作為提取冶金的兩大技術(shù)之一,濕法冶金是利用某種溶劑,借助化學(xué)反應(yīng),對(duì)原料中的金屬進(jìn)行提取和分離的冶金過(guò)程。濕法冶金具有金屬回收率高,工藝靈活性大和設(shè)備簡(jiǎn)單、環(huán)境條件好、投資省、見(jiàn)效快和伴生成分綜合回收好等優(yōu)點(diǎn),并且生產(chǎn)過(guò)程較易實(shí)現(xiàn)連續(xù)化和自動(dòng)化,可以說(shuō)濕法冶金更能適應(yīng)當(dāng)今礦產(chǎn)資源可持續(xù)發(fā)展的要求。浸出過(guò)程是濕法冶金的重要生產(chǎn)工序,浸出液的質(zhì)量直接決定了企業(yè)最終的經(jīng)濟(jì)效益。盡管濕法冶金浸出過(guò)程工藝已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平,但實(shí)際浸出生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化程度卻不高,目前還停留在實(shí)驗(yàn)室離線化驗(yàn)分析、人工經(jīng)驗(yàn)調(diào)整、手動(dòng)控制的水平,導(dǎo)致整個(gè)濕法冶金企業(yè)的生產(chǎn)效率低、物料消耗大、生產(chǎn)成本高、企業(yè)利潤(rùn)低。因此,在不降低浸出過(guò)程產(chǎn)品質(zhì)量的條件下,合理分配原料消耗,進(jìn)而減小原料總消耗,降低生產(chǎn)成本,提高經(jīng)濟(jì)效益成為了濕法冶金生產(chǎn)過(guò)程中一個(gè)亟待解決的問(wèn)題,而實(shí)現(xiàn)濕法冶金過(guò)程關(guān)鍵變量的在線預(yù)測(cè)與過(guò)程優(yōu)化是解決上述難題的基礎(chǔ)。本文針對(duì)濕法冶金金氰化浸出實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中浸出率在線檢測(cè)的難點(diǎn),在深入分析浸出過(guò)程機(jī)理的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)地研究了浸出過(guò)程浸出率的機(jī)理建模、混合建模的理論和應(yīng)用問(wèn)題,利用機(jī)理建模與數(shù)據(jù)建模相結(jié)合的串行混合建模方法,全面系統(tǒng)地開(kāi)展了濕法冶金浸出過(guò)程浸出率預(yù)測(cè)的研究。并在此基礎(chǔ)上,針對(duì)實(shí)際浸出過(guò)程人工操作隨意性大的問(wèn)題,本文建立了基于串行混合模型的浸出過(guò)程優(yōu)化模型,并提出了求解該優(yōu)化模型的基于遺傳算法和序列二次規(guī)劃的混合優(yōu)化方法以及解決模型失配的三種自適應(yīng)實(shí)時(shí)優(yōu)化策略。本文的主要研究工作歸納如下:(1)在詳細(xì)分析金氰化浸出過(guò)程反應(yīng)機(jī)理的基礎(chǔ)上,建立了單級(jí)和多級(jí)金氰化浸出過(guò)程浸出率的動(dòng)態(tài)機(jī)理預(yù)測(cè)模型,該模型由固相中金守恒方程、液相中金守恒方程和液相中氰離子守恒方程以及金和氰離子的動(dòng)力學(xué)反應(yīng)速度模型組成。基于上述模型,搭建了有關(guān)機(jī)理模型的仿真平臺(tái),仿真分析了模型中各個(gè)輸入變量對(duì)浸出率的影響關(guān)系,為后續(xù)混合模型的建立奠定了基礎(chǔ)。(2)提出了利用串行混合建模方法建立金氰化浸出過(guò)程浸出率的混合預(yù)測(cè)模型,該混合模型由機(jī)理模型與數(shù)據(jù)模型共同組成。過(guò)程已知的部分利用機(jī)理模型(固相中金守恒方程、液相中氰離子守恒方程)加以描述,用來(lái)描述浸出過(guò)程的整體趨勢(shì),降低模型的建模難度;而實(shí)際中難以獲得的機(jī)理模型未知參數(shù)(金的溶解速度、氰離子的消耗速度)用兩個(gè)KPLS數(shù)據(jù)模型進(jìn)行估計(jì)�？紤]到實(shí)際中兩個(gè)KPLS模型輸出不可測(cè),本文又提出了基于Tikhonov正則化方法的金氰化浸出過(guò)程動(dòng)力學(xué)反應(yīng)速度估計(jì)策略,該方法的優(yōu)點(diǎn)是可以最大程度地降低濃度測(cè)量數(shù)據(jù)中不可避免存在的測(cè)量噪聲對(duì)估計(jì)結(jié)果的影響。最后,通過(guò)工業(yè)實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證了該串聯(lián)型混合模型的有效性,為今后浸出過(guò)程的優(yōu)化操作提供了重要的指導(dǎo)意義。(3)在深入分析實(shí)際浸出過(guò)程工藝要求的基礎(chǔ)上,首先建立了符合生產(chǎn)實(shí)際的基于串聯(lián)型混合模型的浸出過(guò)程優(yōu)化模型,并提出了利用遺傳算法和序列二次規(guī)劃方法求解上述優(yōu)化模型的優(yōu)化策略。考慮到實(shí)際浸出過(guò)程的特點(diǎn),即由于生產(chǎn)工藝、成本及測(cè)量噪聲的種種限制,不可能建立與實(shí)際浸出過(guò)程完全匹配的過(guò)程模型,即模型具有一定的不確定性(參數(shù)、結(jié)構(gòu)或過(guò)程擾動(dòng)),本文深入研究了解決模型失配的生產(chǎn)決策的層次結(jié)構(gòu),分析了不同層的具體任務(wù),并以實(shí)時(shí)優(yōu)化(RTO)層為核心,提出了解決金氰化浸出過(guò)程模型失配的三類自適應(yīng)實(shí)時(shí)優(yōu)化策略:經(jīng)典的兩步法、基于輸出反饋和線性—對(duì)數(shù)閘—罰函數(shù)的直接輸入自適應(yīng)方法和基于修正項(xiàng)的自適應(yīng)方法,以補(bǔ)償模型失配對(duì)原優(yōu)化問(wèn)題優(yōu)化結(jié)果的影響,仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提出實(shí)時(shí)優(yōu)化策略的有效性,為濕法冶金全流程優(yōu)化控制的順利實(shí)施奠定了重要基礎(chǔ)。(4)在理論研究的基礎(chǔ)上,開(kāi)發(fā)出一套濕法冶金金氰化浸出過(guò)程預(yù)測(cè)及優(yōu)化操作系統(tǒng)軟件,并將其應(yīng)用到某濕法冶金精煉廠金氰化浸出工序,取得了較好的效果,從而為實(shí)現(xiàn)濕法冶金全流程一體優(yōu)化控制技術(shù)奠定了重要基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TF831
【部分圖文】：

