湿法冶金萃取组分含量混合建模方法的分析.pdf

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湿法冶金萃取组分含量混合建模方法的分析
鲁艳梅(昆明冶金研究院(云南省治金研究设计院)云南昆明650031
摘要:湿法治金技术以其高效、适合低品位复杂金属矿产的公式与第N级出料时的状态微分方程联合起来就可以得出如下
回、清洁等优点而被广泛应用于稀有全属、铝、镍等的提取,取混合器萃取过程中的动态監测模型
得了良好的经济效益和环境效益。而萃取分离就是湿法冶金工
)+D2Lx(に-『,)-Lx1(リ-Dム,(1)
艺的重要部分,负责分离和提純任务,工作质量直接影响到最终
产品的纯度。而我国的湿法治金工艺还不能对萃取组分含量进
行实时检测,本文提出一种混合建模方法,以期检測出被萃组分
da,(:)L,(tー,)+D,ムx,(4-,,)-L,x,(4)-D,,.()
的含量。经过实践证明,这种组分含量检测方法是可行的。
r. +V D
关鍵词:湿法冶金;纽分含量;PILS;萃取
dr(t)Lムx(-7,)+L,yn(-7,)-Lx,()-DL,x、(
萃取技术具有成本低、能耗低、效益好、操作简单等优点,是
湿法冷金的重要工艺环节。但是,萃取过程中,无法対组分含量
从这个模型中可以看出,其是伴随着多级合器的多级萃取
进行在线测量,这使得萃取分离工作往往帯有一定的不确定性。分离过程而建立起来的,从上一个萃取分离器进入到下一个萃取
因此,尽快构建一个能提供在线监测的软测量模式是当前急需解分离器中,总是需要一定的时间来接近或达到萃取水相和有机相
决的问题。
的平衡。上述模型中的分配比D无法实现在线监测,其他的参数
、动念混合模型
都可以实现在线测量,那么要实现真正意义上的在线测量萃取组
在多元素的取分离过程中,采用单级的萃取无法达到显客分含量,那么就必须解决D)的在线测量问题,而共与萃取溶剂的
的分离效果,必须将若下个萃取分离器紧密结合起米,形成一个起始浓度、PH值、温度等有关,接下来就采用核函数的非线性
多级的萃取分离,让被翠物质经过多次的水相和有机相的接触,PTS技术来进行分配比的回归建模
从而达到顶期分离效果。
核函数非线性PLS技术
动态混合模型能检测出组分的浓度与时间的关系,这对实现
萃取过程的最优控制具有重要意义。萃取过程就是被萃组分由虽然说无法为分配比建立一个理想的模型,但是在工业生产中,
水相进入有机相的过程,而混合澄清器的每一级都可以看成是興翠取溶液以及稀释剂等都是固定的,所以说起对分配比的影响基
想清室与想混合室的组合,如图1所示。
本是固定不变的,而萃取常数K也是固定的,故而也可以忽略其
图1单级合清器结构
对分配比的影响,这样就可以建立起一个分配比、萃取剂浓度、料
液PH值和温度的非线性函数,我们利用核函数非线性PLS回
?想呢台重
想请复
山得到分配比的非线性函数:D=f(PH1,T,M)+て,其中,T表示
第级的温度,PH表示第i级的料液PH值,M表示的是萃取剂的
有机相
起始浓度,ε表示的是其他不确定性或未知因素对分配比的影
响。在这个非线性函数中,实验中获得的样本数日少,而萃取过
程中述会存在噪声等対分配比的影响,这些都是建立分配比模型
需要解决的重点问题,对此,我们采用核函数的PLS回归技术来
解决这些问题,通过PS回归保证函数的非线性,同时又使得模
型拟合的结果更加精确。
这是理想状态下的动态混合模型,假定传质只在理想混合室
中进行,萃取过程中的水相和有机相体积不变。利用物料衡算关出的动态混合模型中,这样就可以得出萃苯取组分含量的混合模型
系,我们可以运用如下公式模型来定义第i级(i-1、2、3、…N,N了,实坝对湿法治金萃取组分含量的仕线监測,计算出第i级萃取
表示的是该动态混合模型的级数)萃取分离过程:
分离器中的水相和有机相的百分比含量。
+,-Lx-い+4x-)-0-Lxの
三、混合模型结构以及应用效果分析
从前文中的混合模型建模过程可以看出,这个混合模型是分
式中:X表示第级的水相被萃取组分的浓度,y表示第i级配比模型与动态机理模型的结合体,是一种软测量混合模型,先
的有机相被萃组分浓度。从第1级萃取分离器中流出的水相借助分配比模型得出分配比,然后代入到动态机理模型巾得出组
溶液在进入到第i级的理想混合室中之前需要在澄清室中滞留一分含量。如图2所示就是这个动态混合模型的建模过程。
段时间,所以说,澄清室的溶液有一个滞留的时间。同样,有机相
图2动态混合模型建模过程
溶液也是这个道理,需要先在混合室中滞留一段时间。现假设1
1,也就是在第一级萃取分离器中,属」进料器,可以用如下的方
程来表示其状态
分配比子模型
动志机理模型输
Q+0=+40-い-40-40
为验证该动态混合模型的在线测量效果,在某混法治金)进
当iーN,也就是萃取溶液处」最后一个萃取分离器中时,有行了分离某料液巾较高浓度的铜试验,毎过10min就进行一次测
如下状态方程
量,每天对翠取液进行一次离线化验测量,分析其中的铜含量。
d、の=L(-、)+》-x()-L%(の
最后,运用 MATLAB对前文的动态混合模型进行了仿真,结果
如图3所示,可以明显看出,动态混合模型得出的组分含量结果
式中的y。表示的是有机相中被萃取组分的浓度,一般取值为与离线分析结果差別不大,说明该动态混合模型是可行的,可以
0。而从第i级理想混合空中流出的有机相与水相被萃组分平衡在工业生产中大カ推广。
浓度关系为:y=DX,其中,D表示的是第i级的分配比,将这个
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48化n2014年3月