[发明专利]一种基于浓密机机理模型的底流浓度预测方法有效

专利信息
申请号: 201810347673.2 申请日: 2018-04-18
公开(公告)号: CN108536979B 公开(公告)日: 2021-08-03
发明(设计)人: 肖冬;江隆强;于志超;李康;刘新新;单丰 申请(专利权)人: 东北大学
主分类号: G06F30/20 分类号: G06F30/20
代理公司: 沈阳东大知识产权代理有限公司 21109 代理人: 胡晓男
地址: 110819 辽宁*** 国省代码: 辽宁;21
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 浓密 机理 模型 浓度 预测 方法
【说明书】:

发明提供一种基于浓密机机理模型的底流浓度预测方法,包括:采集浓密机现场数据;将流体压力转换为流速;利用经参数辨识的分层带参数的浓密机机理模型,进行底流浓度预测。所述浓密机现场数据,包括:顶层体积流量、进料流量、流体压力及底流体积密度。所述将流体压力转换为流速后,采用3σ原则对异常值进行处理。所述分层带参数的浓密机机理模型的建立如下:采集浓密机现场数据的历史数据;建立浓密机机理模型;将流体压力转换为流速及数据预处理;构建分层带参数的浓密机机理模型。本发明减小了纯机理模型带来的预测误差,提高了机理模型的预测精度。

技术领域

本发明属于冶金技术领域,具体涉及一种基于浓密机机理模型的底流浓度预测方法。

背景技术

随着湿法冶金工业生产的大型化、集中化和连续化,迫切要求高效、稳定的自动化生产线。而我国湿法冶金生产过程自动化总体水平较低,而其自动化技术极大地制约着我国湿法冶金工业的发展。当前山东某精矿浓密机底流浓度难以检测,操作人员靠生产经验来进行放矿,导致下游压滤工序生产急剧波动,滤饼产品水分难以达标。而尾矿浓密机靠操作工人经验进行控制,随意性大,如能做好优化控制,将减小尾矿库压力,提高生产效率。因此,建立符合工业现场需求的浓密机机理模型对底流浓度的精确预测事关重要。

浓密机由于其具有占地面积小、能耗低、效率高等优点,在国内外湿法冶金、煤炭、污水处理等行业得到广泛的应用,尤其在我国选矿厂得到普遍使用。目前,浓密机在我国选矿厂应用过程中大多存在以下问题:生产过程中的许多关键变量仍未能实现在线检测;浓密机生产过程仍处于人工操作状态,生产人员大多凭借自身经验和感觉来判断生产情况,从而进行操作;浓密机的工作负荷、底流水的浓度、溢流水的浊度等关键环节都不能得到有效的控制,导致其浓度和流量波动都比较大,对后续选矿过程的生产指标造成严重影响,同时很可能会增加后续浮选工序的药剂用量,增大了选矿的成本,严重制约了浓密机生产效率的提高。随着计算机和自动化技术的发展,迫切需要将计算机控制系统引入全流程,形成全流程自动化控制与资源共享,从而提高生产率,提升企业竞争力。

近几十年来,固液分离技术有了很大的发展,但对浓密洗涤过程的机理模型的研究却远远不够。浓密洗涤过程的机理模型有助于描述和理解沉降过程的反应机理,对系统设计及设备选型提供理论指导,有助于研究污泥产量的变化,模拟沉降过程的动态变化,可以指导实际生产。随着固液分离技术的发展,必须开展机理模型的研究,从而更深刻地认识固液分离的现象和规律。目前仍没有能够应用于优化控制的精确浓密洗涤过程模型,浓密洗涤过程的模型研究仍处于探索阶段。

自1905年J.V.N.Dorr发明了连续运作的浓密机以来,很多学者对浓密洗涤过程进行了数学模拟。在许多的选矿工艺过程中,浓密机的生产实践似乎领先于科学研究。对影响沉降性能的变量的研究开始于1908年,是由Nichols进行的。他对工艺过程中固体和电解液浓度、絮凝程度和温度的影响进行了研究。之后,Ashley(1909年)、Forbes(1912年)、Mishler(1912年和1918年)、Clark(1915年)、Coe Clevenger(1916年)、Free(1916年)等对沉降理论进行了进一步的研究。

从道尔发明浓密机到控制设备的建立,只有Coe Clevenger的浓密机设计理论,该理论是唯一以浓密机中不同的沉淀区域中固体与液体的微观平衡为基础的方法,当时并没有真正的沉降理论。第一个真正建立沉降理论的人是数学家柯西,他于1952年发表的著名的论文“沉降理论”,根据沉降波在悬浮液中的扩散建立了动态沉降理论。连续均匀沉降理论成为浓密机设计的基本理论,该理论假设悬浮液为连续体,在任何水平层上浓度是均匀的,颗粒的形状、大小及成分对沉降过程没有影响。

近些年一些学者根据沉降波在悬浮液中的扩散建立了动态沉降理论,“沉降理论”认为悬浮液为连续体。随后又对这一基本模型加入了更多细化的考虑,实现了通过模拟来进一步了解沉降过程。不同的学者对于“沉降理论”进行了扩展,如将“沉降理论引入到连续沉降过程中、层与层之间沉降通量的限制、扩散作用和压缩作用等。柯西沉降理论可以由式(1)的偏微分方程来描述,

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