氧化鋁雙流法溶出過(guò)程出口溶液苛性比值的在線預(yù)測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種氧化鋁雙流法溶出過(guò)程出口溶液苛性比值的在線預(yù)測(cè)方法，包括如下步驟：步驟一，基于物料平衡求得機(jī)理模型預(yù)測(cè)值；步驟二，再根據(jù)當(dāng)前工況中溫度和壓差的變化量，基于模糊專家規(guī)則對(duì)機(jī)理模型預(yù)測(cè)值進(jìn)行修正，求得修正后的機(jī)理模型預(yù)測(cè)值；步驟三，根據(jù)苛性比值實(shí)測(cè)值與修正后的機(jī)理模型預(yù)測(cè)值所構(gòu)成的歷史誤差時(shí)間序列建立基于最小二乘支持向量機(jī)的誤差時(shí)間序列預(yù)測(cè)模型，利用預(yù)測(cè)模型得到下一時(shí)刻的誤差預(yù)測(cè)值，用誤差預(yù)測(cè)值對(duì)修正后的機(jī)理模型預(yù)測(cè)值進(jìn)行補(bǔ)償?shù)玫饺艹鲆嚎列员戎档念A(yù)測(cè)值。本發(fā)明預(yù)測(cè)出口溶出液的苛性比值相對(duì)誤差均在±2％內(nèi)，最大絕對(duì)誤差小于0.025。
【專利說(shuō)明】氧化鋁雙流法溶出過(guò)程出口溶液苛性比值的在線預(yù)測(cè)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種氧化鋁雙流法溶出過(guò)程苛性比值的在線預(yù)測(cè)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在拜耳法氧化鋁生產(chǎn)中，高壓溶出是極其關(guān)鍵的一道工序。高壓溶出過(guò)程中溶出 液的苛性比值是非常重要的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，它不僅反映了氧化鋁的堿耗，而且對(duì)氧化鋁后 續(xù)生產(chǎn)有著極大的影響。為改善氧化鋁后續(xù)生產(chǎn)條件，提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，關(guān)鍵是能夠 在線檢測(cè)苛性比值，在此基礎(chǔ)上優(yōu)化配比。然而，目前還沒(méi)有任何儀表能直接檢測(cè)苛性比 值，而是在對(duì)原礦漿及溶出礦漿進(jìn)行化學(xué)分析的基礎(chǔ)上計(jì)算出來(lái)的，由于化學(xué)分析需要很 長(zhǎng)的時(shí)間，因此苛性比值的檢測(cè)存在較大的滯后，利用這些滯后的信息來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn)，導(dǎo)致產(chǎn) 品質(zhì)量波動(dòng)大，且影響了高壓溶出過(guò)程的優(yōu)化控制。因此，如何在現(xiàn)有技術(shù)條件下，實(shí)現(xiàn)對(duì) 苛性比值的在線檢測(cè)，是目前氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)中備受關(guān)注也是亟待解決的重要問(wèn)題。
[0003] 目前，已經(jīng)有將機(jī)理模型與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型相結(jié)合的溶出液苛性比值預(yù)測(cè)方法，但 是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的最大缺點(diǎn)是其工作的隨機(jī)性較強(qiáng)，訓(xùn)練時(shí)間長(zhǎng)，而且采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到 的預(yù)測(cè)模型的泛化能力和預(yù)測(cè)精度均有待提高，致使該方法很難在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中長(zhǎng)期有 效地應(yīng)用。
[0004] 為此，如何根據(jù)可測(cè)參數(shù)實(shí)現(xiàn)苛性比值的在線監(jiān)測(cè)，并且可以長(zhǎng)期有效地應(yīng)用于 實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程對(duì)實(shí)現(xiàn)溶出過(guò)程優(yōu)化控制，提高產(chǎn)品質(zhì)量有著十分重要的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種長(zhǎng)期有效且預(yù)測(cè)精度高的氧化鋁雙流法溶出過(guò)程苛性 比值的在線預(yù)測(cè)方法。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0007] -種氧化鋁雙流法溶出過(guò)程出口溶液苛性比值的在線預(yù)測(cè)方法，包括如下步驟：
[0008] 步驟一，基于物料平衡求得機(jī)理模型預(yù)測(cè)值；
[0009] 步驟二，再根據(jù)當(dāng)前工況中溫度和壓差的變化量，基于模糊專家規(guī)則對(duì)機(jī)理模型 預(yù)測(cè)值進(jìn)行修正，求得修正后的機(jī)理模型預(yù)測(cè)值；
