草酸鈷粒度分布的RBFNN混合建模與優(yōu)化.pdf

1、本文以“863”國家高科技攻關(guān)項目-濕法冶金優(yōu)化控制軟件系統(tǒng)開發(fā)為依托，研究濕法冶金草酸鈷合成過程粒度分布的建模與優(yōu)化。濕法冶金是利用某種溶劑，借助化學(xué)反應(yīng)，對原料中的金屬提取和分離的冶金過程。
　　 鈷是一種戰(zhàn)略金屬，是硬質(zhì)合金的主要原料之一。隨著超細(xì)硬質(zhì)合金工業(yè)的發(fā)展，不僅對鈷粉的化學(xué)成分提出了更高的要求，而且對鈷粉的物理性能如粒度、粒度分布等也提出了要求，不但要求粒徑大小符合要求，而且要求分布集中。鈷粉一般由草酸鈷分解得到

2、，草酸鈷的形貌與粒度決定鈷粉的形貌與粒度。目前國內(nèi)對鈷粉、草酸鈷的粒度一直沿用前蘇聯(lián)的控制方法，采用松裝密度來表示，但此法不能滿足日益增長的硬質(zhì)合金發(fā)展的需要。為此，研究鈷粉、草酸鈷的粒度變化規(guī)律成了新的課題。而目前國內(nèi)尚未出現(xiàn)關(guān)于草酸鈷粒度分布的模型化與優(yōu)化研究，大多采用實驗方法獲取不同操作條件下的松裝密度，成本較高，且不易獲得。
　　 草酸鈷是在濕法冶煉鈷的合成過程中沉淀析出的。本文首先在深入了解草酸鈷合成工藝的基礎(chǔ)上，結(jié)合

3、現(xiàn)場的實際生產(chǎn)情況，確立了草酸鈷合成過程的關(guān)鍵工藝參數(shù)與操作變量：關(guān)鍵工藝參數(shù)為草酸鈷的粒度分布，操作變量為結(jié)晶溫度、攪拌速率、草酸銨的濃度與流速。
　　 本文在深入了解草酸鈷合成過程機理的基礎(chǔ)上，將反應(yīng)動力學(xué)、結(jié)晶動力學(xué)、粒數(shù)衡算、物料衡算的原理應(yīng)用到草酸鈷沉淀結(jié)晶的過程中，建立了草酸鈷粒度分布與操作變量的機理模型。該模型中操作變量為結(jié)晶溫度、攪拌速率、草酸銨的濃度與流速；狀態(tài)方程為粒數(shù)衡算方程與物料衡算方程；輸出為平均粒徑與

4、粒徑相對體積方差。該模型描述的過程是一動態(tài)過程，但最終會趨向于穩(wěn)態(tài)，而且在實際的生產(chǎn)中很難得到中間過程輸出，仿真時只取其穩(wěn)態(tài)值。運用粒度分級思想將物料衡算方程、粒數(shù)衡算方程轉(zhuǎn)化為普通微分方程，并進(jìn)行了仿真，模擬了各操作變量對草酸鈷粒度分布的影響，得到了各操作變量的影響趨勢，并得到現(xiàn)場實際生產(chǎn)的驗證。
　　 由于結(jié)晶過程的復(fù)雜性，結(jié)晶動力學(xué)參數(shù)的不完備性，所建的機理模型是在很多假設(shè)與簡化的基礎(chǔ)上得到的模型，精度難以滿足實際生產(chǎn)的要

5、求。故本文在機理模型的基礎(chǔ)上，采用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，建立了更為實用的機理-RBFNN的并聯(lián)混合模型，RBFNN中心的選取采用動態(tài)自適應(yīng)聚類方法，基函數(shù)的寬度取各類的標(biāo)準(zhǔn)差，輸出線性權(quán)值由最小二乘法獲得，對最后得到的RBFNN采用刪除策略簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行了仿真。結(jié)果表明，機理-RBFNN的并聯(lián)混合模型比單純的機理模型與“黑箱“模型的預(yù)測精度都高。
　　 本文在混合模型的基礎(chǔ)上，通過深入了解合成過程工藝，確定了草酸鈷粒度分布的優(yōu)化