[发明专利]二水湿法磷酸萃取生产优化方法

说明书

本发明提供一种二水湿法磷酸萃取生产优化方法，包括以下步骤：基于工艺机理的历史生产数据清洗，去除逻辑错误的数据样本,将健康数据用于模型训练；基于工艺机理分析的二水磷酸生产过量硫酸根浓度控制模型训练；训练出的硫酸进料流量控制模型，通过调整反应料浆的过量硫酸根含量水平，提出磷酸收率最高情况下的硫酸进料控制策略。本发明为后续工艺模型训练提供健康的训练样本数据，训练出硫酸进料模型来对磷酸萃取指标进行精准控制，最终制定出磷酸收率最优的各生产参数联调策略。

技术领域

本发明属于磷酸生产技术领域，具体涉及一种二水湿法磷酸萃取生产优化方法。

背景技术

二水湿法磷酸萃取工艺是目前主流的磷酸生产工艺之一，通过磷矿浆与浓硫酸在反应槽中发生化学反应和结晶来制取磷酸。反应料浆中的硫酸钙晶体直接影响磷酸萃取率，高磷酸转化率需要硫酸钙结晶晶形稳定、结晶颗粒形状整齐均匀，具有良好的过滤和洗涤性能。而石膏晶型的好坏可通过控制反应槽内过量硫酸根含量来实现：低过量硫酸根使硫酸钙生成薄片状二水物，难于过滤和洗涤；合适过量硫酸根可得到过滤性能良好的硫酸钙斜方六面体单晶；过高的过量硫酸根使硫酸钙结晶向单个针状方向发展，同时使结晶不均匀程度增加，滤饼易发生开裂，洗涤率显著降低。因此，稳定控制反应槽内过量硫酸根含量，找到最优磷酸转化率下的过量硫酸根含量范围是提升磷酸收率的关键。

现有二水湿法磷酸萃取控制方法采用物料稳态计算方法，由操作工人事先设定磷矿浆和浓硫酸进料比例，再采用每小时化验反应料浆中过量硫酸根浓度的策略，根据该化验结果，对磷矿浆和浓硫酸进料比例进行微调，保证反应体系中过量硫酸根浓度稳定在一定水平，以达到较优的磷酸转化率。该方法存在的缺陷：

基于稳态计算磷矿浆和浓硫酸进料比例和根据过量硫酸根浓度化验数据调整生产的方法，在实际生产中常常遇到以下几个问题：

(1)磷酸萃取工艺根据反应槽体积和物料流量估算需要2-2.5小时才能达到稳态，根据稳态计算确定的硫酸流量，往往在系统没达到稳态状态下，又需要再调整。在生产负荷和矿浆性质(如加矿量、矿密、CaO含量等)变化较大的情况下，过量硫酸根浓度波动很大，难以控制。

(2)由于现有生产方法是在料浆化验数据检测结果出来后，再对生产进行调整。化验数据检测具有很强的时间滞后性，导致工人操作不及时，永远落后于实际生产条件变化。

(3)工厂操作人员只能从经验出发调控相关参数及原料配比等，因此磷酸的转化率与操作人员的技术、经验和专注程度等条件密切相关，直接导致磷酸转化率的波动。此外，实际磷酸转化率受到多种生产参数影响(磨矿细度、加矿量、硫酸流量、矿密、CaO含量、返稀酸流量、回磷酸量、初始料浆密度、初始过量硫酸根浓度、初始含固量、初始滤液密度等)。而工人操作属于多年积累经验，并非该工艺所有生产参数的最佳组合，其生产效益存在较高的优化和提升空间。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种二水湿法磷酸萃取生产优化方法，主要目的有：

(1)基于二水湿法磷酸工艺，采用化工机理分析方法，选取过程关键影响参数，提出工业数据磷酸生产模型训练方法，实现生产化验指标(反应料浆过量硫酸根含量)精准预测。

(2)基于训练好的磷酸生产模型，以及实时生产参数，对磷酸生产多参数进行联调和优化，保证生产过程中反应料浆的过量硫酸根含量稳定。

(3)通过调整反应料浆的过量硫酸根含量，确定磷酸收率最高情况下的过量硫酸根控制水平，提出磷酸收率的优化控制方法。

本发明首先采用化工机理分析方法，将海量工业历史数据进行清洗，去除与工艺机理相矛盾的历史数据。随后，选取过程工业关键影响参数，提出高维数据训练方法，建立与实际生产高度吻合的磷酸生产模型，实现料浆中过量硫酸根的精准控制。最后通过实时生产试验，提出磷酸生产最优控制算法指导生产，保证磷酸萃取高收率的持续稳定，并摆脱对工人经验的依赖。

具体的技术方案为：