圖２．６所不

東北大學(xué)博士學(xué)位論文邐第２章金氰化浸出過(guò)程浸出率的機(jī)理預(yù)測(cè)模型逡逑固相流量邐ｋｇ＾ｈ逡逑ＱｃＮ．ｉ邐氰化鈉添加流量邐ｍｇ／ｈ逡逑Ｖｉ邐浸出槽體積邐ｍ３逡逑ｒＡｕｊ邐金的溶解速度邐ｍｇ／（ｋｇ＊ｈ）逡逑ｒＣＮｊ邐氰離子的消耗速度邐ｍｇ／（ｋｇ＊ｈ）逡逑ｐｓ邐固相密度邐ｇ／ｃｍ３逡逑ｐ，邐液相密度邐ｇ／ｃｍ３逡逑Ｔｔ邐礦漿的平均滯留時(shí)間邐ｈ逡逑Ｍｓ．ｉ邐固相滯留質(zhì)量邐ｋｇ逡逑Ｍｕ邐液相滯留質(zhì)量邐ｋｇ逡逑Ｎ邐沒(méi)出級(jí)數(shù)逡逑／邐第／級(jí)浸出僧逡逑初始金品位邐—逡逑

東北大學(xué)博士學(xué)位論文邐第２章金氰化浸出過(guò)程浸出率的機(jī)理預(yù)測(cè)模型逡逑固相流量邐ｋｇ＾ｈ逡逑ＱｃＮ．ｉ邐氰化鈉添加流量邐ｍｇ／ｈ逡逑Ｖｉ邐浸出槽體積邐ｍ３逡逑ｒＡｕｊ邐金的溶解速度邐ｍｇ／（ｋｇ＊ｈ）逡逑ｒＣＮｊ邐氰離子的消耗速度邐ｍｇ／（ｋｇ＊ｈ）逡逑ｐｓ邐固相密度邐ｇ／ｃｍ３逡逑ｐ，邐液相密度邐ｇ／ｃｍ３逡逑Ｔｔ邐礦漿的平均滯留時(shí)間邐ｈ逡逑Ｍｓ．ｉ邐固相滯留質(zhì)量邐ｋｇ逡逑Ｍｕ邐液相滯留質(zhì)量邐ｋｇ逡逑Ｎ邐沒(méi)出級(jí)數(shù)逡逑／邐第／級(jí)浸出僧逡逑初始金品位邐—逡逑

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本文編號(hào)：2822954