育司2013年12月31日。
第15卷第2期V ol.15No.22024年4月CHUANGXIN YU CHUANGYE JIAOYU Apr. 2024矿物加工虚拟仿真实验教学建设及实践——以中南大学矿业学科为例范晓慧，陈凤，唐鸿鹄，陈许玲(中南大学资源加工与生物工程学院，湖南长沙，410083)[摘要] 针对新时代矿业行业对专业人才的要求，以培养学生全周期工程思维和提高其工程胜任力为目标，采用虚拟仿真的教学手段，突破矿产资源加工过程中高温、高危、高成本等限制，解决传统教学无法开展全流程实验及生产极端工况操作等难题，将科研成果融入实验教学，有机融合数据库技术、虚拟仿真、专家系统、智能算法，让学生通过自主选题、自主探究学习、自主流程设计、自主设备搭建、自主调试运行，设计与资源特性相适应的工艺流程、生产设备及操作参数，实景体验工业生产过程异常工况，使其成为具有实干担当、开拓创新、国际视野和竞争力的矿业卓越人才。
[关键词] 虚拟仿真；矿物加工；实验教学；问题导向；全周期工程[中图分类号] G640 [文献标识码] A [文章编号] 1674-893X(2024)02−0089−07新时期矿产资源安全成为国家重大战略，党的二十大报告中着重指出，“加强重点领域安全能力建设，确保粮食、能源资源、重要产业链供应链安全”。
其中，“矿产资源是经济社会发展的重要物质基础，矿产资源勘查开发事关国计民生和国家安全”[1]。
在国家矿产资源安全和经济高质量可持续发展背景下，随着“碳达峰碳中和”目标、“中国制造2025”战略、“一带一路”倡议等的推进[2−4]，矿业行业正向产业链集成、绿色智能、国际合作共赢的方向发展，对矿业专业人才培养提出了新的要求。
培养具有家国使命感、科技创新力、工程胜任力、国际竞争力的矿业卓越人才，是新时代矿业工程专业人才培养的新目标[5−6]。
中南大学矿业学科是全国A+、国家双一流学科，近五年蝉联“软科世界一流学科”全球第一，在一流学科、一流师资、一流平台、一流成果的支撑下，承担着为党为国培育矿业卓越人才的重任。
东北大学采矿工程国家级虚拟仿真实验教学中心建设与实践作者：顾晓薇，王青，杨天鸿，张春明，胥孝川来源：《教育教学论坛》 2016年第10期顾晓薇，王青，杨天鸿，张春明，胥孝川（东北大学资源与土木工程学院，辽宁沈阳110004）摘要：虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容，是学科专业与信息技术深度融合的产物。
东北大学采矿工程专业为解决采矿工艺优化设计、岩土力学实验、采矿围岩岩体失稳数值仿真模拟等大型复杂实验中物理实验设备昂贵、维护费用高以及采矿现场安全性差等缺点成立综合性虚拟仿真实验教学中心。
关键词：虚拟仿真；实验室建设；采矿工程中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）10-0141-03基金项目：课题研究受到东北大学本科教育教学改革研究项目资助；辽宁省普通高等教育本科教学改革研究项目资助；国家级“十二五”教材规划资助；辽宁省教育厅重点实验室基础研究项目（项目编号：LZ2014020）资助；辽宁省精品资源共享课建设资助作者简介：顾晓薇（1971-），女（汉族），辽宁凤城人，东北大学资源与土木工程学院教授、博士生导师，研究方向：露天开采、矿山生产优化、资源经济研究。
东北大学采矿工程专业，根据学科发展需要及培养卓越性人才的需求，适应教育部开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设要求，从2010年开始建设国家级虚拟仿真实验教学中心。
