[发明专利]湿法冶金全流程分层优化控制方法

摘要

本发明提供一种湿法冶金全流程分层优化控制技术，在生产管理部门确定总产出与总消耗的条件下，将全流程优化控制问题分为工序级指标优化和过程级回路设定优化两层结构加以实现。首先，通过建立描述湿法冶金各工序产出与最小消耗关系的各工序指标相关关系模型，然后，在各工序过程模型的基础上，建立工序过程优化模型并加以求解，进而实现关键控制回路设定优化。本发明还提供实施上述全流程优化控制技术的软件系统，它包括主程序、数据库和界面。本发明应用于某湿法冶金生产流程，降低了生产成本，提高了经济效益。

主权项

湿法冶金全流程分层优化控制方法，其特征在于：在生产管理部门确定总产出与总消耗的条件下，将全流程优化控制问题分为工序级指标优化和过程级回路设定优化两层结构加以实现，即首先进行各关键生产工序指标优化，然后，在工序指标优化结果的基础上，实现各工序关键控制回路设定优化；通过建立描述湿法冶金各工序产出与最小消耗关系的各工序指标相关关系模型，以全流程经济效益最大为目标，以工序指标为决策变量，建立工序指标优化模型进而实现工序指标优化；在各工序过程模型的基础上，将工序指标优化结果引入约束，以生产操作偏好或消耗最小为优化目标，以关键控制回路设定为决策变量，建立工序过程优化模型进而实现关键控制回路设定优化；湿法冶金全流程分层优化控制方法主要包括各工序指标相关关系模型以及过程模型的建立、工序指标优化模型与工序过程优化模型的建立以及求解等步骤； 1)各个工序的过程模型和指标相关关系模型的建立 (1)各工序指标相关关系模型的建立 工序指标相关关系模型主要是体现投入与产出关系的工序最小消耗模型，即各个工序指标与最小消耗之间的关系，利用实际生产过程指标数据，以产出指标为输入、以其对应最小消耗为输出建立各工序指标相关关系数据模型；该生产全流程各工序指标相关关系模型为： QM1＝F1(Qs,Cw,Cs0,x1)                         ① QM2＝F2(Qs,Cw,Cs0,x1,x2)                      ② QM3＝F3(Qs,Cw,Cs0,x1,x2,y,pgg)                 ③ 式中QM1—一次浸出过程氰化钠最小消耗所折算的费用； QM2—二次浸出过程氰化钠最小消耗所折算的费用； QM3—置换过程锌粉最小消耗所折算的费用； Fi—工序指标与最小消耗之间的关系模型； Qs—流入浸出槽的矿石流量； Cw—流入浸出槽的矿浆浓度； Cs0—原矿中金的初始品位； x2—为二浸浸出率； y—为置换过程的置换率； pgg—为金泥品位； 工序指标相关关系模型还包括指标间取值范围相关关系模型；一浸浸出率与其对应的二浸最大浸出率之间的相关关系模型，即 x2,max＝f(x1)                            ④ 式中x1—为一浸浸出率； x2,max—为二浸最大浸出率； f—一浸浸出率与二浸最大浸出率之间的关系模型； (2)各个工序的过程模型的建立 本发明中采用的各个工序的过程模型为利用物料平衡关系建立好的浸出、压滤洗涤和置换过程模型； 2)分层全流程优化模型的建立 本发明中采用的分层全流程优化模型是由工序级优化模型和过程级优化模型组成，其工序级优化模型和过程级优化模型如下： (1)工序级指标优化模型 工序级指标优化是在完成全流程综合生产指标的基础上，以全流程经济效益最大为目标，确定最优的各工序指标：一浸浸出率、二浸浸出率、置换率、金泥金品位以及各工序消耗；工序级优化模型为 maxJ＝QAu·PAu+QZ‑W s.t. x1+(1‑x1)·x2≥η      x2,max＝f(x1)      W＝Qs·Ps+QM1+QM2+QM3+Qe+Qh+Qgg     QM1＝F1(Qs,Cw,Cs0,x1)      QM2＝F2(Qs,Cw,Cs0,x1,x2)                                  ⑤      QM3＝F3(Qs,Cw,Cs0,x1,x2,y,pgg)      QM1+QM2+QM3≤QMU     xi,max≥xi≥xi,min,i＝1,2      y≥ymin     pgg≥pgg,min式中J—单位时间经济效益； QAu—金的产量； PAu—金价格； QZ—氰渣利润； W—湿法冶金过程的生产总成本； η—金的最低回收率； Ps—当前矿石价格； Qe—空压机和渣浆泵电能损耗所折算的费用； Qh—环保处理成本； Qgg—由金泥品位所产生的金泥处理成本； QMU—生产管理部门确定的物耗上限值； ymin—置换率工艺技术要求值； pgg,min—金泥品位工艺技术要求值； 在式⑤中，QZ可由下式表示 QZ＝(Qs·Cs0‑QAu/y)·PAu·μ                            ⑥ 式中μ—氰渣返金率； (2)过程级回路设定优化模型 过程级回路设定优化是在工序级所确定的最优各工序指标，包括一浸浸出率、二浸浸出率、置换率、金泥金品位以及各工序消耗的基础上，分别确定各工序最优的控制回路设定值；各工序过程级优化模型，包括一次浸出过程优化模型、二次浸出过程优化模型以及置换过程优化模型； 一、二次浸出过程优化均以第一槽氰化钠添加量最大这一操作偏好为目标，以各浸出槽氰化钠添加量为决策变量建立优化模型；置换过程优化则以锌粉消耗最小为目标，以锌粉添加量为决策变量建立优化模型； 一次浸出过程优化模型为 二次浸出过程优化模型为 置换过程级优化模型为 式中x1,mubiao—工序级优化确定的一浸浸出率； x2,mubiao—工序级优化确定的二浸浸出率； ymubiao—工序级优化确定的置换率； Qi,jcn—i次浸出过程第j个浸出槽的氰化钠添加量； QZn—置换过程锌粉添加量； PZn—锌粉的单价。