[发明专利]基于状态转移算法的除铜过程的犹豫模糊c均值聚类方法

说明书

基于状态转移算法的除铜过程的犹豫模糊c均值聚类方法，包括：基于除铜级联反应釜的数据设置状态转移算法的参数并初始化距离测度权重；基于距离测度权重通过模糊c均值聚类仿真得到除铜级联反应釜的数据的聚类中心和隶属度矩阵；根据聚类中心和隶属度矩阵建立目标模型并进行仿真后输出优化结果。本发明中对湿法炼锌除铜工艺过程的数据进行了聚类分析，能够很好地判别具有安全威胁的数据，同时能够较快且准确地得到最优的权重结果，对于整个除铜工艺过程的参数辨识与优化控制具有重要意义。

技术领域

本发明涉及除铜工序数据挖掘技术领域，特别涉及基于状态转移算法的用于除铜的犹豫模糊c均值聚类方法。

背景技术

在有色冶金湿法炼锌流程工业过程中，净化除铜是其中一道非常重要的工序，铜离子是硫酸锌溶液中含量最高且对后续电解工序有害的杂质离子，因此需要在净化工段首先被除去。除铜工序通过向两个连续的反应釜中添加锌粉除去铜离子，但是又需要适当保留一定量的铜离子作为后续除钴工段的活化剂，因此需要确保最后的反应釜的出口铜离子浓度保持稳定且处于合格的范围内。现场的工艺流程中需要根据出口铜离子浓度调整锌粉添加量，添加太多锌粉会造成锌粉浪费的同时也会导致出口铜离子浓度过低；而锌粉添加过少会导致出口铜离子浓度过高，影响后续电解工艺。

现有的针对除铜工序的反应釜出口铜离子浓度的检测是采取“现场采样+实验室分析”的常规方法，该方法的采样及检测周期过长，使得对铜离子浓度的检测及分析失去了其对工业除铜工序的入口锌粉添加量进行指导的价值。

现有的湿法炼锌除铜工艺过程是通过在两个连续的级联反应器的入口处添加锌粉以达到沉淀铜离子的目的，浸出后的硫酸锌溶液中涉及到的主要的反应有锌粉置换铜反应和单质铜沉淀铜离子的归中反应，最终的杂质铜离子将会以氧化亚铜为主的形式沉淀下来。

置换反应与归中反应共同消耗铜离子，两者之间存在相互竞争的关系，且置换反应生成的单质铜是归中反应的反应物，前者对后者具有促进作用。

两级联反应釜中的置换反应与归中反应的具体反应式如下：

在整个除铜反应过程反应釜中，硫酸锌溶液中的铜离子首先与锌粉发生置换反应，生成单质铜，如上(1)式；部分单质铜在底流晶种的作用下，继续与铜离子发生归中反应，生成了氧化亚铜沉淀，如上(2)式。

从电化学的角度分析，锌的标准还原电位为-0.763V，而铜的标准还原电位为0.3402V，因此具有正电位的铜能更轻易地被具有负电位的锌置换，因为电子更容易从锌单质转移至铜离子，发生的反应如(1)式的置换反应。

在直接浸出冶炼除铜工艺中，通过控制溶液碱度与反应晶种，能够促进(2)式中的归中反应正向进行，则可以得到氧化亚铜沉淀与锌粉之间的化学计量关系式：

在锌直接浸出冶炼除铜过程中，铜离子主要是以氧化亚铜的形式沉淀，1摩尔的锌粉理论上能够沉淀2摩尔铜离子，因此相比较与单一的置换反应(1)，若能促进反应(3)的进行，则更能够节约锌粉添加量。

工业除铜过程中的各项数据为实时检测数据，是通过检测控制系统将数据传送至现场监控主机中，由于浸出后液具有高温度高腐蚀性等特性，在线金属分析仪很难应用在除铜过程浓度检测当中，因此级联反应釜的出口铜离子浓度是通过每两小时人工采样，并最终在实验室化验检测得到铜离子浓度数据。实际生产过程依然是依靠操作人员根据实时监控信息以及杂质浓度离线的化验值，按老师傅的经验来调节锌粉添加量，以期将出口铜离子浓度保持在生产指标范围内。然而这种通过离线检测出的铜离子数据再对实时现场的锌粉添加量进行指导已经无法适应实际工业需要。