一種濕法冶金濃密洗滌過程底流濃度優(yōu)化控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種濃密洗滌過程底流濃度的優(yōu)化控制方法，利用在線線性化和預(yù)測控制方法為手段，通過研究濃密過程機理結(jié)合來料流量、來料濃度、底流流量、溢流流量、底流濃度等關(guān)鍵參數(shù)建立濃密過程的機理模型；通過研究機理模型找出濃密洗滌過程底流濃度控制的控制難點；以進行處理后的機理模型為基礎(chǔ)，建立預(yù)測模型，以底流濃度、底流流量與底流流量變化量為優(yōu)化參數(shù)進行濃密洗滌過程底流濃度的預(yù)測控制，實現(xiàn)濕法冶金濃密洗滌過程底流濃度的自動控制。本發(fā)明控制性能較好，克服了具有大慣性、非線性以及來料波動較大的不好控制的難題，解決了勞動強度大、生產(chǎn)效率低等問題。
【專利說明】一種濕法冶金濃密洗滌過程底流濃度優(yōu)化控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于濕法冶金領(lǐng)域，主要是提出了一種基于在線線性化機理模型的預(yù)測控 制方法，并提供一種針對濕法冶金濃密洗滌過程底流濃度的優(yōu)化控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 濕法冶金工藝是逐漸成熟并且迫切需要工業(yè)化的新工藝，與傳統(tǒng)的火法冶金相 t匕，濕法冶金技術(shù)具有高效、清潔、適用于低品位復(fù)雜金屬礦產(chǎn)資源回收等優(yōu)勢。特別是針 對我國礦產(chǎn)資源貧礦多，復(fù)雜共生，雜質(zhì)含量高的特點，濕法冶金工藝工業(yè)化對于提高礦產(chǎn) 資源的綜合利用率，降低固體廢棄物產(chǎn)量，減少環(huán)境污染，都有重大的意義。
[0003] 濃密洗滌過程是濕法冶金大規(guī)模生產(chǎn)工藝過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是有價金屬綜合回收 率、維持生產(chǎn)流程的固液平衡的保證，起到浸出與置換之間的關(guān)鍵橋梁與紐帶作用。浸出、 濃密洗滌以及置換過程的工藝聯(lián)系如圖1所示。
[0004] 發(fā)明中使用到的濃密機是濃密洗滌過程中基于重力沉降作用的關(guān)鍵設(shè)備，它起到 了將礦漿中固相和液相分離的作用。我們以直徑50m的液壓驅(qū)動周邊齒條傳動濃密機為 例，介紹一下濕法冶金濃密洗滌過程的工藝流程。
[0005] 在濃密機的圓形槽體內(nèi)中央部位設(shè)有中心給料井；沿槽的周邊設(shè)有溢流槽；底部 中心設(shè)有排泥錐；還設(shè)有將槽底濃縮礦漿推向排泥錐的耙機。浸出后礦漿經(jīng)過給礦管道進 入中心給料井，給料井中的礦漿在重力作用下進行沉降，最終聚集在濃密機底部。礦漿中密 度較大的物料顆粒，在重力的作用下，很快進入壓縮沉降層；水和小固體顆粒，因為密度小， 會沿著放射方向橫向流動進入過濾沉降層，隨著水流的上升，最后上升到澄清層。同時又有 許多新的顆粒不斷補充到過濾層，形成一個動態(tài)的平衡。沉降到槽底的濃密礦漿，經(jīng)過耙機 規(guī)律性的圓周運動，從而實現(xiàn)礦漿的均化處理，順著耙機上的刮板滑向槽底中心的排泥錐， 并由底流泵送入下一個設(shè)備進入下一工序。溢流水通過溢流槽排出，進入下一環(huán)節(jié)使用。
[0006] 濃密洗滌過程目的是得到從浸出礦漿中分離出含可溶性組分的浸出液和排出經(jīng) 洗滌后的浸出渣。目前，濃密機生產(chǎn)過程主要以現(xiàn)場手動操作為主，自動化水平較低。由 于人工手動操作調(diào)整底流泵時，當(dāng)?shù)琢鞅锰幱诘皖l運轉(zhuǎn)時，如果上游來料增大，由于操作不 及時，致使底流濃度變大，設(shè)備負擔(dān)過重，導(dǎo)致"壓耙"事故；當(dāng)?shù)琢鞅锰幱诜€(wěn)定運轉(zhuǎn)，如果 上游來料減少時，由于操作沒有及時進行調(diào)整，致使底流濃度越來越小，使后續(xù)生產(chǎn)難以進 行。即使對于已實現(xiàn)自動控制的濃密機，由于其工藝機理復(fù)雜，操作環(huán)境惡劣，具有大慣性、 非線性以及來料性質(zhì)波動等問題，也會出現(xiàn)控制效果不佳，致使?jié)饷軝C生產(chǎn)過程不僅崗位 操作員勞動強度大，生產(chǎn)效率低，且濃密機安全運行存在著諸多隱患，嚴重影響著后續(xù)工序 正常生廣和經(jīng)濟效益的提商。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的，是提供一種濕法冶金濃密洗滌過程底流濃度優(yōu)化控制方法，能實 現(xiàn)濕法冶金濃密度洗滌過程底流濃度的自動控制。
