湿法冶金萃取组分含量软测量方法的研究

摘要

湿法冶金作为一种迅速发展的新兴冶金技术，在稀有金属、铝、锌、镍、钴的提取中得到广泛地应用。在环境保护和资源的综合利用程度方面，湿法冶金比传统的火法冶金更具优势。具有高效、清洁、适用于低品位复杂金属矿产资源回收等优势。特别是针对我国矿产资源贫矿多，复杂共生，杂质含量高的现状，湿法冶金工艺工业化对于提高矿产资源的综合利用率，减少环境污染都有着重大意义。
　　 溶剂萃取分离过程作为湿法冶金工艺的一部分，承担着元素分离、提纯的任务，是湿法冶金工艺中最重要的一环，在很大程度上直接影响着湿法冶金最终产品的质量。但是湿法冶金的工业化生产尚未发展成熟，致使现有的生产过程自动化程度较低。特别是占据湿法冶金工艺流程很大一部分的萃取分离过程控制还停留在离线分析、经验调整、手动控制的水平，导致企业生产效率低、资源消耗大、产品质量不稳定，已成为制约湿法冶金技术发展的瓶颈。所以，研究与开发出适合湿法冶金生产的萃取分离过程的自动化技术及系统已成为发展我国湿法冶金工业的关键科技问题。
　　 本文以国家“863”计划“十一五”项目课题“湿法冶金过程优化控制软件系统开发”研究为背景，针对钴的湿法冶金生产中萃取过程元素组分含量难于在线检测的难题，在深入分析钴萃取分离生产过程特点的基础上，将机理建模与智能建模方法相结合，系统地进行了钴萃取分离过程组分含量软测量方法及其应用的研究。主要研究工作归纳如下：
　　 (1)综述了萃取分离生产过程元素组分在线检测方法及其现状；萃取分离过程控制技术研究及其现状；软测量技术及其应用研究现状。阐述了萃取分离生产过程元素组分含量在线检测和自动控制的难点，提出了组分含量软测量方法的必要性，以及由生产管理系统和过程控制系统两层结构组成的萃取分离生产过程综合自动化系统。
　　 (2)从萃取分离过程的化学平衡入手，分析了影响萃取平衡的主要因素，提出了萃取平衡分配模型的建模方法。以钴湿法冶金过程中多组分串级萃取分离过程为研究对象，应用萃取平衡分配的相关知识和串级萃取物料平衡原理，建立了萃取过程混合澄清室动态机理模型。提出了应用萃取平衡计算实现萃取分离过程组分含量估计的方法及难点。
　　 (3)针对串级萃取组分含量的软测量问题，提出了基于样条变换非线性PLS方法的萃取分配比软测量建模方法，实现了基于过程可测数据信息的萃取平衡分配比在线预估。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 溶剂萃取分离过程检测与自动控制

1.2.1 萃取分离过程

1.2.2 萃取分离过程组分含量检测方法

1.2.3 萃取分离过程控制

1.2.4 萃取分离过程控制存在的问题及发展方向

1.3 软测量技术及应用

1.3.1 软测量技术概述

1.3.2 软测量技术开发的流程

1.3.3 软测量建模的方法

1.3.4 软测量技术的工业应用

1.4 本文主要工作

第二章 串级萃取机制模型及平衡计算

2.1 溶剂萃取的基本概念和主要参数

2.2 影响萃取平衡的主要因素

2.2.1 萃取过程中的化学平衡

2.2.2 影响萃取平衡的主要因素

2.3 串级萃取平衡计算

2.3.1 混合澄清器动态模型

2.3.2 萃取平衡分配比模型

2.3.3 串级萃取组分含量的计算

2.4 本章小结

第三章 非线性PLS在分配比建模中的应用

3.1 PLS方法概述

3.1.1 PLS算法的基本思想

3.1.2 PLS的计算方法

3.1.3 PLS隐变量的确定

3.1.4 PLS算法自变量的选择

3.1.5 基于样条变换的非线性PLS方法

3.2 非线性PLS在分配比建模中的应用

3.2.1 非线性PLS的特点

3.2.2 基于样条变换的PLS用于萃取过程分配比建模

3.3 试验研究

3.4 本章小结

第四章 湿法冶金萃取组分含量混合模型

4.1 萃取过程组分含量混合模型

4.1.1 混合模型的结构

4.1.2 建立混合模型的步骤

4.2 试验研究

4.3 本章小结

第五章 钴萃取过程优化控制系统框架

5.1 钴的湿法冶金生产过程简介

5.2 萃取过程优化控制系统

5.2.1 萃取过程底层控制的主要内容

5.2.2 萃取过程优化控制系统结构

5.2.3 组分含量软测量在钴萃取过程优化控制中的应用

5.3 本章小结

第六章 结束语

参考文献

致谢