一种湿法冶金金氰化浸出过程的自优化控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于湿法冶金技术领域，尤其是涉及一种湿法冶金金氰化浸出过程的自优 化控制方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国经济结构转型的需求日益迫切和市场经济全球化的加快，节能降耗已是 我国流程工业的重点主题。金湿法冶金是一种常见的炼金工艺，具有较高的经济价值，同时 也消耗大量能源。金湿法冶金在国内外冶金行业均有广泛应用，和国外同类技术相比，目前 我国金湿法冶金的其中一个重要问题是缺乏完备的自动控制技术。其中，如何提高炼金的 经济效益是本领域技术人员关注的重点问题，包括提高金品位、减少原料用量、保证浸出率 等目标。
[0003] 金湿法冶金包括氰化浸出、锌粉置换和浓缩洗涤等工序，其中第一道工序氰化浸 出是比较重要的一环，产出的浸出液品质好坏对后续工艺具有显著影响。金氰化浸出过程 的最优控制可描述为一类包含约束的经济指标最优化泛函问题，一般的思路是基于金氰化 浸出过程的机理模型求解得到浸出剂（氰化钠溶液）的最佳进量，然后根据结果调节真实 过程的浸出剂进量至相应量，从而对金氰化浸出过程进行最优控制。但由于金氰化浸出过 程在操作过程中会受到外界生产环境变化等因素影响，即在不确定操作工况下，会导致基 于原有模型求解得到的浸出剂的最佳进量与真实的最佳进量不匹配，造成生产成本增加、 经济效益降低。
[0004] 本发明提供了一种金氰化浸出过程的自优化控制方法，以金氰化浸出过程中某些 可测量变量的线性组合为被控变量，在控制器作用下调节浸出剂进量，使被控变量保持在 恒定设定值上，浸出剂进量就能自动调节到真实的最佳进量附近，实现金氰化浸出过程的 最优控制。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供了一种湿法冶金金氰化浸出过程的自优化控 制方法，以金氰化浸出过程中一些可测变量的线性组合为被控变量，在控制器作用下调节 浸出剂进量，使被控变量保持在恒定设定值上，浸出剂进量就能自动调节到真实的最佳进 量附近，实现在不确定操作工况下金氰化浸出过程的最优控制。
[0006] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种湿法冶金金氰化浸出过程的 自优化控制方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
[0007] (1)选取金氰化浸出过程的可测量变量中所有N个气力浸出槽的氰化物浸出剂进 量、固相金品位、液相中的金浓度及氰化物浓度做为基变量；
[0008] (2)从步骤⑴所述的基变量中选取％个构成列向量y;其中，\大于等于N+1且 小于等于4N，所述的％个基变量中包含N个氰化物浸出剂进量；
[0009] (3)基于金氰化浸出过程的机理模型，采样多种操作工况，求解获得被控变量c的 系数矩阵H，以及被控变量c的恒定设定值cs;其中，c=Hy;
[0010] (4)在不确定操作工况下，控制器操纵所述的N个氰化物浸出剂进量，使被控变量 c始终保持在恒定设定值cs。
[0011] 其中，所述氰化物浸出剂为氰化钠溶液，所述金氰化浸出过程的机理模型由以下 方程描述：
[0017] 经济指标定义为操作成本J，计算公式如下：
[0019]CS1为第i个气力浸出槽固相金品位，QS1为第i个气力浸出槽矿浆固相流量，MS1为 第i个气力浸出槽滞留固相质量，rAui为第i个气力浸出槽金反应速率，CH为第i个气力浸 出槽液相中的金浓度，qh为第i个气力浸出槽矿浆液相流量，ΜH为第i个气力浸出槽滞留 液相质量，CCNl为第i个气力浸出槽氰化钠浓度，QCNl为第i个气力浸出槽氰化钠浸出剂进 量，Cs"为理想情况下的固相残留金品位，rCNl为第i个气力浸出槽氰离子反应速率，kk6 为反应动力学系数，CM为第i个气力浸出槽溶解氧浓度，PCN为氰化钠价格，PCNd为处理残留 的氰化物价格，PAu为金的价格，C_为缓冲箱中的氰化钠初始浓度，ie[1，N]。
[0020] 其中，所述系数矩阵Η以及被控变量c的恒定设定值^的求解过程如下：
[0021] (3. 1)在上述的金氰化浸出过程的机理模型中，选取若干个能代表不同操作工况 的模型参数，并确定各自的分布区间，对它们所形成的整个分布空间进行MonteCarlo采 样，获得Μ个操作工况；
[0022] (3. 2)基于上述的金氰化浸出过程的机理模型和操作成本J，使用数值优化算法 对每一个步骤（3. 1)获得的操作工况进行离线优化，记录下每一个操作工况对应的向量y 的最优值；
[0023] (3. 3)将步骤（3. 2)得到的所有Μ组y的最优值按行排列为维度MX(Ny+1)的矩 阵Y，其中Y的第一列为增加的常数1;对YTY进行特征值分解，得到（Ny+1)个特征值和各自 对应的特征向量；
[0024] (3. 4)对所有的特征值从小到大进行排序，取前N个最小特征值对应的特征向量， 记为VpVz-VN;令Ho^[Viv2 …vJ，H。的维度为NX(Ny+l);
[0025] (3. 5)系数矩阵Η取为Η。中从第2列开始到最后一列组成的矩阵，恒定设定值cs 取为Η。第一列的负数。
[0026]与现有技术相比，本发明的优点在于基于金氰化浸出过程的机理模型，采样多种 操作工况，以金氰化浸出过程中一些可测变量的线性组合为被控变量，求解获得被控变量 的系数矩阵和恒定设定值，在不确定操作工况下，由控制器控制操纵浸出剂进量，使被控变 量保持在恒定设定值上，浸出剂进量就能自动调节到真实的最佳进量附近，实现金氰化浸 出过程的最优控制。
[0027] 作为优选，步骤（2)所述Ny个基变量中，还包括最后一个气力浸出槽的固相金品 位CsN。
[0028] 作为最优，所述％为N+2~N+6;所述Ny个基变量中还包括最后一个气力浸出槽 的氰化钠浓度Q?或中间位置气力浸出槽的固相金品位。
【附图说明】
[0029] 图1为本发明金氰化浸出过程的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0030] 以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
[0031] 湿法冶金金氰化浸出过程的工艺流程如图1所示，主要操作单元由N个气力浸出 槽通过溢流方式串联组成，每个气力浸出槽均输送入浸出剂氰化钠溶液，并在槽底通入压 缩空气提供反应所需的溶解氧；其中，气力浸出槽的具体个数N由企业根据生产规模、原料 矿石的品质等因素决定。缓冲箱中的矿浆经栗输送至1#气力浸出槽，其中固相金、浸出剂 氰化钠、溶解氧之间产生化学反应使得金溶解于溶剂中，后续浸出槽均发生同样反应使得 金溶液浓度逐级提高，最后的浸出贵液储存在浸取液储槽等待进入下一道工序。优化操作 的目标为调节每个气力浸出槽的浸出剂进量，使得该工艺段的操作成本最小。
[0032] 湿法冶金金氰化浸出过程的一种自优化控制方法，包括如下几个步骤：
[0033] (1)选取金氰化浸出过程的可测量变量中所有N个气力浸出槽的浸出剂氰化钠溶 液进量Q?、固相金品位CS1、液相中的金浓度CH及氰化钠浓度CCNl做为基变量，ie[1，N]。
[0034] 用于构建系统自优化被控变量的基变量，