[發明專利]一種鋅電積過程中對陰陽極實時在線測量的裝置

有效

• 申請號: 202010192058.6
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111521645B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 楊長江;張旭;翟大成;趙呂興
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G01N27/02
• 分類號: G01N27/02
• 代理公司: 昆明明潤知識產權代理事務所(普通合伙) 53215
• 代理人: 張云

本發明涉及一種鋅電積過程中對陰陽極實時在線測量的裝置及其方法，屬于濕法冶金和電化學測量技術領域。本發明可以實現對鋅電積過程中的陽極或陰極的電化學狀態實時在線監測，通過快速獲取電極的阻抗特征，基于阻抗組元的關鍵參數建模，經比對后實現電極特征的實時獲取，得到包括陽極表面析氧、陽極泥和陰極表面鋅沉積、表面活性劑的吸附等的定性或定量觀測結果。本發明對于鋅電積過程的陽極和陰極的狀態實時監測，可以實現電積過程中故障的自動預警，從而提高電積效率和陰極鋅的質量。

技術領域

本發明涉及一種鋅電積過程中對陰陽極實時在線測量的裝置及其方法，屬于濕法冶金和電化學測量技術領域。

背景技術

目前，世界上主要的煉鋅方式是濕法煉鋅，濕法煉鋅中鋅電積不僅消耗大量的電能，而且決定陰極鋅質量。隨著鋅電積技術的發展，自動化水平不斷提高，但是，對于鋅電積過程中電極的實時在線監測技術鮮有報道，而實時檢測電極表面狀態對于及時更換陽極板，避免陰極燒板和控制電解液中有機物的含量極為重要，從而提高鋅電積的自動化程度，避免了常規生產過程中的人工對極板的逐個檢測，提高了生產的效率和精確性。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題及不足，本發明提供一種鋅電積過程中對陰陽極實時在線測量的裝置及其方法。本發明可以實現對鋅電積過程中的陽極或陰極的電化學狀態實時在線監測，通過快速獲取電極的阻抗特征，基于阻抗組元的關鍵參數建模，經比對后實現電極特征的實時獲取，得到包括陽極表面析氧、陽極泥和陰極表面鋅沉積、表面活性劑的吸附等的定性或定量觀測結果。本發明通過以下技術方案實現。

一種鋅電積過程中對陰陽極實時在線測量的裝置，鋅電積過程中包括電極板9、電解槽10和電解液11，電極板9為陰極板或者陽極板，電解槽10內部放置電解液 11，電解槽10內部電解液11浸沒電極板9下端，在電極板9上安裝實時在線測量的裝置，實時在線測量的裝置包括電源1、電流計2、電子負載3、AD轉換器4、計算機 5、電位計6、導線7和參比電極8，電源1依次與電子負載3、電流計2和電極板9 串聯連接，電解槽10內部電解液11浸沒參比電極8下端，電極板9與參比電極8間設有電位計6，電子負載3通過導線7與計算機5進行通訊，電流計2、電位計6均連接AD轉換器4后與計算機5數據采集端連接。

一種鋅電積過程中對陰陽極實時在線測量的裝置的應用方法，包括以下步驟：電子負載3隨機產生電流震蕩信號Δi，通過電極板9的電流i由電流計2測得，然后經模數轉換4后，使用計算機5進行數據采集；電極板9的電位通過電位計6測量電極板9與參比電極8的電位差得到，后經模數轉換4后，同時使用計算機5進行數據采集；最后將采集得到的電位和電流信號經小波變換后，計算出阻抗數據，用弛豫時間分布法和等效電路模型分析實時阻抗數據，得到電極狀態特征，分析電極板9的工作狀態，具體的實施步驟如下：

S1、選擇的電子負載3電流震蕩信號Δi為離散隨機二進制信號，其幅值范圍為電流i的0.1～10％。

S2、電子負載3電流震蕩信號Δi的功率譜密度和測量頻率范圍分段確定可用帶寬參數F_b，輸入信號在其可用帶寬范圍(0-F_b)內能量達到一定強度，保證能夠以足夠的精度表征有用的頻率。根據離散隨機二進制信號的功率譜密度即公式(1)和測量頻率范圍分段確定離散隨機二進制信號的可用帶寬參數F_b，式(1)中a表示離散隨機二進制信號的幅值，λ表示離散隨機二進制信號的最小時間間隔；ω表示頻率；φ^d(ω)表示離散隨機二進制信號對應頻率ω時的功率值：

S3、根據每一段可用帶寬參數F_b和采樣規則確定電流信號和電壓的采樣頻率，根據采樣頻率進行采樣，采樣頻率至少是每一段需要分析頻段中最高頻的30倍。