采矿工程专业的课程应用实践性强、紧密结合生产实际，教学大纲要求学生深刻理解采矿工艺、岩石力学等理论并能够联系实际解释实际工程施工过程中的岩土体失稳、破坏问题及其防护原理。
野外考察和现场实例无疑是弥补这一缺陷的重要内容，但遗憾的是，由于受到现场条件、人力、物力和财力的限制，很难在教学中实际操作。
现场和物理试验虽直观，但由于各学校实验室观测手段、经费等条件的限制，传统的教学内容已经不适应新形势对创新人才能力培养的要求，不能体现时代特色和新的教育观念，缺乏理论联系实际的有效方法。
采矿工程专业虚拟仿真实验教学平台建设发布时间：2022-11-25T07:12:25.022Z 来源：《中国科技信息》2022年8月15期作者：谭善纯[导读] 采矿工程的规模比较大，需要注意的事项比较多，并且在真实的工作环境当中具有一定的危险性，谭善纯龙煤双鸭山矿业公司东荣二矿双鸭山 155100摘要：采矿工程的规模比较大，需要注意的事项比较多，并且在真实的工作环境当中具有一定的危险性，如果学生们缺乏安全意识和丰富的工作经验，容易在采矿工程开展过程中造成一些不必要的麻烦，而且采矿工程专业的学生数量比较多，很难在他们实习过程中做好管理工作，所以一定要在实习期前的教学当中做好准备，尽可能让学生掌握足够的专业知识，在真正投入到工作当中之后不会因为专业水平不达标出现过多的问题。
相关院校一定要做好教学工作，建设一个完善的虚拟仿真实验教学平台，还原采矿工程的现场情况，为学生们提供锻炼的机会。
关键词：采矿工程专业；虚拟仿真实验；教学平台建设；必要性和内容一建设的必要性1.1 确保专业培养目标的需要前面提到，在没有进行专业知识和技能教学的情况下让学生们直接在真实的采矿工程现场进行学习是非常不妥的，学生连最基本的机械设备操作都比较困难，会给整个工程的顺利进行造成不利影响，更重要的是学生没有足够的安全意识以及应对突发情况的处理能力，容易出现安全事故。
而虚拟仿真实验教学平台的建设可以为学生提供一个学习的途径，通过虚拟的场景为学生们演绎采矿工程当中可能发生的真实问题，通过虚拟场景的锻炼让学生们可以逐渐对采矿工程有一个比较全面的了解，借助平时不断的锻炼帮助学生提高专业水平，为之后参与工作做好准备。
1.2 培养创新型专业人才的需要可能大家会比较好奇，虚拟场景当中都是采矿工程过程中会发生的真实事情，那要怎样才能够培养创新性专业人才呢？其实很简单，传统的教学模式下学生只能通过课堂上教师的讲解进行专业知识的学习，但这样具有很大的局限性，课本当中的内容并不能够完全包括采矿工程的所有知识，而教师为了减轻教学压力负担并不会过多的拓展其他内容，也就是说学生的学习内容并不完整。
仿真实训报告(张开)(总10页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--学习报告班级：冶金卓越131 姓名：张开学号： 1246评分：在短短的两天的参观学习中，我们对钢铁冶炼技术有了大概的了解，对其生产工艺流程、生产的方式方法、等有了间接的认识。
经过实习后，自己通过整理各种信息和知识，自己有了较为清晰的条理和思路，对于本次实习的目的和意义也有了一定的深化感受。
非常感谢学校能给予我们这样一个学习的机会，让我对冶金专业有了更加深刻的了解和认识。
烧结仿真实训通过本次仿真实训，我了解到烧结是把含铁矿粉烧结成块矿，作为炼铁原料，烧结是炼铁原料准备的中间步骤。
