鋅浸出針鐵礦法沉鐵過程的建模研究及應(yīng)用.pdf_第1頁
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1、分類號(hào)UDC博士學(xué)位論文密級(jí)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(huì)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(huì)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(gè)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(gè)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(zhǎng)流程的時(shí)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(dòng)劇烈,導(dǎo)致生產(chǎn)過程穩(wěn)定性差,能耗高,有價(jià)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(cè),實(shí)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(duì)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(cè)模型以及基于機(jī)理模型和智能模型的集成預(yù)測(cè)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(gè)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(duì)沉鐵反應(yīng)器出口pH

4、檢測(cè)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(duì)串聯(lián)反應(yīng)器鐵離子濃度缺失問題,提出了基于一階動(dòng)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(duì)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(cè)建模提供依據(jù)。實(shí)驗(yàn)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(duì)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(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào):2012BAF03805)、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(編號(hào):61174133)及長(zhǎng)江學(xué)者和科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃(編號(hào):IRTl044

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