[发明专利]湿法炼锌净化除钴过程入口铜离子浓度估计方法及系统

说明书

本发明公开了一种湿法炼锌净化除钴过程入口铜离子浓度估计方法及系统，通过根据除铜过程动力学原理与物料平衡原理，建立第一模型，基于第一模型，根据停留时间分布关系，建立第二模型，建立除钴过程的KPLS模型以及基于第一模型、第二模型以及KPLS模型，建立除钴过程入口铜离子浓度估计模型，并基于除钴过程入口铜离子浓度估计模型获得除钴过程入口铜离子浓度估计值，解决了现有湿法炼锌净化除钴过程入口铜离子浓度检测精度低的技术问题，充分考虑到除铜过程和除钴过程的铜离子浓度动态变化，不仅能实时在线检测除钴过程入口铜离子浓度，且检测精度高，为除钴过程的优化控制提供指导。

技术领域

本发明主要涉及锌湿法冶炼技术领域，特指一种湿法炼锌净化除钴过程入口铜离子浓度估计方法及系统。

背景技术

净化工序是锌湿法冶炼生产过程中重要的环节之一，其目的是去除溶液中的杂质离子，按照去除杂质离子的不同可分为除铜、除钴、除镉三个子工序。铜离子是硫酸锌溶液中含量最高且还原电位最低的杂质离子，在第一道除杂工艺中除去。然而，铜离子还作为后续除钴工艺的活化剂，故在除铜后液中需要保留一定浓度的铜离子。钴离子是这些杂质离子中最难去除的，也是影响电解效率与产品质量的一个关键参数，必须对钴离子浓度进行精准的检测。

除钴工艺是一个包含固、液、气三相反应的复杂过程，其中影响因素众多。锌粉是除钴过程的主要反应物，锌粉的添加量会直接影响除钴的效果。若锌粉添加不足，则没有足够的锌粉与溶液中钴离子发生氧化还原反应，溶液中钴离子浓度难以达到工艺技术指标要求，影响产品质量；若锌粉添加过量，则锌粉容易与溶液中的氢离子发生氧化还原反应生成氢气，造成锌粉的浪费，增加经济成本。砷盐是除钴过程的催化剂，适量的砷盐添加量能显著提高除钴效率，但是砷盐反应时会消耗锌粉，故砷盐过量的添加会造成锌粉的消耗，同时会抑制钴离子的还原；而砷盐过少的添加则难以保证除钴效果。除钴过程需要在一定的pH值区间进行，若废酸添加量不足，则pH值过高，阻碍除钴过程的进行；若废酸添加过量，则锌粉容易直接与氢离子反应，同样会阻碍除钴过程的进行。除钴过程是在连续的反应器中进行，除铜后液流量的大小决定了溶液在反应器中的平均停留时间，即决定了除钴时间的长短，同时，除铜后液流量越大，单位时间内进入反应器中铜离子就越多。适量的铜离子有利于除钴反应的进行。而当硫酸锌溶液中铜离子浓度太高时，添加的锌粉会被铜离子所大量消耗，从而没有足够的锌粉进行除钴，降低除钴效率；铜离子浓度过低，生成的新鲜合金Cu3As过少，对除钴过程的活化效果有限，造成除钴效率降低。

除钴过程是属于氧化还原反应，通过氧化还原电位ORP可以反映反应器中氧化还原反应的程度。在实际工业现场中，ORP能够实时检测，通过调整锌粉下料量、砷盐、和废酸流量将ORP控制在一定范围内，很大程度上克服了除钴过程反应物添加的盲目性。

作为除铜过程的下游工艺，除钴过程入口铜离子浓度波动变化大，但是由于现场生产环境恶劣，缺少能长期在现场稳定运行的铜离子浓度在线检测装置，而是采用人工采样化验的方式而造成除钴过程入口处的铜离子浓度信息获取滞后，且检测精度低，从而增加了锌粉添加的盲目性，给除钴过程的稳定运行带来了的困难。

发明内容

本发明提供的湿法炼锌净化除钴过程入口铜离子浓度估计方法及系统，解决了现有湿法炼锌净化除钴过程入口铜离子浓度检测精度低的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提出的湿法炼锌净化除钴过程入口铜离子浓度估计方法包括：

根据除铜过程动力学原理与物料平衡原理，建立第一模型，第一模型为除铜过程氧化还原电位和除铜后液铜离子浓度的关系模型；

基于第一模型，根据停留时间分布关系，建立第二模型，第二模型为除铜后液铜离子浓度和除铜溢流铜离子浓度的关系模型；

建立除钴过程的KPLS模型；

基于第一模型、第二模型以及KPLS模型，建立除钴过程入口铜离子浓度估计模型，并基于除钴过程入口铜离子浓度估计模型获得除钴过程入口铜离子浓度估计值。