作為提取冶金的兩大技術之一,濕法冶金是從原料中提取和分離有價金屬的過程,其具有金屬回收率高、工藝靈活性大、投資省、見效快和伴生成分綜合回收好等特點。因此,更適合低品位礦產(chǎn)資源的回收利用,是解決我國金屬礦產(chǎn)資源利用問題的有效途徑。然而,與我國較為先進的濕法冶金工藝相對應的優(yōu)化控制技術卻發(fā)展緩慢,使得整個濕法冶金流程生產(chǎn)效率較低、資源消耗較大、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定,已經(jīng)成為制約濕法冶金工業(yè)發(fā)展的瓶頸。為了解決這一問題,本文以某黃金冶煉廠的濕法冶金生產(chǎn)流程為背景,首先針對濕法冶金流程中綜合生產(chǎn)指標和各關鍵工序指標在線檢測的難點,建立了濕法冶金全流程機理模型;然后,在機理模型的基礎上,建立了以經(jīng)濟效益為目標的濕法冶金全流程優(yōu)化模型,并針對濕法冶金全流程優(yōu)化求解時存在的問題,提出了基于操作變量耦合關系分解的全流程優(yōu)化求解方法。最后,針對實際生產(chǎn)管理中,工序指標和操作變量的分層決策結構,提出了基于最小消耗模型的濕法冶金全流程分層優(yōu)化方法,并針對全流程分層優(yōu)化方法在求解大規(guī)模濕法冶金全流程優(yōu)化問題時所面臨的工序指標眾多且各工序指標之間存在一定耦合關系的問題,進而提出了基于工序質(zhì)量指標耦合關系分解的濕法冶金全流程分層優(yōu)化方法。本文的主要研究工作歸納如下:1.從濕法冶金的典型工序,即浸出、壓濾洗滌和置換的基本原理出發(fā),基于物料及能量平衡關系,建立了濕法冶金全流程的靜態(tài)機理模型。利用實驗分析、辨識等手段確定了模型的主要參數(shù),并用實際數(shù)據(jù)對模型進行了靜態(tài)實驗,驗證了模型的有效性。2.在機理模型的基礎上,建立了以單位時間內(nèi)綜合經(jīng)濟效益最大為目標、以各槽氰化鈉添加量和鋅粉添加量為決策變量的濕法冶金全流程優(yōu)化模型,利用二階振蕩PSO優(yōu)化算法對所建立的全流程優(yōu)化模型求解,結果表明所建的全流程優(yōu)化模型的合理性,并對濕法冶金全流程優(yōu)化的性能進行了定量描述,為全流程優(yōu)化求解方法的研究提供了理論依據(jù)。3.針對全流程優(yōu)化模型涉及到的決策變量與約束眾多,難于求解的問題,提出了一種基于操作變量之間耦合關系分解的全流程優(yōu)化求解方法。該方法是依據(jù)操作變量之間的耦合程度將全流程優(yōu)化問題轉換為若干易于求解的子優(yōu)化問題,從而有效地提高了全流程優(yōu)化問題的求解效率。仿真實驗驗證了這種優(yōu)化求解方法的有效性。4.針對實際生產(chǎn)中工序指標與操作變量設定值的分層決策問題,提出了基于最小消耗模型的全流程分層優(yōu)化方法。該方法利用最小消耗模型來描述各工序指標間相關關系,進而將整個全流程優(yōu)化問題轉換為兩層:工序層優(yōu)化和過程層優(yōu)化。仿真實驗驗證了基于最小消耗模型的全流程分層優(yōu)化方法的有效性。在此基礎上,針對該分層優(yōu)化方法用以求解大規(guī)模濕法冶金全流程優(yōu)化問題時所面臨的工序指標眾多且各工序指標之間關聯(lián)緊密、存在耦合關系的問題,提出了一種基于工序指標之間耦合關系分解的濕法冶金全流程分層優(yōu)化方法。該方法根據(jù)工序指標之間耦合程度將工序層優(yōu)化問題分解為若干易于求解的子優(yōu)化問題,從而,有效地提高了全流程分層優(yōu)化方法的求解效率。仿真實驗驗證了基于工序指標之間耦合關系分解的濕法冶金全流程分層優(yōu)化方法的有效性。5.在理論研究的基礎上,開發(fā)出一套濕法冶金全流程優(yōu)化控制系統(tǒng)軟件,將理論方法加以實現(xiàn)。
【學位單位】：東北大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2016
【中圖分類】：TF111.3
【部分圖文】：

