Введение
ГЛАВА 1 Современное состояние процесса сгущения красного шлама 12
1.1 Процесс Байера 12
1.1.1 Выщелачивание 15
1.1.1.1 Измельчение 15
1.1.1.2 Обескремнивание 15
1.1.1.3 Автоклавное выщелачивание 15
1.1.2 Сгущение и промывка 16
1.1.3 Декомпозиция 17
1.1.4 Кальцинация 18
1.2 Процесс сгущения красного шлама 18
1.2.1 Сгуститель 20
1.3 Теория сгущения 21
1.3.1 Процесс динамического сгущения. Теория седиментации Кинча 22
1.3.1.1 Периодический процесс седиментации 22
1.3.1.2 Непрерывный процесс седиментации 23
1.3.2 Факторы, влияющие на процесс сгущения 25
1.3.3 Существующее оборудование для обезвоживания пульп 26
1.4 Системы управления процессом сгущения красного шлама 30
1.5 Управление параллельными сгустителями 41
1.6 Теоретические сведения об искусственной иммунной системе 42
1.6.1 Обучение с подкреплением и иммунная память 44
1.6.2 Созревание аффинности 46
1.6.3 Иммунная оптимизация 47
1.7 Выводы по первой главе 47
ГЛАВА 2 Экспериментальные исследования качественных и количественных характеристик исследуемого образца красного шлама 49
2.1 Объект управления 49
2.2 Методика экспериментальных исследований красного шлама 53
2.2.1 Гранулометрический состав исследуемого красного шлама 54
2.2.2 Определение концентрации красного шлама в исследуемой пульпе 56
2.2.3 Седиментационный тест промышленного образца красного шлама 57
2.2.4 Приготовление раствора флокулянта 57
2.2.5 Седиментационный тест промышленного образца красного шлама 59
2.2.6 Обработка результатов экспериментальных исследований 59
2.2.6.1 Скорость Стокса. Индекс стесненного осаждения 59
2.2.6.2 Гелевая точка или критическая концентрация 68
2.2.6.3 Функция плотности потока Кинча 69
2.3 Выводы по второй главе 72
ГЛАВА 3 Моделирование процесса сгущения 75
3.1 Принцип работы сгустителя – осветлителя 75
3.1.1 Начальная скорость осаждения 75
3.1.2 Скорость осаждения агрегировавших частиц в суспензиях 77
3.1.3 Уравнение Ричардсона и Заки. Индекс стесненного осаждения 79
3.1.4 Гелевая точка или критическая концентрация 81
3.1.4.1 Вычисление гелевой точки 82
3.1.5 Сжимаемость осадка (Предел текучести при сжатии) 84
3.1.6 Взаимодействие «твердое вещество – жидкость» 85
3.1.6.1 Взаимодействие «твердое вещество – жидкость» при седиментации 86
3.1.6.2 Взаимодействие «твердое вещество - жидкость» при консолидации 87
3.2 Модель сгустителя – осветлителя 88
3.3 Описание технологического процесса сгущения красного шлама 90
3.3.1 Контрольно-измерительные приборы 92
3.3.2 Анализ и обработка архивных производственных данных 96
3.4 Модель зоны флокуляции 102
3.4.1 Популяционный баланс 103
3.5 Модель зоны осаждения 106
3.5.1 Алгоритм решения модели 107
3.6 Модель зоны осветления 112
3.6.1 Расчет коэффициента K 112
3.6.2 Расчет коэффициента 114
3.6.3 Робастная регрессия 117
3.6.4 Результат обучения 119
3.6.5 Тестирование обученной функции 120
3.7 CFD моделирование сгустителя 127
3.7.1 Метод Эйлера- Эйлера 128
3.7.2 Модель турбулентности 128
3.7.3 Метод Эйлера-Лагранжа 129
3.7.4 Создание геометрической, сеточной и расчетной модели 131
3.7.5 Анализ расчетов CFD моделирования 134
3.8 Обобщенная модель сгустителя 138
3.8.1 Обобщенная стационарная модель сгустителя 138
3.8.2 Обобщенная динамическая модель сгустителя 139
3.8.3 Результат моделирования 141
3.9 Выводы по третьей главе 146
ГЛАВА 4 Синтез системы управления параллельно работающими сгустителями на базе алгоритма клонального отбора 148
4.1 Система управления сгустителем на базе прогнозирующей модели объекта управления и предиктивного регулятора 150
4.1.1 Интеграция предиктивного регулятора в систему управления 151
4.2 Алгоритм распределения питающей пульпы между параллельными сгустителями 156
4.2.1 Алгоритм клонального отбора 158
4.2.2 Результат работы алгоритма клонального отбора 163
4.3 Система управления параллельно работающими сгустителями на базе алгоритма клонального отбора 164
4.3.1 Результат работы системы управления параллельно работающими сгустителями 166
4.4 Выводы по четвертой главе 171
Заключение 173
Список символов 176
Список условных обозначений и аббревиатур 178
Список литературы 180