烧结过程就是根据炼铁的要求，将细粒的含铁原料、熔剂、燃料，进行配料、混匀、制粒、铺料点火、抽风烧结，然后再降温固结，经破碎、筛分、冷却，经整粒后成品矿经皮带输送到炼铁厂，铁厂槽下筛分下返矿，重新参加配矿，混匀，烧结。
烧结生产用的原料种类很多，主要分为三类，第一类是含铁原料，要求铁含量越高越好，有害元素杂质如二氧化硅、硫、磷等越少越好，化学成份要求稳定并且粒度要小；第二类是熔剂，如石灰石、白云石等，用来调整烧结矿碱度；第三类是燃料，如焦粉、无烟煤粉等。
烧结过程简单来说，就是把品位满足要求，但粒度却不满足的精矿与其他辅助原料混合后在烧结机上点火燃烧，重新造块，以满足高炉的要求。
点火器就是使混合料在烧结机上燃烧的关键设备，控制好点火器的温度、负压等，混合料才能成为合格的烧结成品矿。
烧结生产工艺流程一般可分五个部分：原燃料准备系统；配料、混料和布料系统；点火相抽风烧结系统；成品整粒处理系统和抽风除尘及辅助设备等。
实训时我先将烧结用的矿粉，煤粉，熔剂等，按要求进行配比，进行配料计算。
根据原料的价格，化学成分，任务要求，我通过修改约束条件，使基准成本（100kg烧结矿）从114元降到了元，但经多次调整一直未能达到生产标准。
油气地质虚实结合虚拟仿真实验教学项目-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述：本文将介绍油气地质虚实结合虚拟仿真实验教学项目的相关内容。
通过对油气地质概念的简要介绍，探讨虚实结合教学方法的实施方式，以及具体的虚拟仿真实验教学项目的设计与实施过程。
同时，我们还将对教学效果进行评估，并探讨该项目的实践意义和未来发展方向。
通过本文的阐述，读者可以全面了解油气地质虚实结合虚拟仿真实验教学项目的特点、作用和意义，以及对教育教学的推动作用。
1.2 文章结构文章结构部分主要是为了介绍整篇文章的组织结构，让读者对文章内容有一个清晰的整体认识。
本文分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分包括概述、文章结构和目的三个小节，通过引言部分可以让读者明白文章的主题和写作目的。
正文部分包括油气地质概述、虚实结合教学方法和虚拟仿真实验教学项目三个小节，将详细介绍油气地质相关知识以及虚拟仿真实验教学项目的内容和意义。
结论部分包括教学效果评估、实践意义和展望未来三个小节，通过结论部分对本文的主要内容进行总结和展望，以便读者对文章内容有一个清晰的概念。
整体结构紧凑，内容丰富，层次分明，逻辑清晰。
1.3 目的:本文旨在探讨油气地质教学中虚实结合的教学方法，并介绍一种虚拟仿真实验教学项目。
通过对油气地质知识的梳理和教学方法的研究，旨在提高学生对油气地质理论的理解和应用能力。
同时，通过提出虚拟仿真实验教学项目，旨在为学生提供更加直观、生动、真实的学习体验，促进他们的学习兴趣和积极性。
最终的目的是为了提高油气地质教学的质量，培养更多优秀的油气地质人才，满足行业发展的需求。
2.正文2.1 油气地质概述油气地质是石油与天然气资源的产出和利用的科学，在石油工程中扮演着重要的角色。
它研究地球内部岩石圈内的石油与天然气资源的形成、分布规律以及勘探、开发和利用的方法与技术。
油气地质主要涉及地球物理学、地球化学、地质学和地球工程学等学科的交叉研究。
在油气地质的研究中，需要掌握地质构造、矿床地质、沉积学等相关知识，同时还需要掌握地球物理勘探、地球化学勘探、地质钻探等勘探开发技术。