濕法冶金流程主要包括礦石原料的預處理，礦石浸取，固一液分離，溶液的凈化、??富集與分離，從溶液中制取出金屬或化合物，浸取渣及廢液的處置等單元操作過程。本??文以某精煉廠的高銅生產(chǎn)流程為背景展開研宄，該生產(chǎn)流程如圖２．１所示。??高銅精礦（分離浮選精礦）??（§）?—Ｓ???壓—▼濾???匕貧—液??貴Ｉ液?＿???１??Ｉ??貴液★置換?＿反＿！■洗—｜???＾??丄??備二浸???壓▼濾??Ｉ??Ｌ??ｆ——?反士―洗??圖２．１高銅生產(chǎn)流程圖??Ｆｉｇ．２．１?Ｆｌｏｗ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｈｉｇｈ?ｃｏｐｐｅｒ?ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ??由圖可知，該生產(chǎn)流程首先對高銅精礦進行調(diào)漿處理，得到一定濃度的礦漿。然后，??將礦漿依次注入一次浸出工序的４個浸出槽中，精礦中的金在每個浸出槽里與氰化鈉發(fā)??生浸出反應（如式（２．１）），實現(xiàn)精礦中的金和雜質(zhì)的分離。一次浸出反應后的礦漿通入到??壓濾機中，用從置換工序流出的貧液對壓濾成的濾餅進行洗滌，再調(diào)漿依次注入到二次??浸出工序的４個浸出槽中，進一步實現(xiàn)精礦中剩余的金與雜質(zhì)的分離。二次浸出反應后??－１６?－??

２．２．１浸出工序工藝分析及其機理模型??一次浸出和二次浸出工序均是由４個空氣攪拌浸出槽串聯(lián)組成的，該裝置示意圖如??圖２．２所示。??３??２?／??￣￣?＾?ｒ??５??１??６??—ｗ‘４??１?一中心管；２—進料管；３—壓縮空氣管；４一下排料管；５—上排料管；６—槽體??圖２．２氣力攪拌槽結構示意圖??Ｆｉｇ．?２．２?Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ａｉｒ－ａｇｉｔａｔｅｄ?ｔａｎｋ??－１７?－??

精礦中的金在每個浸出槽中與浸出劑（氰化鈉）發(fā)生浸出反應（如式（２．１）），生成金??氰化合物，實現(xiàn)精礦中金和雜質(zhì)的分離。在前一個浸出槽參與反應后，將反應后的礦楽??注入到下一個浸出槽中繼續(xù)進行。浸出工序的工藝流程如圖２．３所示。??ｉ?采自分離＿１１礦＾??Ｖ．?／??緩沖箱??ＮａＣＮ?ＮａＣＮ?ＮａＣＮ?ＮａＣＮ??ｃｚ?ｃｚ：??￡＾Ｊ１?＾１?＾??，，?４，?１?風機??ｒｉ?子?冷??＾?ｍ??｜?Ｉ??Ｉ?Ｉ??▼?ｉ??２Ｓ?３Ｓ??４３??圖２．３浸出工序工藝流程圖??Ｆｉｇ．?２．３?Ｆｌｏｗ?ｃｈａｒｔ?ｏｆ?ｌｅａｃｈｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ??為了提高浸出率，以提高有價金屬回收率，防止貴金屬流失，浸出過程為多級串聯(lián)??浸出。生產(chǎn)中礦漿流量和礦漿濃度可以在線檢測，可離線化驗固相中的金品位、液相中??的金品位等，整個工序是連續(xù)浸出，各級浸出槽之間通過溢流方式連接。濃縮、壓濾、??調(diào)漿后的礦漿儲存在礦漿緩沖槽中，礦漿用栗連續(xù)穩(wěn)定地打入１＃浸出槽，固相中難溶的??金與浸出劑ＮａＣＮ和礦漿中的溶解氧發(fā)生反應生成可溶于水的金氰絡合離子??［ＡＵ（ＣＮ）２］＿，槽底通入的壓縮空氣一方面提供反應所必需的溶解氧，另一方面產(chǎn)生氣力??攪拌作用以使反應更加徹底并防止礦漿堆積
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本文編號：2891501