湿法炼锌针铁矿法沉铁过程终点pH值预测方法研究

摘要

沉铁过程是湿法炼锌的关键工序之一，该过程的目的是将锌液中的铁离子浓度降低到工艺要求的范围内，避免铁离子对后续工序产生不利影响，以保证湿法炼锌工艺的正常运行。在针铁矿法沉铁工艺中，终点pH值作为保证出口铁离子浓度以及铁渣品位合格的关键影响因素和控制参数，必须通过中和剂的添加得到及时的调节。实际生产过程中对终点pH值虽有检测，但由于中和剂的添加位置和沉铁过程终点位置距离较远，导致终点pH值的控制存在较大滞后，从而影响出口铁离子浓度及铁渣品位。因此，研究沉铁过程终点pH值的预测具有十分重要的理论意义和应用价值。
　　 论文在深入研究分析针铁矿法沉铁工艺与反应机理的基础上，建立了其基于化学反应动力学的CSTR模型，实现了终点pH值的预测。但由于反应机理复杂，未知参数多，使得机理模型的预测精度难以满足工业生产的要求;基于大量历史生产数据，研究了支持向量机建模方法，建立了终点pH值的最小二乘支持向量机（LS-SVM）模型，并通过试验方法对模型中的参数进行设定，提高了模型的预测精度与泛化能力。最后，针对工况变化导致LS-SVM模型精度降低的问题，研究了终点pH值LS-SVM预测模型的在线校正方法，提高了模型的适应性。
　　 利用现场收集的大量数据对沉铁过程终点pH值预测模型及校正方法进行了仿真验证。结果表明，基于LS-SVM的终点pH值预测模型精度比基于化学反应动力学的机理模型高;而且模型校正方法能及时对基于LS-SVM的预测模型进行调整，保证模型精度不会随工况的变化而降低，能够满足实际生产的要求，也为实现针铁矿法沉铁过程的优化控制奠定了坚实的基础。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 湿法炼锌针铁矿法沉铁研究现状

1．3 复杂生产过程工艺指标预测方法研究现状

1．4 预测模型校正方法研究现状

1．5 论文研究内容及章节安排

第二章 湿法炼锌针铁矿法沉铁过程分析

2．1 常压富氧直接浸出炼锌概述

2．2 针铁矿法沉铁过程工艺分析

2．2．1 针铁矿法沉铁过程介绍

2．2．2 针铁矿法沉铁机理分析

2．3 pH值对针铁矿法沉铁过程工艺影响分析

2．4 针铁矿法沉铁终点pH值预测思路

2．5 本章小结

第三章 针铁矿法沉铁过程终点pH值预测模型

3．1 沉铁过程影响pH值的化学反应分析

3．1．1 Fe2+氧化反应动力学

3．1．2 Fe3+水解反应动力学

3．2 基于CSTR的物料平衡计算

3．2．1 针铁矿法沉铁CSTR反应器结构特点

3．2．2 基于CSTR的氢离子物料平衡计算

3．3 数据预处理

3．3．1 工业现场数据采集

3．3．2 数据的筛选与校正

3．3．3 预测模型时序对应分析

3．4 机理模型参数辨识与预测结果分析

3．4．1 终点pH值预测机理模型结构

3．4．2 基于非线性最小二乘法的参数辨识

3．4．3 参数辨识与预测效果分析

3．5 基于LS-SVM的数据模型与预测结果分析

3．5．1 线性支持向量回归

3．5．2 基于核函数的非线性回归

3．5．3 支持向量机模型结构

3．5．4 核函数及训练参数的影响分析

3．5．5 终点pH值预测结果分析

3．6 本章小结

第四章 终点pH值预测模型的在线校正

4．1 基于滤波法的预测值修正

4．1．1 滤波法在线修正

4．1．2 基于滤波方法的终点pH预测在线修正

4．2 基于滑动时间窗的LS-SVM在线校正

4．2．1 滑动时间窗在线LS-SVM校正算法

4．2．2 沉铁过程终点pH值预测模型校正

4．3 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间主要科研成果