一種濕法冶金金氰化浸出過程的自優(yōu)化控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于濕法冶金技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種濕法冶金金氰化浸出過程的自優(yōu) 化控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的需求日益迫切和市場經(jīng)濟(jì)全球化的加快，節(jié)能降耗已是 我國流程工業(yè)的重點(diǎn)主題。金濕法冶金是一種常見的煉金工藝，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，同時(shí) 也消耗大量能源。金濕法冶金在國內(nèi)外冶金行業(yè)均有廣泛應(yīng)用，和國外同類技術(shù)相比，目前 我國金濕法冶金的其中一個(gè)重要問題是缺乏完備的自動(dòng)控制技術(shù)。其中，如何提高煉金的 經(jīng)濟(jì)效益是本領(lǐng)域技術(shù)人員關(guān)注的重點(diǎn)問題，包括提高金品位、減少原料用量、保證浸出率 等目標(biāo)。
[0003] 金濕法冶金包括氰化浸出、鋅粉置換和濃縮洗滌等工序，其中第一道工序氰化浸 出是比較重要的一環(huán)，產(chǎn)出的浸出液品質(zhì)好壞對后續(xù)工藝具有顯著影響。金氰化浸出過程 的最優(yōu)控制可描述為一類包含約束的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)最優(yōu)化泛函問題，一般的思路是基于金氰化 浸出過程的機(jī)理模型求解得到浸出劑（氰化鈉溶液）的最佳進(jìn)量，然后根據(jù)結(jié)果調(diào)節(jié)真實(shí) 過程的浸出劑進(jìn)量至相應(yīng)量，從而對金氰化浸出過程進(jìn)行最優(yōu)控制。但由于金氰化浸出過 程在操作過程中會(huì)受到外界生產(chǎn)環(huán)境變化等因素影響，即在不確定操作工況下，會(huì)導(dǎo)致基 于原有模型求解得到的浸出劑的最佳進(jìn)量與真實(shí)的最佳進(jìn)量不匹配，造成生產(chǎn)成本增加、 經(jīng)濟(jì)效益降低。
[0004] 本發(fā)明提供了一種金氰化浸出過程的自優(yōu)化控制方法，以金氰化浸出過程中某些 可測量變量的線性組合為被控變量，在控制器作用下調(diào)節(jié)浸出劑進(jìn)量，使被控變量保持在 恒定設(shè)定值上，浸出劑進(jìn)量就能自動(dòng)調(diào)節(jié)到真實(shí)的最佳進(jìn)量附近，實(shí)現(xiàn)金氰化浸出過程的 最優(yōu)控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供了一種濕法冶金金氰化浸出過程的自優(yōu)化控 制方法，以金氰化浸出過程中一些可測變量的線性組合為被控變量，在控制器作用下調(diào)節(jié) 浸出劑進(jìn)量，使被控變量保持在恒定設(shè)定值上，浸出劑進(jìn)量就能自動(dòng)調(diào)節(jié)到真實(shí)的最佳進(jìn) 量附近，實(shí)現(xiàn)在不確定操作工況下金氰化浸出過程的最優(yōu)控制。
[0006] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種濕法冶金金氰化浸出過程的 自優(yōu)化控制方法，其特征在于：具體包括以下步驟：
[0007] (1)選取金氰化浸出過程的可測量變量中所有N個(gè)氣力浸出槽的氰化物浸出劑進(jìn) 量、固相金品位、液相中的金濃度及氰化物濃度做為基變量；
[0008] (2)從步驟⑴所述的基變量中選?。€(gè)構(gòu)成列向量y;其中，\大于等于N+1且 小于等于4N，所述的％個(gè)基變量中包含N個(gè)氰化物浸出劑進(jìn)量；
[0009] (3)基于金氰化浸出過程的機(jī)理模型，采樣多種操作工況，求解獲得被控變量c的 系數(shù)矩陣H，以及被控變量c的恒定設(shè)定值cs;其中，c=Hy;
[0010] (4)在不確定操作工況下，控制器操縱所述的N個(gè)氰化物浸出劑進(jìn)量，使被控變量 c始終保持在恒定設(shè)定值cs。
[0011] 其中，所述氰化物浸出劑為氰化鈉溶液，所述金氰化浸出過程的機(jī)理模型由以下 方程描述：
[0017] 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)定義為操作成本J，計(jì)算公式如下：
