[发明专利]锰锌陈化液胶体化过程金属离子浓度智能化在线实时监测系统及方法

说明书

本发明涉及一种电解锰锌行业陈化液胶体化过程中金属离子浓度智能化在线实时监测系统及方法，包括三维空间在线采样系统、待测样品质量控制系统、智能化原位实时监测系统。本发明基于不同种类和浓度金属离子的色度学差异，精准获取目标金属离子的光敏性参数；以复杂相金属离子非接触识别为基础，利用高精度机器视觉连续表达液体动态输送过程颜色的数字化信息，通过人工智能分析将其转化为大数据瞬时离子浓度，并经过数据优化去除异常值获取平均值，实现在线采集、样品均化、检测识别、实时分析、闭环控制的智能化分析。通过在线实时监测陈化液胶体化过程中三维空间内目标金属离子的浓度，提高了电流效率，在重金属废水源头控制方面发挥了重要作用。

技术领域

本发明涉及一种锰锌陈化液胶体化过程中金属离子浓度智能化在线实时监测系统及方法，属于湿法冶金行业电解液制备工段的装置方法领域。

背景技术

电解金属锰和锌均采用硫酸盐水溶液电解法。由于锌矿和锰矿中不同程度伴生有钙、镁、铁、铜、钴、镍、锗和铅等杂质，而Zn⁺²和Mn⁺²为高负电性金属(-0.762v、-1.18v)，电解的重要条件是要求硫酸盐溶液中尽量不含有其它竞争性金属离子，所以硫酸锌和锰溶液必须在电解前充分净化。

目前，锌锰企业在除铁和净化除重金属后，需要将净化液静置陈化若干小时不等(4-72小时)，陈化过程中铁离子随时间发生不可逆的结构变化，形成晶核不断长大的胶体粒子，并同时絮凝沉降净化过程中过滤液中残留的有害杂质，如重金属硫化物或置换物、SiO₂，Al₂O₃、砷、锑及锗等，同时除去过饱和的MgSO₄，CaSO₄结晶物，保证电解新液质量满足使用标准，获得较高的电效和较低的电耗。

电解锰锌企业在对陈化液中铁及重金属离子的检测分析存在的主要问题：一是在检测结果质量控制和时间滞后方面，企业一般采用传统的目视比色法进行定性分析或化学滴定法进行定量分析，也有的企业用仪器设备(如原子吸收、ICP-MS等)进行检测分析。比色法由于陈化液中复杂伴生重金属离子难以实现对微量元素的精准测定，导致定性判断结果严重失真；滴定法粗放不精准，不易准确获取微量金属离子的浓度值；也有少部分企业采用ICP-MS等仪器设备法，但由于陈化液中硫酸盐浓度高并易于结晶等的影响，预处理复杂导致检测分析时间长，获得结果时间严重滞后于生产需求。二是陈化效果直接关系到电解效率和产品的质量，陈化时间过短则铁离子胶体化过程未能完成，残余金属离子浓度超标，电解过程电流效率降低(沉积量少、反溶量大)、电解能耗增高、重金属清洗废水大幅增加。陈化时间过长将导致制液负荷过大，处理成本过高，企业难以承受。三是其它弊端，化验工数量多、化验用时量大、药剂消耗大，且无法做到时效第一。

综上所述，锰锌电解液陈化过程缺乏快速识别铁及重金属离子胶体化过程稳态离子浓度的技术，陈化时间过短导致电流效率降低、清洗废水量增加，陈化时间过长导致制液负荷过大，产品成本过高。

发明内容

本发明是提供一种锰锌陈化液胶体化过程中金属离子浓度智能化在线实时监测系统及方法，所要解决的技术问题是打破传统在线监测传感器易被电解锰溶液中硫酸铵结晶包裹的难题，根据不同金属离子的色度学差异，获取其特定的敏感性光学参数，有效排除其它共存重金属离子的干扰，并基于不同种类和浓度金属离子的色度学差异，精准获取目标金属离子的光敏性参数；以复杂相金属离子非接触识别为基础，利用高精度机器视觉连续表达液体动态输送过程颜色的数字化信息，通过人工智能分析将其转化为大数据瞬时离子浓度，并经过数据优化去除异常值获取平均值，实现在线采集、样品均化、检测识别、实时分析、闭环控制的智能化分析。通过在线实时监测陈化液胶体化过程中三维空间内目标金属离子的浓度，提高了电流效率，在重金属废水源头控制方面发挥了重要作用。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种锰锌陈化液胶体化过程金属离子浓度智能化在线实时监测系统，包括三维空间在线采样系统、待测样品质量控制系统、智能化原位实时监测系统；