[發明專利]錳鋅陳化液膠體化過程金屬離子濃度智能化在線實時監測系統及方法

有效

• 申請號: 201710093942.2
• 申請日: 2017-02-21
• 公開（公告）號: CN106644991B
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 段寧;降林華;徐夫元
• 申請（專利權）人: 中國環境科學研究院
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G01N21/01;B08B9/032;B08B9/093
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立;王丹

本發明涉及一種電解錳鋅行業陳化液膠體化過程中金屬離子濃度智能化在線實時監測系統及方法，包括三維空間在線采樣系統、待測樣品質量控制系統、智能化原位實時監測系統。本發明基于不同種類和濃度金屬離子的色度學差異，精準獲取目標金屬離子的光敏性參數；以復雜相金屬離子非接觸識別為基礎，利用高精度機器視覺連續表達液體動態輸送過程顏色的數字化信息，通過人工智能分析將其轉化為大數據瞬時離子濃度，并經過數據優化去除異常值獲取平均值，實現在線采集、樣品均化、檢測識別、實時分析、閉環控制的智能化分析。通過在線實時監測陳化液膠體化過程中三維空間內目標金屬離子的濃度，提高了電流效率，在重金屬廢水源頭控制方面發揮了重要作用。

技術領域

本發明涉及一種錳鋅陳化液膠體化過程中金屬離子濃度智能化在線實時監測系統及方法，屬于濕法冶金行業電解液制備工段的裝置方法領域。

背景技術

電解金屬錳和鋅均采用硫酸鹽水溶液電解法。由于鋅礦和錳礦中不同程度伴生有鈣、鎂、鐵、銅、鈷、鎳、鍺和鉛等雜質，而Zn⁺²和Mn⁺²為高負電性金屬(-0.762v、-1.18v)，電解的重要條件是要求硫酸鹽溶液中盡量不含有其它競爭性金屬離子，所以硫酸鋅和錳溶液必須在電解前充分凈化。

目前，鋅錳企業在除鐵和凈化除重金屬后，需要將凈化液靜置陳化若干小時不等(4-72小時)，陳化過程中鐵離子隨時間發生不可逆的結構變化，形成晶核不斷長大的膠體粒子，并同時絮凝沉降凈化過程中過濾液中殘留的有害雜質，如重金屬硫化物或置換物、SiO₂，Al₂O₃、砷、銻及鍺等，同時除去過飽和的MgSO₄，CaSO₄結晶物，保證電解新液質量滿足使用標準，獲得較高的電效和較低的電耗。

電解錳鋅企業在對陳化液中鐵及重金屬離子的檢測分析存在的主要問題：一是在檢測結果質量控制和時間滯后方面，企業一般采用傳統的目視比色法進行定性分析或化學滴定法進行定量分析，也有的企業用儀器設備(如原子吸收、ICP-MS等)進行檢測分析。比色法由于陳化液中復雜伴生重金屬離子難以實現對微量元素的精準測定，導致定性判斷結果嚴重失真；滴定法粗放不精準，不易準確獲取微量金屬離子的濃度值；也有少部分企業采用ICP-MS等儀器設備法，但由于陳化液中硫酸鹽濃度高并易于結晶等的影響，預處理復雜導致檢測分析時間長，獲得結果時間嚴重滯后于生產需求。二是陳化效果直接關系到電解效率和產品的質量，陳化時間過短則鐵離子膠體化過程未能完成，殘余金屬離子濃度超標，電解過程電流效率降低(沉積量少、反溶量大)、電解能耗增高、重金屬清洗廢水大幅增加。陳化時間過長將導致制液負荷過大，處理成本過高，企業難以承受。三是其它弊端，化驗工數量多、化驗用時量大、藥劑消耗大，且無法做到時效第一。

綜上所述，錳鋅電解液陳化過程缺乏快速識別鐵及重金屬離子膠體化過程穩態離子濃度的技術，陳化時間過短導致電流效率降低、清洗廢水量增加，陳化時間過長導致制液負荷過大，產品成本過高。

發明內容

本發明是提供一種錳鋅陳化液膠體化過程中金屬離子濃度智能化在線實時監測系統及方法，所要解決的技術問題是打破傳統在線監測傳感器易被電解錳溶液中硫酸銨結晶包裹的難題，根據不同金屬離子的色度學差異，獲取其特定的敏感性光學參數，有效排除其它共存重金屬離子的干擾，并基于不同種類和濃度金屬離子的色度學差異，精準獲取目標金屬離子的光敏性參數；以復雜相金屬離子非接觸識別為基礎，利用高精度機器視覺連續表達液體動態輸送過程顏色的數字化信息，通過人工智能分析將其轉化為大數據瞬時離子濃度，并經過數據優化去除異常值獲取平均值，實現在線采集、樣品均化、檢測識別、實時分析、閉環控制的智能化分析。通過在線實時監測陳化液膠體化過程中三維空間內目標金屬離子的濃度，提高了電流效率，在重金屬廢水源頭控制方面發揮了重要作用。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種錳鋅陳化液膠體化過程金屬離子濃度智能化在線實時監測系統，包括三維空間在線采樣系統、待測樣品質量控制系統、智能化原位實時監測系統；