[发明专利]一种基于氧化还原电位的湿法冶金净化过程控制周期计算方法

说明书

技术领域

本发明属于湿法冶金净化过程控制技术领域，特别涉及一种基于氧化还原电位的湿法冶金净化过程控制周期计算方法。

背景技术

湿法冶金就是金属矿物原料通过化学处理或有机溶剂萃取，分离杂质、提取金属的过程，主要由磨矿、直接浸出、净化、电解、熔铸五道工序构成。磨矿过程中，精矿中的金属化合物与脉石有效地离解并充分细化，形成具有一定粒级分布的矿浆送入浸出工段。在浸出过程中，矿浆中的主金属及其他有价金属被溶解进入溶液中。浸出后的主金属溶液仍含有大量的杂质离子，需要送入净化工段，通过添加主金属粉料，将溶液中的杂质离子置换沉淀，降低至电解允许的工艺要求范围内。同时，通过净化过程，还可使其它有价元素得到进一步富集，以回收利用。净化得到的新液进行电解，使主金属从溶液中电解析出，进而得到所需产品。

净化过程是湿法冶金生产的关键环节之一，对电解金属的品质具有重要作用。净化过程通常利用标准电位较低的主金属粉料从溶液中置换标准电位较高的杂质金属。主金属粉料的添加量是净化过程的最为关键控制参数，其控制精准度不仅直接影响出口溶液杂质离子浓度稳定性与合格率，也直接影响净化液的产量与质量。主金属粉料添加量过多，造成了主金属粉料的浪费，增大了生产成本；而主金属粉料添加量过低，出口杂质离子浓度过高，降低电解过程的电流效率和产品的产量与质量。

实际生产中，操作人员根据入口溶液流量、浓度、温度、氧化还原电位(Oxidation-reduction potential,ORP)调节主金属粉料的添加量。矿源变化与工况波动，以及除杂反应机理的复杂性，造成操作员难以及时正确控制主金属粉料添加量。不确定的主金属粉料添加的控制周期和粗糙的经验添加，使得出口杂质离子波动较大，产品质量难以稳定。

由于杂质离子浓度无法在线检测，即无法实时获得反馈值，变时间节点的方法难以在类似的工业过程中应用。而采用固定时间节点的技术时，控制周期的设置尤为重要，直接影响了整体的控制效果。控制周期时间过短时，不利于观察控制效果；频繁的调节易造成过程扰动，不利于长流程生产稳定；同时周期过短使得数值计算的维数过高，计算时间过长甚至无法求解。控制时间周期过长，难以及时满足反应器内杂质离子浓度变化所需锌粉添加量，出口杂质离子浓度极易超标，不利于净化过程稳定运行。

净化过程中，ORP定性反映了在主金属粉料调节下的杂质离子浓度变化情况，为主金属粉料添加的调节提供实时反馈。因此，分析了ORP与主金属粉料变化量的时序关系，研究了净化过程最优控制周期确定的方法。对于稳定出口杂质离子浓度，提高出口溶液合格率，降低主金属粉料的消耗量具有极其重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于确定净化过程中主金属粉料添加的控制周期，避免人工添加不能准确控制主金属粉料添加量的问题，提供一种基于ORP(Oxidation-Reduction Potential，氧化还原电位)的湿法冶金净化过程控制周期计算方法。

一种基于氧化还原电位的湿法冶金净化过程控制周期计算方法，包括以下步骤：

步骤1：基于工业运行现场采集的数据，利用反应釜中ORP值极小值与对应主金属粉料含量极大值随时间的变化趋势，获取多组反应过程ORP响应时间；

步骤2：采用统计学方法对步骤1获得的多组反应过程ORP响应时间进行分布统计，获得ORP响应时间的样本分布；

步骤3：对步骤2获得的ORP响应时间的样本分布进行检验，确定ORP响应时间置信区间，并依据置信区间确定控制周期；

所述控制周期小于ORP响应时间置信区间的最小值。

所述步骤1中获取的多组反应过程ORP响应时间中每个反应过程ORP响应时间均按以下步骤获得：

步骤1.1：对实时采集的反应釜中的数据，采用3σ原则和时间序列平滑方法剔除i-1至i时刻内实时检测数据，即剔除反应釜中ORP值、主金属粉料含量的异常值；

其中，i表示第i分钟实时检测数据，每分钟采样60次；

步骤1.2：计算i-1时刻至i时刻反应釜中ORP值、主金属粉料含量的累积平均值

其中，ORP[60i+j]、M[60i+j]分别为在60i+j时刻的ORP值和主金属粉料含量的实时检测值，分别为i时刻ORP值、主金属粉料含量的累积平均值；

步骤1.3：建立ORP及主金属粉料含量的累积平均值随时间变化的曲线，确定主金属粉料含量的极大值与ORP的极小值的对应关系，即两条曲线中波峰和波谷之间的对应关系；