鋅浸出針鐵礦法沉鐵過程的建模研究及應(yīng)用.pdf

1、分類號UDC博士學(xué)位論文密級鋅浸出針鐵礦法沉鐵過程的建模研究及應(yīng)用ModelingofIronPrecipitationbyGoethiteProcessinZincLeachingandItsApplication作者姓名：熊富強(qiáng)學(xué)科專業(yè)：控制科學(xué)與工程學(xué)院(系、所)：信息科學(xué)與工程學(xué)院指導(dǎo)教師：桂衛(wèi)華教授論文答辯日期趁!至：f蘭弓答辯委員會主席玉蘭蔓，中南大學(xué)二零一二年十二月一令一一平T一月博士學(xué)位論文摘要摘要1在常壓富氧直接浸出過

2、程中，硫化鋅精礦含鐵量達(dá)到5％～15％，浸出液中過量的鐵元素會降低凈化工段的除雜效率，甚至?xí)?dǎo)致后續(xù)生產(chǎn)的不穩(wěn)定。針鐵礦法沉鐵通過在五個串聯(lián)連續(xù)攪拌反應(yīng)器中分別通入氧氣和添加焙砂，使溶液中的鐵離子以針鐵礦的形式沉淀。它是一個氧化、水解及中和反應(yīng)共同進(jìn)行的多相化學(xué)反應(yīng)過程，具有極強(qiáng)的非線性和耦合性。由于多相反應(yīng)的復(fù)雜性和沉鐵長流程的時滯性，使得過程控制難度大，低鐵離子氧化速率和溶液pH值波動劇烈，導(dǎo)致生產(chǎn)過程穩(wěn)定性差，能耗高，有價金屬回收

3、率低。因此，沉鐵過程的建模和鐵離子濃度預(yù)測，實現(xiàn)沉鐵過程的優(yōu)化控制，企業(yè)節(jié)能降耗優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的生產(chǎn)目標(biāo)，具有重要意義。針對上述現(xiàn)象，本文在工業(yè)數(shù)據(jù)預(yù)處理和過程參數(shù)相關(guān)性分析的基礎(chǔ)上，建立針鐵礦法沉鐵過程的機(jī)理模型、鐵離子濃度的混合智能預(yù)測模型以及基于機(jī)理模型和智能模型的集成預(yù)測模型，并成功應(yīng)用于針鐵礦法沉鐵過程的優(yōu)化控制系統(tǒng)中。論文主要工作和創(chuàng)新性成果體現(xiàn)在以下幾個方面：(1)針鐵礦法沉鐵過程的數(shù)據(jù)預(yù)處理以及相關(guān)性分析針對沉鐵反應(yīng)器出口pH

4、檢測值的過失誤差所導(dǎo)致的建模精度低的問題，提出了基于多元回歸的反應(yīng)器出口pH值過失誤差校正方法。針對串聯(lián)反應(yīng)器鐵離子濃度缺失問題，提出了基于一階動力學(xué)與平均插值的鐵離子濃度插值方法。在針鐵礦法沉鐵機(jī)理研究的基礎(chǔ)上，對操作變量，狀態(tài)變量和生產(chǎn)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，為預(yù)測建模提供依據(jù)。實驗結(jié)果表明，所提的數(shù)據(jù)預(yù)處理和分析方法能提高工業(yè)數(shù)據(jù)在建模過程中的適用性，改善了模型的精度。(2)建立了不同工況下的有效溶解氧濃度模型針對低鐵離子氧化反應(yīng)過程

5、中有效溶解氧濃度欠缺所導(dǎo)致的機(jī)理建模困難的問題，提出了一種基于氧濃度差異的反應(yīng)器分類方法。首先根據(jù)鐵離子濃度在各沉鐵反應(yīng)器中的分布與變化，將沉鐵反應(yīng)器分成三類；然后根據(jù)氧氣在溶液中溶解的影響因素，基于雙膜理論滲透理論和表面更新理論，建立了不同工況下溶液中的有效溶解氧濃、本研究得到國家科技支撐計劃項目(編號：2012BAF03805)、國家自然科學(xué)基金面上項目(編號：61174133)及長江學(xué)者和科技創(chuàng)新團(tuán)隊發(fā)展計劃(編號：IRTl044