[发明专利]一种铝土矿浮选过程矿浆酸碱度的在线预测方法

摘要

一种铝土矿浮选过程矿浆酸碱度在线预测方法，针对铝土矿浮选矿浆酸碱度调整剂添加点到酸碱度检测点存在较大时滞使酸碱度控制滞后，且酸碱度人工检测效率低的问题，本发明首先建立矿石与碱反应造成的矿石耗碱量回归模型；再根据未与矿石反应的碱在水中水解，和碱性循环水对水解平衡的影响，建立酸碱度机理预测模型；根据酸碱度实测值与机理模型预测值构成的误差时间序列建立误差补偿模型；根据工况变化基于专家规则对误差补偿方向进行修正，利用修正后的补偿值对机理模型进行补偿得到矿浆酸碱度预测值。本发明用于实际生产过程矿浆酸碱度的预测，均方根误差为0.0935，最大相对误差为2.83％,90％的测试样本相对误差位于±2％以内。

主权项

1.一种铝土矿浮选过程矿浆酸碱度的在线预测方法，其特征在于先建立矿石与pH值调整剂Na2CO3反应造成的矿石耗碱量回归模型：o＝b0+b1X1+b2X2+b3c+b4pHw  (1)式中，o克/吨矿表示碱与1吨矿物反应被消耗掉的碱量，X1为原矿中三氧化二铝的百分含量，X2为原矿中二氧化硅的百分含量，c克/吨矿为1吨矿物中碱的加入量，pHw为循环水的pH值,b0,...,b4为回归参数；再根据未与矿石反应的碱在水中产生电离水解，且考虑碱性循环水的加入影响矿浆酸碱度，依据水解反应建立酸碱度机理预测模型，浮选过程中pH值调整剂Na2CO3溶液的质量浓度记为wg/L,其流量记为LL/min；下料量流量记为F吨/小时；pH值调整剂加入点与pH值检测点之间循环水的流量记为Q1L/min，其pH值用pHw表示，新水的流量记为Q2L/min，循环水中氢氧根离子的浓度mol/L为：在pH值检测点的氢氧根离子浓度用xmol/L表示,按照未与矿石反应的碱在水中产生一级水解，根据水解平衡有：求解式(3)得：式中，k1为Na2CO3的一级水解平衡常数，其值为1.8×10‑4，c1为未与矿物反应的碱溶于所有添加的水之后等价的碱浓度mol/L，其计算方法为：式中，106是碳酸钠的摩尔质量g/mol，60用于将单位g/min换算为g/h；根据矿浆溶液中总的氢氧根离子浓度，求得矿浆酸碱度机理模型预测值表达式为：pr＝14+lg(x+c2)  (6)式中，pr为机理模型预测值；根据矿浆酸碱度实测值与机理模型预测值所构成的误差时间序列建立基于自回归滑动平均的误差时间序列补偿模型；记铝土矿浮选矿浆酸碱度的实测样本值为r_t，t＝1,2,...,n，各时间点对应的机理模型预测值为t＝1,2,...,n，二者相减得到对应的误差为根据误差时间序列{e₁,e₂,...,e_t,...,e_n}，建立自回归滑动平均误差补偿模型：式中，ε为模型的误差项，和θ_j，j＝1,2,...,q为待定系数，采用单位根检验法对时间序列进行平稳性识别，采用基于自相关函数和偏自相关函数的定阶方法对模型进行定阶，即确定p和q的值，根据历史误差序列，采用最小二乘法对参数进行辨识得到和θ_j，j＝1,2,...,q；根据工况变化和经验知识建立专家规则判断误差补偿方向，用增量表示当前采样时刻某变量相对于前一小时采样时刻的变化量，用Δβt吨表示t时刻相对前一采样时刻的下料量增量，Δpt表示t时刻相对前一采样时刻的循环水pH值增量，Δmt克/吨矿表示t时刻的每吨矿物相对前一采样时刻的每吨矿物中的Na2CO3加入量增量，Δωt吨表示t时刻相对前一采样时刻的循环水和新水总增量，kt表示t时刻的专家规则输出，1和0分别对应pH值增和减，得到误差补偿规则为：如果Δβt>＝3.4，则kt＝1；如果Δβt<＝‑4.7，则kt＝0；如果‑4.7<Δβt<3.4且Δpt<＝‑0.21，则kt＝1；如果‑4.7<Δβt<3.4且Δpt>＝0.23，则kt＝0；如果‑4.7<Δβt<3.4且‑0.21<Δpt<0.23且Δmt<＝‑100，则kt＝1；如果‑4.7<Δβt<3.4且‑0.21<Δpt<0.23且Δmt>＝100，则kt＝0；如果‑4.7<Δβt<3.4且0.21<Δpt<0.23且‑100<Δmt<100且Δωt>＝12，则kt＝1；如果‑4.7<Δβt<3.4且0.21<Δpt<0.23且‑100<Δmt<100且Δωt<＝‑6，则kt＝0；否则k_t与方向一致；根据补偿规则确定是正补偿还是负补偿，专家规则补偿方向与方向一致时采用直接对机理模型进行补偿，不一致时则以专家规则补偿方向为准，补偿值采用的绝对值，用修正后的误差预测值对机理模型预测值进行补偿得到矿浆酸碱度的预测值，得最终预测值为：