[發明專利]多工況級聯冶金反應過程氧化還原電位優化設定方法

在審

• 申請號: 202210406347.0
• 申請日: 2022-04-18
• 公開（公告）號: CN115081305A
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 孫備;劉國欣;李勇剛;陽春華;張旭隆;陳威揚;龍雙
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06K9/62;G06N20/10;G06N3/00;C22B19/20;C22B3/46;G06F111/02;G06F119/14;G06F119/08;G06F111/04
• 代理公司: 長沙啟昊知識產權代理事務所(普通合伙) 43266
• 代理人: 謝珍貴

本發明公開了多工況級聯冶金反應過程氧化還原電位優化設定方法，包括步驟一：深入研究除鈷反應機理，做出合理假設，建立ORP設定值非線性模型和基于ORP設定值的鈷離子濃度預測模型；步驟二：建立基于模型參數相似度的工況劃分方法，再結合模型特征，利用智能尋優算法辨識不同工況數據集下的模型未知參數；步驟三：基于工況數據集和已辨識的參數分別構建工況感知器和參數選擇模塊，再結合ORP設定值非線性模型，搭建ORP設定值在線運行框架，將獲取的在線數據輸入框架，確定ORP設定值。本申請解決了現有鋅凈化除鈷反應釜中反應工況難以確定以及ORP設定值難以準確及時給定的問題，從而能夠及時感知當前除鈷反應所屬工況和給定ORP設定值。

技術領域

本發明涉及一種冶煉技術領域，具體是多工況級聯冶金反應過程氧化還原電位優化設定方法。

背景技術

鋅是一種用途廣泛的重要有色金屬，具有良好的性能，被廣泛應用于各行各業，是關系國計民生的重要原材料；同時，我國還是鋅生產與消費大國。濕法煉鋅是當前世界主流的鋅冶煉技術，常規的濕法煉鋅工藝由配料、焙燒、浸出、凈化和電解五個工序組成。首先經過配料工序，形成合適配比的鋅精礦；然后將鋅精礦送焙燒工序，得到鋅焙砂；接著鋅焙砂送入浸出工序，經固液分離后形成上清液；上清液進入包含除銅、除鈷和除鎘三個子過程的凈化工序，實現溶液除雜目的；最后溶液送入電解工序。

其中，除鈷過程是凈化工序中最重要的子過程之一。實際生產中，通過向反應釜中添加鋅粉，使其與溶液中的鈷離子發生反應，將鈷離子變成合金除掉。除鈷過程的目的是將除銅后液中的鈷離子濃度降至工藝技術指標(0.05mg/L)以下，同時盡可能地降低鋅粉消耗量，實現經濟效益最大化。根據實際除鈷工藝和生產經驗可知，氧化還原電位(ORP)是體現除鈷過程反應狀態的綜合特征。因此，鋅冶煉企業采用基于ORP值調控鋅粉添加量的控制技術，即基于每個反應釜中溶液ORP實時檢測值跟隨其設定值的變化情況，依據人工經驗調整鋅粉添加量，從而實現除鈷過程的穩定控制和去除鈷離子的目的。ORP設定值的大小將直接影響操作工人對鋅粉添加量的判斷結果，也間接決定了除鈷過程反應狀態的穩定性以及技術和經濟的雙重指標。ORP設定值太負時，操作工人就會依據經驗添加過多的鋅粉，過多的鋅粉極易與溶液中的氫離子發生反應產生氫氣,氫離子的還原抑制了鈷離子的還原，降低了除鈷效率，同時造成鋅粉過度消耗；反之，ORP設定值太正時，操作工人添加的鋅粉不足，導致除鈷反應不充分，出口鈷離子濃度超標，嚴重時還會引起電解工序出現“燒板”現象，影響整個流程的安全生產。

在除鈷過程現場，ORP設定值是依靠現場技術人員的個人經驗和生產計劃人為給定的范圍值，該范圍值存在區間跨度大、調整周期長的缺點，與多變的除鈷過程狀態不相符。由于除鈷過程發生在多個(生產現場為5個)連續攪拌反應釜中，僅單個反應釜內就存在反應復雜、各參數強非線性、參數間強耦合性和出口鈷離子濃度化驗大滯后的特性，加之反應釜入口雜質離子濃度波動不定、流量頻繁變化等因素，則人為給定的具有強主觀性的ORP設定值不能最優的適應復雜且多變的除鈷過程。