[0010] 步驟三，根據(jù)苛性比值實(shí)測(cè)值與修正后的機(jī)理模型預(yù)測(cè)值所構(gòu)成的歷史誤差時(shí)間 序列建立基于最小二乘支持向量機(jī)的誤差時(shí)間序列預(yù)測(cè)模型，利用預(yù)測(cè)模型得到下一時(shí)刻 的誤差預(yù)測(cè)值，用誤差預(yù)測(cè)值對(duì)修正后的機(jī)理模型預(yù)測(cè)值進(jìn)行補(bǔ)償?shù)玫饺艹鲆嚎列员戎档?預(yù)測(cè)值。
[0011] 較佳地，步驟一中，基于物料平衡的苛性比值機(jī)理預(yù)測(cè)模型為

【權(quán)利要求】
1. 一種氧化鋁雙流法溶出過(guò)程出口溶液苛性比值的在線預(yù)測(cè)方法，其特征在于包括如 下步驟： 步驟一，基于物料平衡求得機(jī)理模型預(yù)測(cè)值； 步驟二，再根據(jù)當(dāng)前工況中溫度和壓差的變化量，基于模糊專家規(guī)則對(duì)機(jī)理模型預(yù)測(cè) 值進(jìn)行修正，求得修正后的機(jī)理模型預(yù)測(cè)值； 步驟三，根據(jù)苛性比值實(shí)測(cè)值與修正后的機(jī)理模型預(yù)測(cè)值所構(gòu)成的歷史誤差時(shí)間序列 建立基于最小二乘支持向量機(jī)的誤差時(shí)間序列預(yù)測(cè)模型，利用預(yù)測(cè)模型得到下一時(shí)刻的誤 差預(yù)測(cè)值，用誤差預(yù)測(cè)值對(duì)修正后的機(jī)理模型預(yù)測(cè)值進(jìn)行補(bǔ)償?shù)玫饺艹鲆嚎列员戎档念A(yù)測(cè) 值。
2. 如權(quán)利要求1所述的氧化鋁雙流法溶出過(guò)程出口溶液苛性比值的在線預(yù)測(cè)方法，其 特征在于，步驟一中，基于物料平衡的苛性比值機(jī)理預(yù)測(cè)模型為
式中Rp表示六閃出口鋁酸鈉溶液的苛性比值，A1為礦漿固相中氧化鋁的百分含量 (% )，A2為礦漿液相中的氧化鋁含量（g/L)，A3為堿液中的氧化鋁含量（g/L)，S為礦漿固 相中氧化硅的百分含量（％)，C為礦漿固相中氧化鈣的百分含量（％)，T為礦漿固相中氧 化鈦的百分含量（％ )，G為礦漿固含（g/L)，K為礦漿流量（m3/h)，J為堿液流量（m3/h)，N 1為堿液中苛堿含量（g/U，N2為礦楽中苛堿含量（g/L)。
3. 如權(quán)利要求1所述的氧化鋁雙流法溶出過(guò)程出口溶液苛性比值的在線預(yù)測(cè)方法，其 特征在于，步驟二的具體操作為：工況條件包括礦漿預(yù)熱器溫度Tk ;堿液預(yù)熱器溫度L;l#、 2#、3#、11#溶出器的溫度和壓力1\、T2、T3、T11 ;原礦漿在1#溶出器進(jìn)口與11#溶出器出口 的壓差A(yù)P ;采用因素分析法將所有的溫度值合成為一個(gè)變量T來(lái)度量，設(shè)樣本庫(kù)中苛性比 值實(shí)測(cè)值構(gòu)成矩陣R，所有溫度值構(gòu)成矩陣X = [T1, T2, T3, Tn，Tk，T」，根據(jù)因素分析法原理 有：
式中P為因素負(fù)荷矩陣，S為噪聲矩陣，P的列元素的平方和gi2反映了苛性比值對(duì)Ti的依賴程度，A = g,2 /1 g,2，采用特征值法求得因素負(fù)荷矩陣，進(jìn)而求出gi和h，得到變量 T ； 用AT和AP'分別表示合成溫度和壓差相對(duì)于前一時(shí)刻的變化量，其中，AT的論域 為（-3, 3)，AP'的論域?yàn)椋?0. 1，〇. 1)，用Al表示機(jī)理模型預(yù)測(cè)值相對(duì)于實(shí)測(cè)值的修正量， A 1的論域?yàn)椋?0. 1，0. 1)，將該三個(gè)量分別模糊化，其模糊子集為{NB，匪，NS, ZO, PS，PM， PB}，子集中元素分別代表負(fù)大，負(fù)中，負(fù)小，零，正小，正中，正大；模糊規(guī)則表為：
設(shè)按式（1)計(jì)算得到的苛性比值預(yù)測(cè)值為ht+1，則修正后的機(jī)理模型預(yù)測(cè)值lt+1為： lt+i = ht+1+A lt+1 (3)。
4.如權(quán)利要求1所述的氧化鋁雙流法溶出過(guò)程出口溶液苛性比值的在線預(yù)測(cè)方法，其 特征在于，步驟三的具體操作為：設(shè)實(shí)測(cè)的苛性比值序列為rt，各時(shí)間點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的修正后的 機(jī)理模型預(yù)測(cè)值為lt，二者相減得到對(duì)應(yīng)的誤差時(shí)間序列et = rt-lt ; 用誤差時(shí)間序列Ie1, e2, . . .，en}來(lái)訓(xùn)練預(yù)測(cè)器，建立滑動(dòng)時(shí)間窗口 Et = 仏^，^+^..，^}與輸出yt = %之間的映射關(guān)系f:Rm -R，其中，m為滑動(dòng)時(shí)間窗口的 長(zhǎng)度，經(jīng)過(guò)變換之后，得到用于預(yù)測(cè)器學(xué)習(xí)的樣本，
用誤差預(yù)測(cè)值對(duì)修正后的機(jī)理模型預(yù)測(cè)值進(jìn)行補(bǔ)償?shù)玫饺艹鲆嚎列员戎档念A(yù)測(cè)值，計(jì) 算公式為： r:+1 = /,+1 + JV1 (8) 從而實(shí)現(xiàn)苛性比值的在線預(yù)測(cè)。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK104331622SQ201410620090
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月6日
【發(fā)明者】謝永芳, 王曉麗, 尉思謎, 陽(yáng)春華, 桂衛(wèi)華, 謝森, 徐德剛, 王峰 申請(qǐng)人:中南大學(xué)