文档密级：普通文档状态：[ ] 草案[√]正式发布[ ]正在修订变更履历山东星科智能科技股份有限公司第2页，共36页目录1. 前言 (4)1.1 文档说明 (5)1.2 文档读者 (5)1.3 术语定义 (5)2. 系统概述 (5)3. 软件概述 (5)4. 系统安装与卸载 (5)4.1 系统要求 (5)4.2 系统安装与卸载 (6)4.2.1 安装过程 (6)4.2.2 系统卸载 (9)5. 系统操作 (10)5.1 电仪操作 (10)5.1.1 说明 (11)5.1.2 系统检查操作 (11)5.1.3 打开风阀操作 (12)5.1.4 调整风氧量操作 (12)5.2 溶剂系统 (14)5.2.1 说明 (16)5.2.2 加入溶剂操作 (16)5.2.3 停止加入溶剂操作 (16)5.2.4 加入锢铍或冷铜操作 (16)5.2.5 停止加入锢铍或冷铜操作 (16)5.2.6 加速 (16)5.2.7 常速 (16)5.3 本体监控 (17)5.3.1 挡门 (17)5.3.2 集烟阀 (18)5.3.3 钟罩 (18)5.3.4 说明 (18)5.4 现场操作 (18)5.3.5 设置添加的冰铜量操作 (19)5.3.6 确定加入冰铜操作 (20)5.3.7 炉前观察操作 (20)5.3.8 转炉前转操作 (20)5.3.9 转炉停止操作 (21)5.3.10 转炉后转操作 (22)5.5 查看计划 (22)5.6 历史曲线 (23)5.7 炉子状态 (24)5.8 提交 (24)1. 前言1.1 文档说明本文档将向您介绍“铜冶炼（转炉）生产虚拟仿真实训系统”用户如何对该系统进行操作使用。
在使用该系统的过程中如果您遇到任何疑问，请在本手册中查找相关的操作说明。
如果在说明中无法获得问题的解决，请及时与我们联系。
地址：山东省济南市高新区新泺大街786号物联网基地4楼电话：*************网址：我们期待您在使用过程中给予我们更多的宝贵意见和建议!1.2 文档读者本手册适用于学习铜冶炼专业的学生和就职于铜冶炼转炉现场的员工，阅读本手册前要有对铜冶炼专业的相关基础知识。
采矿工程专业虚拟仿真实验教学平台建设摘要：近年来，随着我国社会经济的快速发展，信息技术水平的不断提高并得到了广泛的应用。
从虚拟仿真实验室的运行模式、教学队伍建设、管理体系及教学模式等方面综合考虑，总结了采矿工程专业虚拟仿真实验室教学体系建设经验。
以虚拟仿真实验室的建设和发展为契机，在建设过程中加强对综合型人才的培养，进一步提升矿业高校的教学质量。
关键词：采矿工程；虚拟仿真；实验教学；平台建设引言结合采矿工程专业培养目标，发挥虚拟仿真理论与实践教学平台的优点，构建适应于现代矿业发展的虚拟仿真教学系统，形成虚实结合的理论与实践教学新模式和新理念，不仅有利于提升学生对采矿专业知识的深入理解和合理应用，而且可以自由安排学生实践环节教学时间与内容，有助于学生创新能力、实践能力及自主学习能力的提升。
1采矿工程专业虚拟仿真实验教学平台建设的必要性1.1确保专业培养目标的需要为确保采矿工程专业毕业生达到专业培养目标的各项要求，在传统教学方法、教学手段及教学体系基础上，迫切需要建立虚拟仿真理论与实践教学平台，强化理论教学过程中开采设计空间布局、机械装备结构原理等难点内容的学习，弥补认知、生产及毕业实践环节受安全、场所、成本等因素制约的缺陷，解决目前学生专业理论课程学习深度不够、创新与安全意识淡薄等问题，同时可以缓解教学内容滞后于行业发展水平的状况，对于教学方法改革、创新型人才培养具有现实意义。
1.2培养创新型专业人才的需要我国矿业发展已进入转型升级的关键时期和重要机遇期，如何从矿业大国发展为矿业强国已成为相关高校、科研院所及重点企业面临的重大课题。
