[發明專利]一種基于氧化還原電位的鋅液凈化除銅過程優化控制方法

有效

• 申請號: 201610280971.5
• 申請日: 2016-04-29
• 公開（公告）號: CN105950866B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 陽春華;張鳳雪;李勇剛;張斌;劉文德;朱紅求;陳愛國;謝永芳;竇傳龍
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22B3/46
• 分類號: C22B3/46;C22B19/20;G05B13/04
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所43114
• 代理人: 龔燕妮

技術領域

本發明屬于濕法煉鋅除銅過程控制技術領域，涉及一種基于氧化還原電位的鋅液凈化除銅過程優化控制方法。

背景技術

除銅過程作為鋅濕法冶煉凈化過程的首個工序，是凈化生產的關鍵環節之一，對凈化出口溶液合格率、電解鋅品質具有重要作用。該過程在兩個串聯的連續反應攪拌釜中，持續添加鋅粉，以氧化亞銅、單質銅形式沉淀硫酸鋅溶液中多余的雜質銅離子，保留規定濃度的銅離子作為后續工段反應的活化劑。

在除銅過程中，大量銅離子在第一個反應器中被除去，第二個反應器作為輔助的作用對出口銅離子進行微調。實際生產中，操作人員根據入口溶液流量、濃度、溫度、氧化還原電位(Oxidation-reduction potential,ORP)調節鋅粉的添加量。礦源變化與工況波動，以及除銅反應機理的復雜性，造成操作員難以及時正確控制鋅粉添加量。粗糙的經驗添加，使得出口銅離子波動較大，產品質量難以穩定。針對這一現象，分析ORP與出口銅離子之間的關系，建立基于ORP的除銅控制策略和專家規則，為鋅粉調節提供依據，對于穩定出口銅離子濃度，提高出口溶液合格率，降低鋅粉消耗量具有極其重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于對除銅過程中鋅粉添加量進行實時的控制，避免因不能準確判定鋅粉添加量導致出口銅離子濃度不合格的問題，提供一種基于氧化還原電位的鋅液凈化除銅過程優化控制方法。

一種基于氧化還原電位的鋅液凈化除銅過程優化控制方法，包括以下步驟：

步驟1：建立除銅過程的ORP和銅離子濃度的關系模型以及鋅粉添加量控制模型，并利用工業現場采集的數據對所建的模型進行參數辨識；

步驟2：依據T時刻采集的工況數據和步驟1采用的參數辨識數據，確定鋅粉添加的調節指令；

步驟3：依據鋅粉添加量控制模型和鋅粉添加控制專家規則，獲得具體鋅粉添加量，進行鋅粉添加控制。

所述除銅過程的ORP和銅離子濃度的關系模型如下：

其中，C₀是反應器入口銅離子濃度；C_t是t時刻銅離子濃度；y是氧化還原電位值；p₁，p₂，q₁，q₂，A₁，A₂是待辨識參數，基于工業現場采集的C₀，C_t和y值辨識獲得。

所述鋅粉添加量控制模型如下：

g_Zn.i＝f_model(p_Mi,p_Ei,C_t)

其中，f_model表示鋅粉添加量控制模型的通用模型表示形式，g_Zn.i表示i#反應器中鋅粉添加量；p_Mi為可測工業參數，包括反應器的體積，鋅液流量，反應器入口濃度以及ORP值；p_Ei是待辨識參數；i表示反應器的序號，取值為1或2；

p_Ei依據工業現場采集的可測工業參數進行辨識獲得。

所述鋅粉添加量控制模型的通用模型為計量學模型、動力學模型或數據模型。

所述步驟2中確定鋅粉添加的調節指令過程如下：

步驟2.1：將所采集的T時刻數據鋅液流量Q_T，反應器入口離子濃度M_T與步驟1參數辨識時采用的鋅液流量和入口離子濃度數據對比，如果鋅液流量和入口離子濃度有一種數據的相對誤差大于5％，則利用工業現場數據對模型參數重新辨識，獲得新的鋅粉添加量控制模型，直到鋅液流量和入口離子濃度數據的相對誤差均不大于5％時，進入步驟2.2；

所述相對誤差是利用采集值與對應的辨識值的差值除以對應辨識值獲得；

步驟2.2：確定ORP閾值范圍；

根據ORP和銅離子濃度的關系模型將現場工藝要求的銅離子濃度上下限轉化為ORP值，所得到的兩個ORP值即為ORP閾值范圍的上限和下限值；

除銅過程處于穩定狀態時，現場工藝要求出口銅離子濃度要求在0.2g/L和0.4g/L之間；