[發明專利]一種濕法煉鋅除銅過程生產工況評估方法

有效

• 申請號: 201610044941.4
• 申請日: 2016-01-22
• 公開（公告）號: CN105740605B
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: 朱紅求;張斌;陽春華;張鳳雪;李勇剛;桂衛華
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 龔燕妮

本發明公開了一種濕法煉鋅除銅過程生產工況評估方法，將鋅濕法冶煉凈化除銅過程的機理模型與氧化還原電位(ORP)相結合，根據模糊控制理論建立了基于ORP和ORP變化率的除銅過程生產工況的評估方法，基于工業運行數據建立模糊規則庫，采用重心法解模糊化求評估值，在線評估除銅過程的生產工況。本發明技術對鋅粉的添加具有指導意義，從而達到穩定生產的目標。

技術領域

本發明屬于濕法煉鋅除銅過程控制技術領域，涉及一種濕法煉鋅除銅過程生產工況評估方法。

背景技術

除銅過程作為鋅濕法冶煉凈化過程的首個工序，是凈化生產的關鍵環節之一，對凈化出口溶液合格率、電解鋅品質具有重要作用。該過程在兩個串聯的連續反應攪拌釜中，持續添加鋅粉，以氧化亞銅、單質銅形式沉淀硫酸鋅溶液中多余的雜質銅離子，保留規定濃度的銅離子作為后續工段反應的活化劑。

由于除銅過程生產環境復雜并且具有高溫高腐蝕性，銅離子濃度難以在線監測。為判別工況和調節鋅粉，操作員常根據ORP估計銅離子濃度。然而，ORP與銅離子濃度之間的不確定性，以及長流程反應器的滯后性，造成人工經驗估計與實際工況差距較大，鋅粉調節精度不穩定，造成出口銅離子合格率低、鋅粉浪費率高等問題。針對這一現象，分析ORP與出口銅離子之間的關系，研究ORP在大型反應器中的變化對除銅工況影響，建立除銅工況評估模型，根據模糊理論建立生產工況的評估規則，為鋅粉調節提供依據，對于穩定出口銅離子濃度，提高出口溶液合格率，降低鋅粉消耗量具有極其重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于對除銅過程中生產工況進行實時的評估，避免因不能準確判定生產工況導致下一步鋅粉添加有誤的問題，提供一種濕法煉鋅除銅過程生產工況的評估方法。

一種濕法煉鋅除銅過程生產工況評估方法，包含以下步驟：

步驟1：基于化學反應的相互獨立原則、物料平衡原則和Arrhenius方程建立與氧化還原電位ORP有關的除銅過程反應動態模型：

其中，t是當前時刻；C₀是反應器入口銅離子濃度；C_t是t時刻銅離子濃度；e_orp是氧化還原電位值；p₁，p₂，q₁，q₂，A₁，A₂是待辨識參數，基于工業現場采集的C₀，C_t，e_orp值辨識獲得；

步驟2：根據步驟1建立的動態模型將工業生產規定的銅離子濃度過高、穩定、過低狀態轉換為相對應的氧化還原電位值e_orp，然后基于模糊控制理論構建ORP和ORP變化率dORP不同狀態下的隸屬函數；

【步驟1和步驟2之間的關系在于從濃度C到ORP值e_orp的轉換，在工業中，出口銅離子濃度要穩定在0.2g/L到0.4g/L，基于步驟1中的動態模型將銅離子濃度轉換成ORP的值后，才可以進行下一步的評估；】

步驟3：根據步驟2獲得的隸屬函數創建基于ORP和dORP的評估除銅過程模糊規則，再采用重心法對采樣點在線解模糊化得到生產工況的評估值g。

所述步驟2中構建ORP和ORP變化率dORP不同狀態下的隸屬函數的具體步驟如下：

步驟2.1：采用梯形隸屬函數來描述ORP和dORP，梯形隸屬度函數的通用形式為：

其中，代表x在第j種狀態下的隸屬度值；

i＝1時，x代表ORP的值，j＝1,2,3分別表示ORP的過低狀態L，穩定狀態S和過高狀態H；