科学技术的进步促使矿业开采方式从粗放式向集约化转变，大量智能化开采装备的应用，结合先进的现代企业管理决策理念，使矿山生产效率、资源及装备利用率大幅度提升。
然而，高素质矿业复合型人才的培养手段与机制等方面仍相对滞后，高校仍然采用是基于知识传授与智力培育的传统培养理念，无法满足现代矿山对采矿工程专业人才的深层次需求。
火法炼铜虚拟仿真实验实验类型：综合性研究型虚拟仿真实验学时：4~6学时适用专业：矿冶类高校的化工、化学、矿物加工工程、冶金工程专业开课对象：大学三年级本科生一、实验目的1、利用虚拟现实技术，了解火法炼铜工艺的生产原理、工艺流程和关键设备；2、通过虚拟现实场景中的人机交互，掌握冶金化工的熔炼、精炼、电解等典型单元操作；3、考察熔炼、精炼、电解等过程中的工艺参数对生产结果的影响及其规律，提高学生解决复杂工程问题的能力。
二、实验软件与设备1、实验软件本实验软件是由中南大学自主研究开发的虚拟仿真软件（计算机软件著作权登记号：2017SR585915，著作权人：中南大学）。
该软件采用Unity3D、3Ds MAX 及G-Matrix多人协同虚拟现实系统，根据实验室研究实验研究成果开发完成。
软件中的虚拟实验材料包括铜精矿、石英砂、燃煤、空气等。
2、实验平台与运行环境本实验可在普通计算机上运行，也可在G-Matrix多人协同虚拟现实系统上运行。
（1）计算机最低配置：Intel酷睿i5四核CPU，4G内存，250G硬盘，独立显卡512M显存，17英寸液晶显示器。
（2）G-Matrix多人协同虚拟现实系统（可选）：该系统是由中南大学与上海曼恒数字技术股份有限公司合作共建的虚拟仿真实验项目运行管理平台，平台包括计算机图形工作站、大屏3D LED显示系统、G-Motion位置追踪系统等硬件和软件。
①计算机图形工作站：HP Z840，英特尔®C612芯片组，英特尔至强E5-2620v32.418666C CPU，NVIDIA Quadro K22004GB显卡，300GB*SAS15K rpm6Gb/s3.5英寸硬盘。
②大屏3D LED显示系统：小间距LED屏G-MD V2.5，19.890平方米③G-Motion位置追踪系统：G-Motion摄像头8个，G-Motion工作站1台，手炳&Mark点1套。
三、实验原理火法炼铜相比湿法炼铜有着明显的优势，主要体现在原料适应性强，生产规模大，贵、稀有金属富集率高等方面。
目前世界上铜产量的85%-90%是采用火法炼铜工艺生产出来的。
由于火法炼铜属于高温反应，并且工艺流程长，其工艺受到严格的管制，本科生实验与实习仅能看到工艺参数，无法实际操作，也无法了解参数改变对生产结果的影响。
本实验以湖北大冶有色金属有限公司的火法炼铜工艺为模板，对火法炼铜的整个生产工艺过程进行虚拟仿真，从火法炼铜的原理、流程、设备、影响因素等方面了解炼铜的生产过程，使学生能够全面掌握火法炼铜的原理与生产技术。
火法炼铜一般包括以下四个步骤：①铜精矿的造锍熔炼；②铜锍吹炼成粗铜；③粗铜火法精炼；④阳极铜的电解精炼。
经冶炼产出最终产品——电解铜。
火法炼铜技术的工艺流程如图1所示。
图1火法炼铜技术工艺流程图（1）造锍熔炼铜锍熔炼是火法炼铜工艺中最为重要的工艺过程。
熔炼的主要目的是把固体铜精矿中的硫化物转变为以下三种产物：熔融的冰铜、炉渣和烟气[60]。
铜的造锍熔炼炉料主要组分是铜精矿中铜和铁的硫化物、精矿中原有的或作为熔剂加入的SiO2等氧化物，以及作为气体原料鼓入的氧化性气体（O2和空气）。
