[發(fā)明專利]一種鋅濕法冶煉砷鹽凈化除鈷過(guò)程廢酸添加控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210204301.7
• 申請(qǐng)日: 2012-06-20
• 公開（公告）號(hào): CN102732723A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陽(yáng)春華;朱紅求;桂衛(wèi)華;伍鐵斌;張權(quán)度;魏文武;胡志坤;李勇剛;孫備;林天水
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): C22B3/44
• 分類號(hào): C22B3/44;C22B19/00
• 代理公司: 中南大學(xué)專利中心 43200
• 代理人: 胡燕瑜

1.一種鋅濕法冶煉砷鹽凈化除鈷過(guò)程廢酸添加控制方法，其特征在于包含以下步驟：

第一步：砷鹽凈化除鈷過(guò)程廢酸添加量模型的建立

砷鹽凈化除鈷過(guò)程中，影響B(tài)T值的因素有砷鹽溶液、返回的濃密機(jī)底流和添加的鋅粉，根據(jù)這些因素建立除鈷過(guò)程廢酸添加量的模型：

步驟1：計(jì)算砷鹽需消耗的廢酸

根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入除鈷反應(yīng)器的銅、鈷和鎳離子的摩爾量添加三氧化二砷，添加公式為：

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式中、和分別表示單位時(shí)間內(nèi)流入反應(yīng)器的銅、鈷和鎳離子總的摩爾量；表示單位時(shí)間內(nèi)所需要的砷的摩爾量，為調(diào)節(jié)系數(shù)；三氧化二砷很難溶解于硫酸鋅溶液，先將三氧化二砷粉末溶解于高濃度NaOH溶液中，生成易溶于硫酸鋅溶液的NaAsO₂；該溶液為強(qiáng)堿性溶液，添加廢酸將該溶液酸化，AsO₂^-在酸性溶液中與H⁺結(jié)合形成弱酸HAsO₂；

溶液酸化需消耗的廢酸為：?

???????

式中為砷鹽溶液中NaOH的摩爾濃度，b為砷鹽溶液中NaAsO₂摩爾濃度，?為廢酸濃度，是硫酸的分子量；

HAsO₂參與了凈化除鈷反應(yīng)，反應(yīng)中消耗氫離子，引起局部PH值升高，造成堿式

硫酸鋅的生成而引起B(yǎng)T值上升，HAsO₂參與的反應(yīng)所需要的廢酸為：

????

式中，x%是與砷鹽凈化除鈷化學(xué)反應(yīng)相關(guān)的系數(shù)，x%的HAsO₂生成砷化氫氣體，1-x%的HAsO₂生成合金或單質(zhì)，c為每摩爾HAsO₂生成砷化氫氣體需消耗的氫離子摩爾量，d為每摩爾HAsO₂生成合金或單質(zhì)需消耗的氫離子摩爾量；從氧化還原電位的角度確定該系數(shù)，生成砷化氫的多少與ORP、溶液的攝氏溫度C有關(guān)，x與ORP和C滿足如下關(guān)系式???

式中表示溶液的ORP，表示溶液的攝氏溫度C；2.070*10^-4≤≤2.390*10^-4，0.102≤≤0.139，-1.393*10^-4≤≤-1.226*10^-4，-0.35≤≤-0.30，?-0.159≤≤-0.138，751.6≤≤769.2；

采用氧化還原電位計(jì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng)器中溶液的氧化還原電位—ORP，ORP越負(fù)，溶液還原能力越強(qiáng)，越易生成砷化氫；溫度越高，也越易生成砷化氫氣體；?

砷鹽需要消耗的廢酸添加量為酸化砷鹽溶液所需廢酸量和砷鹽參加除鈷反應(yīng)消耗廢酸量之和，即砷鹽消耗的廢酸量為：

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步驟2：計(jì)算返回的濃密機(jī)底流需消耗的廢酸

?通過(guò)返回濃密機(jī)底流控制反應(yīng)器中溶液的合金含量，而底流的BT值通常很高，必須通過(guò)添加廢酸將底流BT值降至目標(biāo)BT值，降低底流BT值需要添加的廢酸為：

?????

