有色金屬銀濕法冶煉萃取過程中的含量測定分析

李 鵬

（甘肅工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 天水 741025）

在有色金屬銀濕法冶煉萃取的過程中，銀的含量測定對于生產(chǎn)過程中的自動控制具有非常重要的作用，但由于現(xiàn)有的含量測定儀器普遍存在精度不高、連續(xù)運行可靠性差、投資大等缺點，難以在實際生產(chǎn)過程中進行應(yīng)用，因此工作人員只能憑借經(jīng)驗、根據(jù)離線分析值去控制冶煉萃取的過程，無法保證產(chǎn)品的收率與純度[1]。這種方法主要通過選取一些比較容易進行測量的輔助變量，并利用這些輔助變量構(gòu)成一種數(shù)學(xué)上的變量關(guān)系來估計和推斷暫時不能測量的或者難以進行測量的一些重要變量的值。

1 建立含量測定分析混合模型

首先建立一個混合模型，該混合模型的主要由先驗機理模型與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型組成。在混合模型中，分別使3個獨立的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來對各段的未知非線性函數(shù)關(guān)系進行擬合，這三個RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分別是RBF1、RBF2與RBF3，其對應(yīng)的三個未知非線性函數(shù)關(guān)系分別是fe、fw、fx。利用該混合模型中的先驗機理模型與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行串聯(lián)，從而對有色金屬銀濕法冶煉萃取過程中的銀進行含量測量。

2 建立影響因素與濃度的未知函數(shù)關(guān)系

要想對混合模型中的先驗機理模型與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行串聯(lián)，首先要建立理想情況下也就是達(dá)到平衡時，各個影響因素與水相中銀離子濃度的未知函數(shù)關(guān)系。從有機相儲罐中提取出一些新鮮的有機相作為實驗原料，然后分別配制銀離子含量不同的水相與有機相，并利用分液漏斗作為實驗工具來進行萃取平衡實驗。將銀離子含量不同的水相與有機相按一定的相比分別倒入分液漏斗中,然后振蕩分液漏斗將溶液混合，混合完畢后將其靜置一段時間進行分相處理，并對達(dá)到平衡后的水相pH值進行調(diào)節(jié)，最后對水相金屬離子濃度進行分析并將用于辨識的實驗數(shù)據(jù)仔細(xì)記錄下來。

3 進行函數(shù)擬合

在萃取段、洗滌段和反萃段的平衡實驗結(jié)束后，將這三組實驗數(shù)據(jù)分別記錄下來，然后利用RBF1、RBF2與RBF3這三個不同的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對三個未知非線性函數(shù)關(guān)系fe、fw、fx進行擬合。在萃取段的第一級，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入分別是萃取液的pH值pe(t)、相比(Fx,w(t)+Fx,m(t)/Fy(t)、有機相中銀離子的濃度y0(t)以及混合前水相中銀離子的濃度x2(t-t2)。而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入在理想情況下也就是達(dá)到平衡時，水相中銀離子的濃度為x＊1(t)。當(dāng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中隱含層節(jié)點的個數(shù)為n時，RBF1的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 RBF 1的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

在RBF1、RBF2與RBF3這三個不同的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立完成后，將萃取段、洗滌段和反萃段的平衡實驗數(shù)據(jù)輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，對這三個不同的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行訓(xùn)練，其目的是為了獲取輸出層與隱含層之間的連接權(quán)值與隱含層節(jié)點的中心。對這三個不同的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行訓(xùn)練首先要將平衡實驗的樣本數(shù)據(jù)處理為歸一化狀態(tài)，接著將平衡實驗的樣本數(shù)據(jù)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)隱含層節(jié)點中心進行一一的對應(yīng)與匹配并將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)隱含層節(jié)點中心與平衡實驗樣本數(shù)據(jù)的計算出來，然后根據(jù)實際情況選擇適當(dāng)?shù)膶挾葏?shù)并將活化矩陣計算出來，最后建立一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)回歸模型，利用該模型計算得出網(wǎng)絡(luò)權(quán)值，完成對這三個不同的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練。

4 實現(xiàn)含量測定分析

在由先驗機理模型與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型組成的混合模型中，液位、pH值以及流量值都能夠在線檢測，平均大約10分鐘進行一次采樣工作，并通過離線分析獲取其濃度值，平均大約6小時離線化驗一次。當(dāng)混合模型運行一段時間后，重新采樣并再次進行萃取平衡實驗來更新混合模型，然后將更新后的混合模型進行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，最后將其應(yīng)用在有色金屬銀濕法冶煉萃取中對銀離子進行含量測定分析，并與最近的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行對比。

5 實驗結(jié)果與分析

為了保證實驗的有效性，使用傳統(tǒng)含量測定分析方法與利用混合模型進行有色金屬銀濕法冶煉萃取過程中的含量測定分析進行比較，觀察實驗結(jié)果。將使用傳統(tǒng)含量測定分析方法與利用混合模型進行有色金屬銀濕法冶煉萃取過程中的含量測定分析結(jié)果與離線含量測定分析結(jié)果進行比較，三者的比較結(jié)果如圖2所示。

圖2 含量測定分析比較結(jié)果

通過圖2可知，利用混合模型進行有色金屬銀濕法冶煉萃取過程中的含量測定分析相比使用傳統(tǒng)含量測定分析方法進行含量測定分析的結(jié)果與離線含量測定分析的結(jié)果更相近，也就是含量測定分析結(jié)果更加準(zhǔn)確。

6 結(jié)語

利用混合模型進行有色金屬銀濕法冶煉萃取過程中的含量測定分析的方法也同樣適用于其他有色金屬濕法冶煉萃取過程中的含量測定分析，并為冶煉萃取過程中能夠?qū)嵤┳詣涌刂频於艘欢ɑA(chǔ)。