其中，铜精矿中的铜形成含铜、硫、铁及贵金属等的铜锍，然后吹炼成粗铜；铜精矿中的脉石成分与熔剂形成含铜尽可能低的炉渣，直接废弃或者回收铜后废弃；熔炼排出的SO2烟气用以制造硫酸或其它硫制品。
在1200-1300℃熔炼温度下，炉料中的铜、铁、硫、氧和SiO2等组分及其他化合物之间发生一系列的物理化学反应，结果生成了冰铜、炉渣和含SO2的烟气。
造锍熔炼过程主要发生的物理化学变化为：水分蒸发、高价硫化物的分解、硫化物直接氧化、造锍反应和造渣反应。
主要反应式如下：2FeS2+2O2→2FeS+SO22CuFeS2+O2→2FeS+Cu2S+SO2氧化反应：FeS+O2→FeO+SO2Cu2S+O2→Cu2O+SO2造锍反应：FeS+Cu2O→Cu2S+FeO造渣反应：2FeO+SiO2→2FeO·SiO2（2）吹炼熔炼炉通过造锍过程完成了铜与部分或绝大部分铁的分离，最后要除去冰铜中的铁和硫以及其它杂质，从而获得粗铜。
因此，冰铜吹炼的目的是除去冰铜中的铁和硫及其它杂质；产出粗铜；与此同时将金、银及铂族元素等贵金属几乎全部富集于粗铜中，为方便、有效地回收提取这些金属创造了良好的条件。
吹炼过程主要分为2个阶段，造渣期和造铜期。
冰铜吹炼作业程序如图2所示。
吹炼过程中的硫化物氧化反应：造渣期：FeS+3/2O2＝FeO+SO2FeO+1/2O2＝Fe3O42FeO+SiO2＝2FeO.SiO2造铜期：Cu2S+3/2O2＝Cu2O+SO2Cu2S+2Cu2O＝6Cu+SO2图2冰铜吹炼作业程序图（3）火法精炼火法精炼的目的是除去粗铜中的有害杂质，并富集贵金属，以便在电解精炼时回收。
其实质是使其中的杂质氧化成氧化物，并利用氧化物不溶于或极少溶于铜形成炉渣浮在熔池表面而被除去；或借助某些杂质在精炼作业温度下呈气态挥发除去。
当铜液与鼓入空气中的氧接触时，金属铜便首先按金属Cu氧化生成Cu2O，随即溶于铜液中，并被气体搅动向四周扩散，使其它杂质金属Me氧化造渣；铜液中被过多氧化的Cu2O再被C、H元素还原，得到金属铜。
主要化学反应：氧化反应：Cu2O＋Me=2Cu+MeO还原反应：Cu2O+C=2Cu+COCu2O+H2=2Cu+H2OCu2O+CO=2Cu+CO2（4）电解精炼电解过程是几乎所有的铜从矿石原料变成产品一般都需要经历的过程。
电解精炼有以下两个步骤：①不纯阳极铜经电化学作用溶解到CuSO4-H2SO4-H2O电解液中②将纯铜电解到阴极上电解的主要目的为：①生产出不含有害杂质的商品铜②将一些有价值的杂质，如金、银等从粗铜中分离出来，作为副产品。
电解精炼产出的阴极铜，含Cu成分为99.99%，所含杂质低于20ppm且含氧量控制在0.018%～0.025%。
电解精炼过程发生的主要化学变化如下：①阳极铜在电解液中溶解，形成Cu2+和电子：Cu0阳极→Cu2++2e-；E0=-0.34V②步骤①中的反应产生的电子在外界电压作用下朝阴极运动。
③铜阳离子进行迁移，以扩散和对流方式为主④在阴极表面，铜离子和电子再次反应生成铜。
Cu2++2e-→Cu0阴极；E0=+0.34V电解炼铜的总反应式为：Cu0不纯→Cu0纯2、虚拟仿真实验原理与功能（1）软件的界面和功能结构本实验软件是由中南大学自主研究开发的火法炼铜虚拟仿真系统软件，该软件采用Unity3D、3Ds MAX及G-Matrix多人协同虚拟现实系统，根据企业的实际生产工艺及相关科学研究成果开发完成。
火法炼铜虚拟仿真实验的总体工艺流程如图3所示，软件功能结构图4所示。
