作為提取冶金的兩大技術(shù)之一,濕法冶金是從原料中提取和分離有價(jià)金屬的過(guò)程,其具有金屬回收率高、工藝靈活性大、投資省、見(jiàn)效快和伴生成分綜合回收好等特點(diǎn)。因此,更適合低品位礦產(chǎn)資源的回收利用,是解決我國(guó)金屬礦產(chǎn)資源利用問(wèn)題的有效途徑。然而,與我國(guó)較為先進(jìn)的濕法冶金工藝相對(duì)應(yīng)的優(yōu)化控制技術(shù)卻發(fā)展緩慢,使得整個(gè)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(wèn)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(duì)濕法冶金流程中綜合生產(chǎn)指標(biāo)和各關(guān)鍵工序指標(biāo)在線檢測(cè)的難點(diǎn),建立了濕法冶金全流程機(jī)理模型;然后,在機(jī)理模型的基礎(chǔ)上,建立了以經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)的濕法冶金全流程優(yōu)化模型,并針對(duì)濕法冶金全流程優(yōu)化求解時(shí)存在的問(wèn)題,提出了基于操作變量耦合關(guān)系分解的全流程優(yōu)化求解方法。最后,針對(duì)實(shí)際生產(chǎn)管理中,工序指標(biāo)和操作變量的分層決策結(jié)構(gòu),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(duì)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(wèn)題時(shí)所面臨的工序指標(biāo)眾多且各工序指標(biāo)之間存在一定耦合關(guān)系的問(wèn)題,進(jìn)而提出了基于工序質(zhì)量指標(biāo)耦合關(guān)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(guān)系,建立了濕法冶金全流程的靜態(tài)機(jī)理模型。利用實(shí)驗(yàn)分析、辨識(shí)等手段確定了模型的主要參數(shù),并用實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行了靜態(tài)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了模型的有效性。2.在機(jī)理模型的基礎(chǔ)上,建立了以單位時(shí)間內(nèi)綜合經(jīng)濟(jì)效益最大為目標(biāo)、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(duì)所建立的全流程優(yōu)化模型求解,結(jié)果表明所建的全流程優(yōu)化模型的合理性,并對(duì)濕法冶金全流程優(yōu)化的性能進(jìn)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(duì)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(wèn)題,提出了一種基于操作變量之間耦合關(guān)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(wèn)題轉(zhuǎn)換為若干易于求解的子優(yōu)化問(wèn)題,從而有效地提高了全流程優(yōu)化問(wèn)題的求解效率。仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這種優(yōu)化求解方法的有效性。4.針對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中工序指標(biāo)與操作變量設(shè)定值的分層決策問(wèn)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(lái)描述各工序指標(biāo)間相關(guān)關(guān)系,進(jìn)而將整個(gè)全流程優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)換為兩層:工序?qū)觾?yōu)化和過(guò)程層優(yōu)化。仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(chǔ)上,針對(duì)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(wèn)題時(shí)所面臨的工序指標(biāo)眾多且各工序指標(biāo)之間關(guān)聯(lián)緊密、存在耦合關(guān)系的問(wèn)題,提出了一種基于工序指標(biāo)之間耦合關(guān)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(biāo)之間耦合程度將工序?qū)觾?yōu)化問(wèn)題分解為若干易于求解的子優(yōu)化問(wèn)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了基于工序指標(biāo)之間耦合關(guān)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(chǔ)上,開(kāi)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(shí)現(xiàn)。
【學(xué)位單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類(lèi)】：TF111.3
【部分圖文】：

濕法冶金流程主要包括礦石原料的預(yù)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(guò)程。本??文以某精煉廠的高銅生產(chǎn)流程為背景展開(kāi)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(duì)高銅精礦進(jìn)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(gè)浸出槽中，精礦中的金在每個(gè)浸出槽里與氰化鈉發(fā)??生浸出反應(yīng)（如式（２．１）），實(shí)現(xiàn)精礦中的金和雜質(zhì)的分離。一次浸出反應(yīng)后的礦漿通入到??壓濾機(jī)中，用從置換工序流出的貧液對(duì)壓濾成的濾餅進(jìn)行洗滌，再調(diào)漿依次注入到二次??浸出工序的４個(gè)浸出槽中，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)精礦中剩余的金與雜質(zhì)的分離。二次浸出反應(yīng)后??－１６?－??

２．２．１浸出工序工藝分析及其機(jī)理模型??一次浸出和二次浸出工序均是由４個(gè)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(jìn)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(jié)構(gòu)示意圖??Ｆｉｇ．?２．２?Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ａｉｒ－ａｇｉｔａｔｅｄ?ｔａｎｋ??－１７?－??

精礦中的金在每個(gè)浸出槽中與浸出劑（氰化鈉）發(fā)生浸出反應(yīng)（如式（２．１）），生成金??氰化合物，實(shí)現(xiàn)精礦中金和雜質(zhì)的分離。在前一個(gè)浸出槽參與反應(yīng)后，將反應(yīng)后的礦楽??注入到下一個(gè)浸出槽中繼續(xù)進(jìn)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(fēng)機(jī)??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(jià)金屬回收率，防止貴金屬流失，浸出過(guò)程為多級(jí)串聯(lián)??浸出。生產(chǎn)中礦漿流量和礦漿濃度可以在線檢測(cè)，可離線化驗(yàn)固相中的金品位、液相中??的金品位等，整個(gè)工序是連續(xù)浸出，各級(jí)浸出槽之間通過(guò)溢流方式連接。濃縮、壓濾、??調(diào)漿后的礦漿儲(chǔ)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(yīng)生成可溶于水的金氰絡(luò)合離子??［ＡＵ（ＣＮ）２］＿，槽底通入的壓縮空氣一方面提供反應(yīng)所必需的溶解氧，另一方面產(chǎn)生氣力??攪拌作用以使反應(yīng)更加徹底并防止礦漿堆積
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本文編號(hào)：2891501