[发明专利]一种锌湿法冶炼砷盐净化除钴过程废酸添加控制方法

权利要求书

1.一种锌湿法冶炼砷盐净化除钴过程废酸添加控制方法，其特征在于包含以下步骤：

第一步：砷盐净化除钴过程废酸添加量模型的建立

砷盐净化除钴过程中，影响BT值的因素有砷盐溶液、返回的浓密机底流和添加的锌粉，根据这些因素建立除钴过程废酸添加量的模型：

步骤1：计算砷盐需消耗的废酸

根据单位时间内进入除钴反应器的铜、钴和镍离子的摩尔量添加三氧化二砷，添加公式为：

                               

式中、和分别表示单位时间内流入反应器的铜、钴和镍离子总的摩尔量；表示单位时间内所需要的砷的摩尔量，为调节系数；三氧化二砷很难溶解于硫酸锌溶液，先将三氧化二砷粉末溶解于高浓度NaOH溶液中，生成易溶于硫酸锌溶液的NaAsO₂；该溶液为强碱性溶液，添加废酸将该溶液酸化，AsO₂^-在酸性溶液中与H⁺结合形成弱酸HAsO₂；

溶液酸化需消耗的废酸为： 

       

式中为砷盐溶液中NaOH的摩尔浓度，b为砷盐溶液中NaAsO₂摩尔浓度， 为废酸浓度，是硫酸的分子量；

HAsO₂参与了净化除钴反应，反应中消耗氢离子，引起局部PH值升高，造成碱式

硫酸锌的生成而引起BT值上升，HAsO₂参与的反应所需要的废酸为：

    

式中，x%是与砷盐净化除钴化学反应相关的系数，x%的HAsO₂生成砷化氢气体，1-x%的HAsO₂生成合金或单质，c为每摩尔HAsO₂生成砷化氢气体需消耗的氢离子摩尔量，d为每摩尔HAsO₂生成合金或单质需消耗的氢离子摩尔量；从氧化还原电位的角度确定该系数，生成砷化氢的多少与ORP、溶液的摄氏温度C有关，x与ORP和C满足如下关系式   

式中表示溶液的ORP，表示溶液的摄氏温度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；

采用氧化还原电位计实时监测反应器中溶液的氧化还原电位—ORP，ORP越负，溶液还原能力越强，越易生成砷化氢；温度越高，也越易生成砷化氢气体； 

砷盐需要消耗的废酸添加量为酸化砷盐溶液所需废酸量和砷盐参加除钴反应消耗废酸量之和，即砷盐消耗的废酸量为：

                                        

步骤2：计算返回的浓密机底流需消耗的废酸

 通过返回浓密机底流控制反应器中溶液的合金含量，而底流的BT值通常很高，必须通过添加废酸将底流BT值降至目标BT值，降低底流BT值需要添加的废酸为：

     

式中为底流流量，e为降低一升溶液1BT所需的硫酸量，为底流的BT值，为目标BT值；

   步骤3：计算添加的锌粉需消耗的废酸

砷盐净化除钴过程中，有一部分锌粉与氢离子反应生成氢气，造成局部PH值偏高，生成碱式硫酸盐，需添加废酸控制BT值；锌粉与氢离子反应生成氢气的多少与多个因素有关，由锌粉引起的废酸消耗为

式中为单位时间内添加的锌粉量；为单位时间内溶液中的铜离子和HAsO₂消耗的锌粉量，因为氢的超电位，使得氢离子比铜离子和HAsO₂都难以还原，铜离子和HAsO₂完全还原后氢离子才会还原；与铜离子和HAsO₂反应后剩余的锌粉中有%与氢离子反应生成氢气；生成氢气的难易程度与反应器中溶液的ORP、溶液中的合金含量和摄氏温度C相关，满足如下关系式   

        

式中表示溶液的ORP，表示溶液中的合金含量,表示溶液的摄氏温度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；

根据化学反应机理和物料衡算分别得到三个主要因素所需的废酸添加量，综合三个因素研究建立了废酸添加的数学模型，即总的废酸添加量为  

                         

第二步：废酸添加量修正

由于除铜后液的BT值的波动和废酸浓度、砷盐浓度和底流BT值工艺参数化验的大滞后带来的不确定性影响了废酸添加量的准确计算，对废酸添加模型计算的废酸添加量进行修正；当前时刻的废酸添加量为当前的废酸模型的计算量与废酸修正量之和。

2..根据权利要求权1所述的锌湿法冶炼砷盐净化除钴过程废酸添加控制方法，其特征在于：第二步所述的废酸添加量修正中，采用基于变论域模糊专家规则的废酸添加量修正的方法，具体过程为：

设当前BT化验值与目标BT值的差为△BT；前一时刻的废酸补偿量为△Acid1，当前时刻拟设定的废酸补偿量为△Acid2，△BT的论域为(-0.7，0.7)，△Acid1的论域为(-，)，△Acid2的论域为(-，)，其中和分别表示前一时刻和当前时刻的除铜后液流量与浓密机底流返回流量之和，为系数，为废酸浓度；将该三个量分别模糊化，其模糊子集为{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}，子集中元素分别代表负大，负中，负小，零，正小，正中，正大；

当△BT为PB，即化验值远大于目标值时，表示废酸添加过少，造成BT值太大，△Acid1为NB，在废酸添加模型计算值上减少废酸量时；显然前一时刻△Acid1为NB是明显不合理的，会造成废酸添加过少 ，当前废酸修正量应该为ZO，如果仅仅根据△BT修正，那么废酸修正量将为PB，所以该规则表综合考虑了引起BT偏差的两个方面，避免了废酸修正值的不合理，解模糊化得当前时刻的废酸修正量。