火法炼铜主要包含熔炼、吹炼、火法精炼及电解精炼这四部分。
实验项目主要包含实验目的、实验原理、实验操作、实验结果和分析与讨论。
图3总工艺流程图图4软件功能结构图该仿真系统主要包括以下三个模块：模型、数据和交互。
①模型部分包括工厂和设备的物理模型以及驱动物理模型实现仿真效果的数学模型。
其中物理模型有工厂、设备、人物的三维模型等，这些是三维虚拟仿真系统的基础，没有物理模型，仿真系统就无法开发下去。
物理模型可以通过三维建模软件3dsMax以及Rhino来构建。
数学模型是实现仿真系统数据真实可靠、三维模型仿真效果真实的保证，主要包括火法炼铜工艺的物料衡算和能量衡算模型，仿真实验项目的数学模型以及一些仿真交互操作的数学模型。
②数据部分包括用户个人信息数据、设备参数、实验操作数据等。
个人信息数据涉及到用户账号和密码、用户登录状态、用户操作设备情况、实验结果数据等，设备参数主要是设备的基本信息和基本技术参数，实验操作数据则是用户进行实验项目所产生的实验数据。
数据部分主要用SQLite数据库进行统一管理。
③交互部分是火法炼铜虚拟仿真系统比较重要的一个部分。
主要包括用户界面、场景漫游、设备操作、工艺流程仿真、仿真实验项目等。
（2）仿真交互路线与功能仿真交互部分从用户信息管理、原理交互、场景漫游、工艺流程操作仿真四个部分设计。
用户信息管理部分包括用户个人信息管理系统、用户登录管理、登入时间记录、操作结果记录等。
原理交互部分包括火法炼铜工艺的总原理、关键设备的介绍和三维模型展示。
场景漫游和工艺流程操作部分分别包括原料厂、熔炼厂、精炼厂和电解厂4个不同车间的相关内容。
仿真交互路线如图5所示。
图5仿真交互路线此外，我们引进了数字曼恒的IdeaVR设计系统，正在开发多人协同火法炼铜虚拟仿真实验系统，将可以同时多人在系统中进行单独实验，充分了解系统的复杂与庞大。
图6G-Matrix多人协同虚拟现实系统实验场景四、实验要求1、学生在实验前应预习实验，了解火法炼铜生产实验原理、过程和工艺参数。
2、实验过程中，应完成工艺操作实验和工艺参数研究实验，完成程序设定的配料、熔炼、精炼、电解等操作步骤，考察火法炼铜中的配料对生产成本的影响，熔炼温度、熔炼时间、空气流量等工艺参数对熔炼铜品质与产量的影响，对实验数据进行处理与分析。
3、实验结束后，要求学生撰写实验报告。
实验报告包括实验目的、实验软件与设备、实验原理、实验步骤、实验记录与数据处理、实验结果与讨论、思考题等内容。
五、实验步骤本实验分两个阶段完成，第一阶段为工艺操作实验，第二阶段为工艺参数研究实验。
1、工艺操作实验：按照操作说明，依次完成熔炼、火法精炼、电解精炼等实验操作步骤。
2、工艺参数研究实验：根据操作说明，在允许的工艺参数范围内，输入吹炼、电解精炼等工序的实验工艺参数，考察焙烧温度、电解液酸度、槽电压、电流效率等因素对火法精炼及电解精炼的影响，记录实验结果，并对结果进行分析。
详细实验步骤参见实验操作手册。
六、数据记录、处理与结果分析根据实验数据，填写数据记录表，利用软件的数据分析功能，对实验工艺参数对工艺参数的影响进行分析。
1、转炉温度对[Cu2S]与[FeS]的影响及最佳温度范围的确定2、温度对铜液中的Cu2O和相应的氧含量的影响3、SO2脱除时间与温度的关系4、还原时间对铜液中氧硫变化的影响5、电解液酸度对铜离子含量的影响6、槽电压与电流效率对电能消耗的影响七、思考题1、造锍熔炼的目的是什么？以及造锍熔炼过程中的主要物理化学变化有哪些？2、冰铜中铜的品味与氧含量有什么关系？3、电解精炼的意义是什么？。
