锌湿法冶炼电解液制备过程控制系统研究与开发

摘要

湿法炼锌电解过程是硫酸锌溶液中锌离子在直流电作用下放电析出的过程，是一个耗能大的生产过程。锌电解过程中影响能耗的因素主要包括电流密度及电解液酸锌比及温度。为了适应电力部门的电费分时计价政策，锌冶炼企业采用了分时供电技术，即不同时段采用不同的电流密度生产。因此，根据不同时段的电流密度，研究电解液制备过程的优化控制，即优化控制电解液的酸锌比及温度，对实现锌电解过程的节能降耗具有十分重要的意义。 论文分析了锌电解过程中电流密度、电解液酸锌比及温度等工艺参数对能耗的影响，基于锌电解实验及生产经验，确定了不同电流密度条件下，为保证能耗最优所需的电解液酸锌比及温度。 在此基础上，设计了电解液酸锌比及温度专家控制系统。首先，利用物料守恒，建立了新液流量的计算模型及酸锌比预测模型。基于新液流量模型计算结果及酸锌浓度的预测值，采用专家系统优化设定新液与废液流量；并利用神经元PID控制算法实现了流量的在线控制。在电解液温度控制方面，利用温度偏差和温度的偏差变化率，采用专家控制系统，通过控制冷却风机的运行情况以实现温度的调整。 最后，开发了锌电解过程电解液制备控制系统，实现了锌电解过程的在线监视，通过对电解液酸锌比及温度的优化控制，降低了锌电解过程的能耗，保证了生产过程的平稳，同时降低了现场操作人员的劳动强度。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1课题的背景及研究意义

1.2锌电解过程能耗优化控制研究现状

1.3专家控制系统研究现状

1.3.1专家控制系统概述

1.3.2专家控制系统研究现状

1.4论文的研究内容及结构安排

第二章 锌电解过程能耗分析

2.1湿法炼锌的工艺介绍

2.2电解过程能耗影响因素分析

2.2.1电解液杂质对能耗的影响

2.2.2电流密度对能耗的影响

2.2.3电解液酸锌浓度对能耗的影响

2.2.4电解液温度对能耗的影响

2.2.5其它因素对能耗的影响

2.3锌电解实验影响能耗因素分析

2.4小结

第三章 锌电解过程电解液制备的控制研究

3.1锌电解的控制现状及电解液制备控制的难点分析

3.1.1锌电解过程的控制现状

3.1.2电解液制备控制的难点分析

3.2锌电解电解液制备总体控制方案

3.2.1电解液制备方案的提出

3.2.2酸锌比及温度的优化计算

3.3酸锌比控制系统的设计

3.3.1酸锌比控制系统的结构

3.3.2新液流量计算模型

3.3.3电解液酸锌比预测模型

3.3.4流量专家系统设计

3.3.5 PID控制器的设计

3.4温度专家控制器

3.4.1温度专家控制器结构

3.4.2温度专家控制器的设计

3.5小结

第四章 电解液制备控制系统的开发

4.1控制系统的硬件结构

4.2控制系统软件功能的实现

4.3控制系统调试过程中存在的问题及分析

4.4系统运行结果与分析

4.5小结

第五章 结论和展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致 谢

攻读硕士学位期间主要研究成果