冶金过程虚拟仿真实验
——稀土串级萃取动态仿真实验项目
u 项目介绍
1）本实验项目根据“虚实结合”的理念，以学生为中心，利用网络客户端设备，将传统的实验教学从课堂搬到网络，激发学生学习专业知识的兴趣和积极性，使学生可以更充分更灵活的利用课余时间学习，同时，可以利用网络客户端设备实现随时随地的操作。
2）本实验项目通过将超实时仿真技术和相关网络化后的自有软件成果引入稀土串级萃取冶金过程实验，形成了稀土串级萃取动态仿真实验这一教学方法。挖掘实验内容深度、扩大实验视野和时限能力，突破实验环境、设备、时间等条件限制、降低试剂耗量、提高安全性。
3）本实验项目为学生深入了解串级萃取全过程槽体成分分布变化情况，掌握串级萃取工艺参数对技术指标的影响规律及优化调整方法提供高效的教学手段。
4）本实验项目利用网络化教学，实现实验教学与理论教学合理衔接。将科技创新、实验教学改革成果和科研成果融入实验教学内容，使实验教学内容更加丰富、涵盖更广泛。通过改革教材和讲义，产生显著的教学改革成果。
u 实验目的
本实验通过网络化利用已转化为教学手段的自有科研软件成果-串级萃取动态仿真系统软件，对多组分稀土串级萃取湿法冶金过程进行模拟，以探寻较优的工艺参数条件。本实验目的为:
1、培养学生自主设计串级萃取工艺试验方案的能力；
2．培养学生独立分析解决串级萃取过程相关问题的能力；
3、了解溶剂萃取法分离稀土的原理；
4、了解串级萃取工艺从槽体启动到槽体平衡的全过程
u 系统介绍
: 系统基本原理
串级萃取动态数模虚拟仿真系统基于串级萃取理论、质量平衡、萃取平衡等基本原理，按串级萃取槽体中两相的流动方向与流动传质数量，根据流入各级的两相组成，反复循环对各级进行萃取平衡计算，不断更新各级两相平衡组成．周而复始，重复循环，直至整个槽体达到平衡。
: 系统功能简介
该软件系统提供两出口分馏萃取、单进料三出口、双进料三出口、模糊分离等多种萃取模式的静态设计与动态仿真功能。应用该系统，可根据设定各工艺参数，实时观察串级萃取工艺从充槽到槽体平衡的全过程，了解各组分在槽体各级的分布变化情况，更为深入地理解在串级萃取过程中，各相流量、浓度、酸度等工艺参数的影响规律，掌握工艺参数优化调整方法和要领。
: 系统结构与组成
稀土串级萃取动态数模虚拟仿真系统采用Delphi计算机高级语言，面向对象程序设计方法开发，由五大模块组成：
(1)参数输入及预处理模块 (2)串级萃取静态设计模块
(3)串级萃取动态仿真模块 (4)仿真结果数据输出模块
(5)仿真结果图形输出模块
: 模块功能
(1)参数输入及预处理模块
该模块主要用于从输入界面获取由用户输入的各类相关参数，检验判断其合法性，进行必要的数据类型转换和进一步预处理计算，主要参数如下：
1) 混合室、澄清室体积比，澄清室相比；
2) 有机相萃取饱和容量、洗液最大洗涤容量(酸度) 、各进口料液浓度；
3) 原料配分(成分含量),组分相邻分离因数；
4) 工艺技术指标，各出口产品纯度、收率。
(2)串级萃取静态设计模块
根据原料配分、组分分离因数、技术指标，萃取模式等参数计算输出多套萃取量S、洗涤量W、以及各段级数组合方案，供系统操作人员参考选择。
(3)串级萃取动态仿真模块
完成从充槽启动到槽体平衡全过程超实时仿真计算，动态确定槽体各级两相组分浓度分布瞬时值。
(4)仿真结果数据输出模块
以数值形式输出任意时刻槽体各级两相各组分含量分布。
(5)仿真结果图形输出模块
以曲线、饼图等形式输出任意时刻槽体各级两相各组分含量分布情况。
: 系统界面
静态设计工作界面
充槽设置界面
动态仿真界面
槽体积累统计界面
: 系统特点
(1)利用该系统可用来检验串级萃取工艺设计参数是否合理；
(2)对理论设计参数或现行工艺参数均可通过模拟分析，调整筛选来进一步优化，对企业降低生产成本，提高经济效益有重要意义；
(3)用该系统模拟槽体启动过程，可为制定合理的启动方案提供依据，并可了解掌握槽体组分积累过程，对启动过程所需的原料、试剂消耗做到心中有数，减少计划盲目性；
(4)用于生产过程，通过对料液组成、流量等易变因素的实际波动情况进行模拟，可预先把握不同波动幅度对产品质量、槽体各级组成的影响速度和程度，指导如何合理、适时的调整参数，稳定萃取过程，保证产品质量。
: 系统应用情况
稀土串级萃取动态数模仿真系统(EDS)研发成功后，已应用于江钨集团南方稀土高科技公司生产实践，经生产实际应用检验证明，在一定的生产工艺条件下，利用该系统仿真模拟计算，槽体各级各组分纯度分布模拟计算值与实测值吻合程度达98%以上，各组分实测分布曲线与模拟所得曲线其几何形状基本相似，曲线变化趋势方向及曲线中出现的各特征点、段，实测情况与模拟结果都一一对应，该系统科学、高效、稳定，实现了过程复杂的串级萃取动态仿真和计算机控制。
自2005年经科研成果转化并应用于专业实验教学以来，成功为江西理工大学冶金及稀土专业本科生开出了稀土串级萃取分组分离实验，累计服务过的学生人数3200余人，实验效果良好。在不需延长实验时间、无需实验材料消耗的前提下，不仅可以实现实验过程的可重复，而且可以达到自主实验设计的目的。
稀土串级萃取动态数模仿真系统(EDS)应用以来，原江西省省委孟建柱书记等省、市多位领导、中国工程院邱定藩、张文海院士以及各高校同行曾莅临参观指导,对该系统应用给予了较高的评价。
冶金工程串级萃取实验室
串级萃取仿真实验教学实验现场 领导听取研发应用汇报
