[发明专利]湿法冶金浓密洗涤过程关键变量检测方法

说明书

技术领域

本发明属于湿法冶金技术领域。特别提供一种湿法冶金浓密洗涤过程底流浓度检测方法，即提供一种实时预测底流浓度的方法。 

背景技术

湿法冶金工艺是一门古老而又有极大发展前途的现代科学技术，与传统的火法冶炼相比，湿法冶金技术具有便于多金属资源的分离和回收、不产生烟气污染以及对环境友好的优点。特别是针对我国矿产资源复杂、难选和低品位矿的特点，湿法冶金技术更具有优越性，应该说湿法冶金更能适应当今矿产资源可持续发展的要求。 

近几年我国有色冶炼装备工艺水平已有大幅提升，但与国外先进企业相比，在生产率、生产成本和能耗、环境污染及矿物回收率等方面还有较大差距，冶炼过程综合自动化水平低是造成这种差距的最主要原因之一。我国湿法冶金关键设备的自动化装备水平和过程控制水平已经远远不能满足其工业化的需要，严重阻碍了湿法冶金工艺水平和生产效率的进一步提高。 

浓密洗涤过程是湿法冶金过程的一道关键工序。浓密机是其中的常用设备，其底流浓度是衡量浓密洗涤过程质量的关键指标。目前浓密机底流浓度的控制仍处于人工操作状态，其浓度、流量的波动相应地都比较大，对后续生产过程的生产指标造成较大影响。同时浓密机由于影响因素多、大时滞、慢时变等特性，使得实现其自动控制一直是一个难题。要实现浓密洗涤过程优化控制，建立与优化控制相关的浓密洗涤过程关键变量(底流浓度)预测模型是关键。 

浓密机是基于重力沉降作用的固液分离设备，将浓度为10％～20％的矿浆通过重力沉降浓缩为浓度为45％～55％的底流矿浆，借助安装于浓密机内慢速运转的耙的作用，使增稠的底流矿浆由浓密机底部底流口卸出。浓密机上部产生较清净的澄清液(溢流)，由顶部的环形溜槽排出。浓密机的作业空间按照浓度大小可分为自由沉降区、凝聚沉降区、干涉沉降区和压力沉降区四个区，如图1所示。 

沉降过程如下： 

(1)需要浓缩的悬浮液浆体首先进入自由沉降区，固体颗粒依靠自重 迅速沉降，进入凝聚沉降区； 

(2)在凝聚沉降区，悬浮液中的固体颗粒己形成较紧密的絮团，絮团仍继续沉降，但其速度已较缓慢； 

(3)在干涉沉降区，部分颗粒由于自重作用沉降，部分颗粒则受到密集颗粒的阻碍，难以继续沉降； 

(4)进入压力沉降区的沉降体浓度较大，因在此处设有旋转刮板，有时该区的一部分呈浅锥形表面，浓缩物中的水又会在刮板的压力作用下溢出，悬浮液浓度进一步提高，最终由浓密机底口排出，成为浓密机的底流产品，得到高浓度的尾矿料浆。 

由于浓密洗涤工艺复杂，操作环境恶劣，对其进行机理分析建立精确数学模型存在较大难度。自1905年J.V.N.Dorr发明了连续运作的浓缩机以来，很多学者对浓密洗涤过程进行了数学模拟。近几十年来，浓密机固液分离技术有了很大的发展，但对浓密洗涤过程的数学模型的研究却远远不够。浓密洗涤过程的数学模型有助于描述和理解沉降过程机理，对系统设计及设备选型提供理论的指导；有助于模拟沉降过程的动态变化和研究矿浆产量的变化，可以指导实际的生产运行。随着固液分离技术的发展，必须开展数学模型的研究，从而更深刻地认识所研究的现象和规律。 

湿法冶金浓密洗涤过程建模方法实际能够应用的主要有以下几种常见的方法： 

(1)基于机理模型的方法 

通过全面深刻了解过程的运动机理后，运用一些已知的定理、定律和原理，如能量平衡方程、传热传质原理、动力学原理等，建立过程的数学模型，以表达过程的内部机理蕴涵的过程内部运动规律。通常机理模型由代数方程组或微分方程组组成。因为机理关系可以清楚地展示过程的内在结构和联系，因此称其为白箱建模。 

(2)基于数据模型的方法 

根据系统的输入输出数据，建立与系统外特性等价的数学模型的方法，称为数据建模。数据建模将系统看作黑箱，在不了解系统内部结构和机理的情况下，选取一组与主导变量有密切联系且容易测量的二次变量，根据某种最优准则，利用统计方法构造二次变量与主导变量间的数学模型。 

(3)基于混合模型的方法 

混合使用多种建模方法建立对象的数学模型，可以达到各种方法取长补短的效果，目前已成为研究的热点。 

若系统有先验的物理知识可以利用，则尽量利用，以把黑箱模型转化成灰箱模型，从而把机理方法和数据方法相结合。数据方法可提取机理方法所无法解释的对象内部的复杂信息，而机理模型又可提高数据模型的推广能力。结合方式一般分为并行和串行两种。