《基於ORP的鋅淨化過程控制參數化最佳化方法研究》是依託中南大學，由李勇剛擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於ORP的鋅淨化過程控制參數化最佳化方法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李勇剛
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
濕法煉鋅工藝中，硫酸鋅溶液含有大量雜質離子，對鋅電解極為有害，會引起析出鋅的反溶甚至燒板，導致電耗增加、生產不穩定。鋅淨化是利用鋅粉除去雜質離子，保證電解的正常進行。隨著鋅精礦的貧化和電解工藝的改進，淨化難度不斷增大，雜質含量要求越來越嚴格。為保證除雜效果，往往過量添加鋅粉，造成鋅粉極大的浪費。本項目針對鋅液中多離子共存的特點，研究各種離子濃度、溶液溫度及pH值等工藝參數對氧化還原電位(ORP)及化學反應速度的影響，分析各除雜反應器之間的耦合關係，建立基於ORP的混聯動態反應模型(HDRM)；在此基礎上，提出基於逐步分解控制參數化的多特徵時間點的時滯最佳化參數選擇方法，解決HDRM參數難以確定的問題；針對鋅粉添加量最佳化控制的難題，提出基於分段控制參數化的具有連續狀態不等式約束的最佳化控制方法，實現各除雜反應器中鋅粉的協調最佳化控制，保證除雜效果，降低鋅粉消耗，為鋅冶煉過程的最佳化控制提供理論依據。
結題摘要
濕法煉鋅過程中，硫酸鋅溶液含有大量的銅、鎘、鈷、鎳等雜質離子，對電解過程極為有害。為此，需向硫酸鋅溶液中加入鋅粉，使其與雜質離子發生置換反應，達到除雜的目的，從而保證電解的正常進行。由於鋅液淨化過程中反應機理複雜、滯後大且雜質離子濃度無法線上檢測，使得各除雜反應器之間的協調最佳化控制極其困難。本項目深入鋅濕法冶煉實際生產現場，獲取了大量工業運行數據，提出了基於局部平均距離和參數估計的異常數據檢測方法、基於案例推理的數據補全方法，提高了數據的可靠性和準確性，為鋅液淨化過程的建模與最佳化控制奠定了基礎；深入分析了砷鹽淨化除鈷過程的動力學機理，研究了ORP與淨化過程各工藝參數之間的關係，建立了基於ORP的除鈷反應動力學機理模型及基於模糊LS-SVM的鋅液淨化過程離子濃度預測模型；在此基礎上，結合各除雜反應器間時滯耦合的特點，建立了基於ORP的多反應器混聯CSTR模型；基於控制參數化技術，提出了一類時滯系統未知的參數辨識方法，解決了多反應器混聯CSTR模型參數辨識問題；針對鋅粉添加量最佳化控制的難題，提出基於分段控制參數化的具有連續狀態不等式約束的多時滯最佳化控制方法，實現各除雜反應器中鋅粉的協調最佳化控制；針對頻繁波動工況下的廢酸添加設定最佳化問題，提出了基於物料衡算和反應機理的廢酸添加數學模型以及變論域模糊專家規則修正方法。利用現場實際運行進行了仿真研究，並將成果套用於實際工業現場，驗證了所提方法的有效性，為鋅濕法冶煉淨化過程的最佳化控制提供了理論指導。