式中為底流流量，e為降低一升溶液1BT所需的硫酸量，為底流的BT值，為目標(biāo)BT值；

???步驟3：計(jì)算添加的鋅粉需消耗的廢酸

砷鹽凈化除鈷過(guò)程中，有一部分鋅粉與氫離子反應(yīng)生成氫氣，造成局部PH值偏高，生成堿式硫酸鹽，需添加廢酸控制BT值；鋅粉與氫離子反應(yīng)生成氫氣的多少與多個(gè)因素有關(guān)，由鋅粉引起的廢酸消耗為

式中為單位時(shí)間內(nèi)添加的鋅粉量；為單位時(shí)間內(nèi)溶液中的銅離子和HAsO₂消耗的鋅粉量，因?yàn)闅涞某娢唬沟脷潆x子比銅離子和HAsO₂都難以還原，銅離子和HAsO₂完全還原后氫離子才會(huì)還原；與銅離子和HAsO₂反應(yīng)后剩余的鋅粉中有%與氫離子反應(yīng)生成氫氣；生成氫氣的難易程度與反應(yīng)器中溶液的ORP、溶液中的合金含量和攝氏溫度C相關(guān)，滿足如下關(guān)系式???

????????

式中表示溶液的ORP，表示溶液中的合金含量,表示溶液的攝氏溫度C；1.610*10^-4≤≤1.960*10^-4，0.048≤≤0.072，-0.168≤≤-0.139，-7.520*10^-4≤≤-5.850*10^-4，-2.820*10^-4≤≤-3.280*10^-4，-0.143≤≤-0.120，5.150*10^-4≤≤5.520*10^-4，0.480≤≤0.550，723.2≤≤739.6；

根據(jù)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理和物料衡算分別得到三個(gè)主要因素所需的廢酸添加量，綜合三個(gè)因素研究建立了廢酸添加的數(shù)學(xué)模型，即總的廢酸添加量為??

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第二步：廢酸添加量修正

由于除銅后液的BT值的波動(dòng)和廢酸濃度、砷鹽濃度和底流BT值工藝參數(shù)化驗(yàn)的大滯后帶來(lái)的不確定性影響了廢酸添加量的準(zhǔn)確計(jì)算，對(duì)廢酸添加模型計(jì)算的廢酸添加量進(jìn)行修正；當(dāng)前時(shí)刻的廢酸添加量為當(dāng)前的廢酸模型的計(jì)算量與廢酸修正量之和。

2..根據(jù)權(quán)利要求權(quán)1所述的鋅濕法冶煉砷鹽凈化除鈷過(guò)程廢酸添加控制方法，其特征在于：第二步所述的廢酸添加量修正中，采用基于變論域模糊專家規(guī)則的廢酸添加量修正的方法，具體過(guò)程為：

設(shè)當(dāng)前BT化驗(yàn)值與目標(biāo)BT值的差為△BT；前一時(shí)刻的廢酸補(bǔ)償量為△Acid1，當(dāng)前時(shí)刻擬設(shè)定的廢酸補(bǔ)償量為△Acid2，△BT的論域?yàn)?-0.7，0.7)，△Acid1的論域?yàn)?-，)，△Acid2的論域?yàn)?-，)，其中和分別表示前一時(shí)刻和當(dāng)前時(shí)刻的除銅后液流量與濃密機(jī)底流返回流量之和，為系數(shù)，為廢酸濃度；將該三個(gè)量分別模糊化，其模糊子集為{NB，NM，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；

當(dāng)△BT為PB，即化驗(yàn)值遠(yuǎn)大于目標(biāo)值時(shí)，表示廢酸添加過(guò)少，造成BT值太大，△Acid1為NB，在廢酸添加模型計(jì)算值上減少?gòu)U酸量時(shí)；顯然前一時(shí)刻△Acid1為NB是明顯不合理的，會(huì)造成廢酸添加過(guò)少?，當(dāng)前廢酸修正量應(yīng)該為ZO，如果僅僅根據(jù)△BT修正，那么廢酸修正量將為PB，所以該規(guī)則表綜合考慮了引起B(yǎng)T偏差的兩個(gè)方面，避免了廢酸修正值的不合理，解模糊化得當(dāng)前時(shí)刻的廢酸修正量。