[发明专利]一种湿法冶金金氰化浸出过程浸出率预测方法

权利要求书

1.一种湿法冶金金氰化浸出过程浸出率预测方法，采用已知的湿法冶金金氰化浸出工艺，本发明建立了串行混合模型预测金浸出率，串行混合模型是动态机理模型和神经网络数据模型串联组成的混合模型，其特征在于： 

动态机理模型由研究金氰化浸出过程的动力学基理出发，逐步建立浸出过程物料平衡方程，单级金氰化浸出出过程方程的物料平衡方程用如下微分方程表述： 

固相金守恒：……………………………① 

液相氰离子守恒方程：…………② 

液相金守恒：…………………………③ 

金浸出率：…………………………………………………④ 

其中：Qs为浸出槽矿浆固相流量；Ql为浸出槽矿浆液相流量；Qcn为浸出槽中氰化钠的添加量；Ms为浸出槽中滞留的固相质量；Ml为浸出槽中滞留的液相质量；c_s0、c_s分别为固相中的金初始品位、品位；c_cn0、c_cn分别为液相中的氰离子初始浓度、浓度；c_l0、c_l分别为液相中的金初始浓度、浓度；r_Au为金的溶解速度；r_cn为氰离子的消耗速度； 

根据固相、液相中的质量守恒，得： 

固相：Qs_i＝Qs_i-1＝Qs……………………………………………⑤ 

液相：Ql_i＝Ql_i-1＝Ql………………………………………………⑥ 

其中：Qs_i为第i级浸出槽的矿浆固相流量；Ql_i为第i级浸出槽的矿浆液相流量。 

假设浸出槽中的物料能够最大程度上混合，并且忽略浸出槽中的物料隔离，且浸出槽中滞留的固、液相质量恒定，得： 

…………………………………………………………⑦ 

…………………………………………………………⑧ 

………………………………………………………⑨ 

其中：C_w为矿浆中固相所占的系数；V为浸出槽的有效体积；ρ_s为矿浆固相密度；ρ_l为矿浆液相密度； 

因为忽略了浸出槽中的物料隔离，因此固相，液相和矿浆有相同的平均浸出时间τ： 

……………………………………………………⑩ 

金氰化浸出过程的动态机理模型由式①～式⑩及金溶解速度和氰离子消耗速度的动力学模型来表示；采用数值解法求解方程式式①～式⑩所组成的微分方程组，得到固相中的金品位c_s、液相中的金浓度c_l、液相中的氰离子浓度c_cn，进而计算得到该浸出槽的浸出率a； 

采用BP神经网络作为数据建模方法以预测机理模型中的未知参数r_Au、r_cn； 

基于串行混合模型的金氰化浸出过程浸出率预测依如下步骤进行： 

步骤一、机理模型参数选取； 

(1)现场已知参数； 

(2)查阅文献而得参数； 

(3)实验所得参数； 

步骤二、采集现场数据：采集流量、浓度等实测数据； 

步骤三、将步骤二所采集的数据利用Tikhonov正则化方法估计r_Au、 r_cn； 

步骤四、r_Au、r_cn数据预测模型训练：假设浸出过程所通入的压缩空气充足，即溶液中的含氧量为常值，根据过程的先验知识，金的溶解速度r_Au和氰根离子的消耗速度r_cn只与固相中的金浓度c_s和液相中的氰根离子浓度c_cn有关；以c_s和c_cn为输入，以应用Tikhonov正则化方法估计的r_Au和r_cn为输出，对神经网络采用Levenberg-Marquardt算法训练，用训练好的神经网络模型估计混合模型中的未知参数r_Au和r_cn； 

步骤五、串行混合模型的预测：将动态机理模型与神经网络数据模型串联组成混合模型，并对浸出率进行实时预测； 

过程数据采集选用的硬件装置，包括金氰化浸出过程浸出率预测系统、PLC、上位机和现场检测仪表； 

检测仪表将采集到的现场实际数据通过Profibus-DP总线传送到PLC，PLC再将采集的信号通过以太网传送到上位机，然后，上位机把现场实际运行数据传送到金氰化浸出过程浸出率预测系统，进行浸出率的实时预测，同时将结果同步显示在上位机组态界面中进行显示。 

2.根据权利要求1所述的一种湿法冶金金氰化浸出过程浸出率预测方法，其特征在于所述的浸出率预测系统、上位机、PLC、现场检测仪表，其中金氰化浸出过程现场检测系统主要由矿浆浓度检测、氰化钠添加流量检测、pH值检测、矿浆固相金品位化验、矿浆液相氰离子浓度化验、液相中溶解氧检测构成，其中矿浆流量根据压滤机卸饼相关参数估计； 

浸出率预测系统和上位机选用联想品牌Core 4计算机，操作系统为WINDOW 7；浸出率预测系统在Core 4联想计算机上运行，浸出率预测系统界面由C#.net软件实现，串行混合模型预测算法采用Matlab 2012编程软件；浸出率预测系统和上位机的信号传送软件采用Prodave软件，浸出过程的矿浆浓度通过BDSM型在线浓度计检测，氰化钠添加流量由蠕动式电脑加药机检测，pH值由BPHM型工业PH 计检测，液相中溶解氧由BDOM型工业溶氧仪检测，矿浆固相金品位、矿浆液相氰离子浓度通过离线实验室化验检测； 

PLC控制器采用西门子S7-300系列的CPU 315-2DP，具有Profibus-DP接口用来连接分布式IO；同时，配置以太网通讯模块，使PLC搜集的现场实际运行数据被上位机访问，PLC控制器和以太网通讯模块均放置在中央控制室中的PLC电气柜中； 

系统界面包括：浸出过程预测系统工况参数界面、浸出过程预测系统金浸出率预测界面、模型参数设置界面和浸出过程预测系统历史查询界面。