[0008] 采用的技術(shù)方案是：
[0009] -種濕法冶金濃密洗滌過程底流濃度優(yōu)化控制方法，其特征在于：根據(jù)濕法冶金 相關(guān)工藝流程，通過研究機理模型找出濃密洗滌過程底流濃度控制的控制難點；以處理后 的機理模型為基礎(chǔ)，建立預(yù)測模型，以底流濃度、底流流量與底流流量變化量為優(yōu)化參數(shù)進 行濃密洗滌過程底流濃度的預(yù)測控制，實現(xiàn)濕法冶金濃密洗滌過程底流濃度的自動控制， 并在界面中友好的顯示，包括下述步驟：
[0010] (1)通過研究濃密過程機理，得到濃密過程非線性機理模型。采用分層的思想得到 分層的機理模型，在每個采樣時刻對非線性機理模型進行雅克比線性化處理，建立了在線 的線性化機理模型作為濃密洗滌過程底流濃度模型預(yù)測控制的預(yù)測模型，對濃密過程下一 時段的行為做出預(yù)測進行底流濃度的自動控制。
[0011] (2)完成濃密洗滌過程模型預(yù)測控制的滾動優(yōu)化和反饋校正。在每一時刻k，要確 定從該時刻起的M個控制增量Λ u (k)，…，Λ u (k+Μ-Ι)，使被控對象在其作用下未來P個時 刻的輸出預(yù)測值+ A幻盡可能的接近給定的期望值r (t+kTs)，Ts為采樣周期；M、P分別 稱為控制時域和優(yōu)化時域，要求M < P。
[0012] 在第k個采樣間隔內(nèi)的優(yōu)化性能指標(biāo)公式⑴所示：

【權(quán)利要求】
1. 一種濕法冶金濃密洗滌過程底流濃度優(yōu)化控制方法，其特征在于：包括下述步驟： (1) 通過研究濃密過程機理，得到濃密過程非線性機理模型，采用分層的思想得到分層 的機理模型，在每個采樣時刻對非線性機理模型進行雅克比線性化處理，建立了在線的線 性化機理模型作為濃密洗滌過程底流濃度模型預(yù)測控制的預(yù)測模型，對濃密過程下一時段 的行為做出預(yù)測進行底流濃度的自動控制； (2) 完成濃密洗滌過程模型預(yù)測控制的滾動優(yōu)化和反饋校正，在每一時刻k，要確定從 該時刻起的M個控制增量Au(k)，…，Au(k+M_l)，使被控對象在其作用下未來P個時刻 的輸出預(yù)測值+P|幻盡可能的接近給定的期望值r(t+kTs)，Ts為采樣周期；M、P分別稱 為控制時域和優(yōu)化時域，要求M<P; 在第k個采樣間隔內(nèi)的優(yōu)化性能指標(biāo)公式（1)所示：
其中qi、h是權(quán)系數(shù)，它們分別代表對跟蹤誤差以及控制量變化的抑制；求解上述優(yōu)化 問題得到Au(k)，…，Au(k+M_l)的最優(yōu)值，只取其中的即時控制增量Au(k)構(gòu)成實際控 制u(k) =u(k-l) +Au(k)作用于對象，到下一時刻，由類似的優(yōu)化問題求出Au(k+1)，這就 是所謂的"滾動優(yōu)化"策略； 由于實際存在模型失配、環(huán)境干擾未知因素，由預(yù)測模型給出的預(yù)測值有可能偏離 實際值，因此利用實時信息進行反饋校正；到下一采樣時刻首先要檢測對象的實際輸出 y(k+l)，并把它與預(yù)測模型計算出的模型預(yù)測輸出進行免+ 比較，構(gòu)成輸出誤差：
這一誤差信息反映了模型中未包括的不確定因素對輸出的影響，可用來預(yù)測未來的輸 出誤差，以補充基于模型的預(yù)測，由于對誤差的產(chǎn)生缺乏因果性的描述，故誤差預(yù)測只能采 用時間序列方法，例如，可采用e(k+l)對加權(quán)的方式修正對未來輸出的預(yù)測：
整個控制就是以這種結(jié)合反饋校正的滾動優(yōu)化方式反復(fù)在線進行的； (3) 上位機界面將系統(tǒng)的控制效果實時顯示出來，包括參數(shù)設(shè)置界面、底流濃度的控制 效果曲線顯示界面； 上述中的底流濃度、底流流量相關(guān)量是和現(xiàn)場的基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)配套的，在使用時把 它裝入一個模型機的計算機中，即以模型機作為本發(fā)明的硬件平臺，同基礎(chǔ)自動化部分的 上位機、PLC、現(xiàn)場傳感變送部分協(xié)同工作；其中現(xiàn)場傳感變送部分包括壓力、濃度、流量檢 測儀表；在合成過程現(xiàn)場安裝檢測儀表，檢測儀表將采集的信號送到下位機，通過以太網(wǎng)下 位機定時將采集信號傳送到上位機，根據(jù)上位機的現(xiàn)場數(shù)據(jù)實現(xiàn)濃密機底流濃度的優(yōu)化控 制。
【文檔編號】G05D11/13GK104460721SQ201410488697
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月23日
【發(fā)明者】周俊武, 王福利, 張淑寧, 楊曉東, 倉冰南 申請人:北京礦冶研究總院