[0019]CS1為第i個(gè)氣力浸出槽固相金品位，QS1為第i個(gè)氣力浸出槽礦漿固相流量，MS1為 第i個(gè)氣力浸出槽滯留固相質(zhì)量，rAui為第i個(gè)氣力浸出槽金反應(yīng)速率，CH為第i個(gè)氣力浸 出槽液相中的金濃度，qh為第i個(gè)氣力浸出槽礦漿液相流量，ΜH為第i個(gè)氣力浸出槽滯留 液相質(zhì)量，CCNl為第i個(gè)氣力浸出槽氰化鈉濃度，QCNl為第i個(gè)氣力浸出槽氰化鈉浸出劑進(jìn) 量，Cs"為理想情況下的固相殘留金品位，rCNl為第i個(gè)氣力浸出槽氰離子反應(yīng)速率，kk6 為反應(yīng)動(dòng)力學(xué)系數(shù)，CM為第i個(gè)氣力浸出槽溶解氧濃度，PCN為氰化鈉價(jià)格，PCNd為處理殘留 的氰化物價(jià)格，PAu為金的價(jià)格，C_為緩沖箱中的氰化鈉初始濃度，ie[1，N]。
[0020] 其中，所述系數(shù)矩陣Η以及被控變量c的恒定設(shè)定值^的求解過程如下：
[0021] (3. 1)在上述的金氰化浸出過程的機(jī)理模型中，選取若干個(gè)能代表不同操作工況 的模型參數(shù)，并確定各自的分布區(qū)間，對它們所形成的整個(gè)分布空間進(jìn)行MonteCarlo采 樣，獲得Μ個(gè)操作工況；
[0022] (3. 2)基于上述的金氰化浸出過程的機(jī)理模型和操作成本J，使用數(shù)值優(yōu)化算法 對每一個(gè)步驟（3. 1)獲得的操作工況進(jìn)行離線優(yōu)化，記錄下每一個(gè)操作工況對應(yīng)的向量y 的最優(yōu)值；
[0023] (3. 3)將步驟（3. 2)得到的所有Μ組y的最優(yōu)值按行排列為維度MX(Ny+1)的矩 陣Y，其中Y的第一列為增加的常數(shù)1;對YTY進(jìn)行特征值分解，得到（Ny+1)個(gè)特征值和各自 對應(yīng)的特征向量；
[0024] (3. 4)對所有的特征值從小到大進(jìn)行排序，取前N個(gè)最小特征值對應(yīng)的特征向量， 記為VpVz-VN;令Ho^[Viv2 …vJ，H。的維度為NX(Ny+l);
[0025] (3. 5)系數(shù)矩陣Η取為Η。中從第2列開始到最后一列組成的矩陣，恒定設(shè)定值cs 取為Η。第一列的負(fù)數(shù)。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于基于金氰化浸出過程的機(jī)理模型，采樣多種 操作工況，以金氰化浸出過程中一些可測變量的線性組合為被控變量，求解獲得被控變量 的系數(shù)矩陣和恒定設(shè)定值，在不確定操作工況下，由控制器控制操縱浸出劑進(jìn)量，使被控變 量保持在恒定設(shè)定值上，浸出劑進(jìn)量就能自動(dòng)調(diào)節(jié)到真實(shí)的最佳進(jìn)量附近，實(shí)現(xiàn)金氰化浸 出過程的最優(yōu)控制。
[0027] 作為優(yōu)選，步驟（2)所述Ny個(gè)基變量中，還包括最后一個(gè)氣力浸出槽的固相金品 位CsN。
[0028] 作為最優(yōu)，所述％為N+2~N+6;所述Ny個(gè)基變量中還包括最后一個(gè)氣力浸出槽 的氰化鈉濃度Q?或中間位置氣力浸出槽的固相金品位。
【附圖說明】
[0029] 圖1為本發(fā)明金氰化浸出過程的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 以下結(jié)合附圖實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0031] 濕法冶金金氰化浸出過程的工藝流程如圖1所示，主要操作單元由N個(gè)氣力浸出 槽通過溢流方式串聯(lián)組成，每個(gè)氣力浸出槽均輸送入浸出劑氰化鈉溶液，并在槽底通入壓 縮空氣提供反應(yīng)所需的溶解氧；其中，氣力浸出槽的具體個(gè)數(shù)N由企業(yè)根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模、原料 礦石的品質(zhì)等因素決定。緩沖箱中的礦漿經(jīng)栗輸送至1#氣力浸出槽，其中固相金、浸出劑 氰化鈉、溶解氧之間產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)使得金溶解于溶劑中，后續(xù)浸出槽均發(fā)生同樣反應(yīng)使得 金溶液濃度逐級(jí)提高，最后的浸出貴液儲(chǔ)存在浸取液儲(chǔ)槽等待進(jìn)入下一道工序。優(yōu)化操作 的目標(biāo)為調(diào)節(jié)每個(gè)氣力浸出槽的浸出劑進(jìn)量，使得該工藝段的操作成本最小。
[0032] 濕法冶金金氰化浸出過程的一種自優(yōu)化控制方法，包括如下幾個(gè)步驟：
[0033] (1)選取金氰化浸出過程的可測量變量中所有N個(gè)氣力浸出槽的浸出劑氰化鈉溶 液進(jìn)量Q?、固相金品位CS1、液相中的金濃度CH及氰化鈉濃度CCNl做為基變量，ie[1，N]。
[0034] 用于構(gòu)建系統(tǒng)自優(yōu)化被控變量的基變量，