针铁矿法沉铁过程是湿法炼锌工艺中的关键工序,它是一个同时涉及氧化、水解及中和反应的复杂生产过程,状态变量间具有较强的非线性和耦合性。同时,针铁矿法沉铁过程的生产特点决定了流程存在较大的时滞,过程建模困难,导致生产过程控制难度大、稳定性差、能耗物耗高且有价金属回收率低。因此,研究针铁矿法的工艺机理,建立沉铁过程的动态数学模型,为实现沉铁过程的优化控制奠定基础,具有十分重要的现实意义。本文分析了针铁矿法沉铁过程的工艺机理,深入研究了沉铁过程涉及的氧化、水解及中和反应的动力学机理,得到了描述化学反应速率的相关表达式;着重分析了气固液三相反应的特点以及溶液pH值、氧气通入量、锌焙砂添加量、溶液温度、反应时间、返回晶种、搅拌强度等因素对沉铁效率和铁渣品位的影响,确定了影响沉铁过程效率和品质的主要因素;分析了沉铁反应过程中存在的状态时滞和状态间的耦合关系。利用物料守恒定律和CSTR模型,以氧气通入量、锌焙砂添加量和反应器入口流量为输入变量,以Fe2+浓度、Fe。+浓度以及溶液pH值为状态变量,建立了描述针铁矿法沉铁过程的多重时滞动态数学模型。针对模型中时滞及动力学参数未知的问题,利用基于多特征时间点的时滞系统辨识方法,求解动态数学模型关于未知参数的梯度,结合基于梯度优化的序列二次规划方法SQP,辨识了系统的时滞及动力学参数。现场生产数据仿真结果验证了论文所建立动态模型的有效性和可靠性。图23幅,表5个,参考文献79篇。