高效冶金反应器实验室是以高效冶金反应器的优化与开发为目标，针对大型反应器（铝电解槽、闪速炉、矿热炉、反应塔、悬浮焙烧炉、阳极焙烧炉、回转窑、石灰炉、锅炉、管道化溶出设备、种分槽等），进行物理场分布的计算机数值仿真、优化与智能控制的研究。实验室研究成果已成功应用于有色金属冶金过程诊断、设备的改造及反应器的优化设计，为冶金过程优化与节能发挥了重大作用；此外，实验室在复杂冶金过程多目标优化控制方面，针对铝冶金、锌冶金、镍冶金等有色冶金过程开发的先进控制技术，极大地提高了这些冶金过程的自动化水平，显著改善了技术经济指标，并为大幅度节能减排发挥了重大作用。该实验室的研究成果为开发“碱法冶金”、“直接熔炼”和“直接还原”三大技术体系中的关键装备（高效冶金反应器及其控制系统等）和实现过程优化奠定了基础。

该实验室目前已经完成了高效冶金反应器数字实验系统和复杂冶金过程优化控制与节能技术开发平台的建设。

1、高效冶金反应器数字实验系统

高效冶金反应器数字实验系统由四台专业工程高亮投影机松下PT-FD605投影仪和双通道金属硬环幕组建的仿真显示系统，辅以HP Z2600 Workstation图形工作站1台(虚拟现实图形生成器、投影系统多窗口运行平台计算机)、视频矩阵切换器、图象融合机、桌面主动立体显示器三星Syncmaster 2233RZ、HP HPE-415-CN数字研发工作站8台，曙光天阔服务器A850 R 1台、VRP虚拟现实开发软件一套(VRP企业版、物理引擎和VRP外设模块)，控制及切换设备（数据手套、位置跟踪器、专业三维鼠标），灯光音响系统等。

高效冶金反应器数字实验系统

高效冶金反应器数字实验系统——三维虚拟显示仿真系统设备和软件由国内中视典公司提供，装配完成后可以提供具有强烈沉浸感的复杂冶金反应器仿真展示平台，结合自主研发的多相多场冶金反应器仿真与设计软件和虚拟现实数字渲染系统，最终实现对复杂冶金反应器的结构、多相多物理场及反应机理的综合仿真。以复杂冶金反应器数字实验平台为基础，实验室可以开展数字化设计、数字化施工、数字化建设管理和数字化实验等领域的科研工作，旨在为我国大型有色金属反应器设计、建造技术的完善与发展开创数字化研究新纪元。此外，数字实验室还可以承担虚拟现实技术的教学培训和学术交流任务。

高效冶金反应器数字实验系统——目前已建冶金反应器数字实验系统是世界上为数不多的专门针对有色金冶金反应器内多相多场行为、设计参数与建造过程的综合仿真系统，系统的总体技术标准和性能指标处于国际先进水平，并采用了目前国际上最先进的3D投影系统和自主研发的后处理软件。

2、复杂冶金过程优化控制与节能技术开发平台

复杂冶金过程优化控制与节能技术开发平台主要由下列部分组成：

（1）复杂冶金过程参数检测系统：复杂冶金过程参数检测系统的建设满足了各类复杂、大型及条件恶劣的冶金反应器关键控制及系统优化参数的检测方面的要求，适应了当前有色冶金反应器逐渐向大型化、自动化、智能化、集成化等方面的发展，为现有设备电气性能的提升和新型设备的智能控制系统研发提供了基础信息。

（2）过程优化与节能技术软件开发系统：软件是控制系统的核心和大脑所在，因此控制软件的可靠性至关重要。该系统主要由电路设计软件（Altium Designer release 10）、冶金热力学计算软件FactSage6.1和控制设计与开发软件（MS Visual Studio 2010）组成。

（3）过程优化与节能技术硬件开发系统：硬件是控制与优化具体的实施者，硬件系统的稳定性与可靠性直接决定控制系统的性能。该系统主要由：MX-8无线控制器、手持工业平板终端、Cortex-A8硬件电路开发板、Xilinx Spartan3E硬件电路开发板和SEED DSP硬件开发板系列组成。通过该硬件开发平台，能够开发出自主知识产权、高效、稳定的冶金反应器硬件电路系统。

该技术开发平台主要功能有： （1）复杂冶金反应器机械、电子、工艺等多技术总成数字化优化控制设计理论、方法的研究；（2）复杂冶金反应器智能控制装备的研制；（3）复杂冶金反应器节能工艺技术的研制；（4）复杂冶金反应器参数精密检测与整治装备研制；（5）复杂冶金反反应器状态诊断与优化运行装备研制。

该技术开发平台——具备良好的实验基础、资源优势以及成功经验，达到国内外先进水平。应用和依托该平台开发出一系列大型高效节能有色冶金反应器，如：a）新一代大容量铝电解槽（400-520kA）成套技术（包括槽结构设计、临界稳定控制、参数实时检测系统等）已经成功推广应用到全国多家主流电解铝厂；b）铜闪速炉旋风喷嘴技术，打破了长期来国外对闪速熔炼喷嘴技术的禁锢，使单系列产能扩大50%，铜冶炼能耗降大幅降低。这一系列创新性成果均获得了可观的社会和经济效益。