[发明专利]多工况级联冶金反应过程氧化还原电位优化设定方法

说明书

本发明公开了多工况级联冶金反应过程氧化还原电位优化设定方法，包括步骤一：深入研究除钴反应机理，做出合理假设，建立ORP设定值非线性模型和基于ORP设定值的钴离子浓度预测模型；步骤二：建立基于模型参数相似度的工况划分方法，再结合模型特征，利用智能寻优算法辨识不同工况数据集下的模型未知参数；步骤三：基于工况数据集和已辨识的参数分别构建工况感知器和参数选择模块，再结合ORP设定值非线性模型，搭建ORP设定值在线运行框架，将获取的在线数据输入框架，确定ORP设定值。本申请解决了现有锌净化除钴反应釜中反应工况难以确定以及ORP设定值难以准确及时给定的问题，从而能够及时感知当前除钴反应所属工况和给定ORP设定值。

技术领域

本发明涉及一种冶炼技术领域，具体是多工况级联冶金反应过程氧化还原电位优化设定方法。

背景技术

锌是一种用途广泛的重要有色金属，具有良好的性能，被广泛应用于各行各业，是关系国计民生的重要原材料；同时，我国还是锌生产与消费大国。湿法炼锌是当前世界主流的锌冶炼技术，常规的湿法炼锌工艺由配料、焙烧、浸出、净化和电解五个工序组成。首先经过配料工序，形成合适配比的锌精矿；然后将锌精矿送焙烧工序，得到锌焙砂；接着锌焙砂送入浸出工序，经固液分离后形成上清液；上清液进入包含除铜、除钴和除镉三个子过程的净化工序，实现溶液除杂目的；最后溶液送入电解工序。

其中，除钴过程是净化工序中最重要的子过程之一。实际生产中，通过向反应釜中添加锌粉，使其与溶液中的钴离子发生反应，将钴离子变成合金除掉。除钴过程的目的是将除铜后液中的钴离子浓度降至工艺技术指标(0.05mg/L)以下，同时尽可能地降低锌粉消耗量，实现经济效益最大化。根据实际除钴工艺和生产经验可知，氧化还原电位(ORP)是体现除钴过程反应状态的综合特征。因此，锌冶炼企业采用基于ORP值调控锌粉添加量的控制技术，即基于每个反应釜中溶液ORP实时检测值跟随其设定值的变化情况，依据人工经验调整锌粉添加量，从而实现除钴过程的稳定控制和去除钴离子的目的。ORP设定值的大小将直接影响操作工人对锌粉添加量的判断结果，也间接决定了除钴过程反应状态的稳定性以及技术和经济的双重指标。ORP设定值太负时，操作工人就会依据经验添加过多的锌粉，过多的锌粉极易与溶液中的氢离子发生反应产生氢气,氢离子的还原抑制了钴离子的还原，降低了除钴效率，同时造成锌粉过度消耗；反之，ORP设定值太正时，操作工人添加的锌粉不足，导致除钴反应不充分，出口钴离子浓度超标，严重时还会引起电解工序出现“烧板”现象，影响整个流程的安全生产。

在除钴过程现场，ORP设定值是依靠现场技术人员的个人经验和生产计划人为给定的范围值，该范围值存在区间跨度大、调整周期长的缺点，与多变的除钴过程状态不相符。由于除钴过程发生在多个(生产现场为5个)连续搅拌反应釜中，仅单个反应釜内就存在反应复杂、各参数强非线性、参数间强耦合性和出口钴离子浓度化验大滞后的特性，加之反应釜入口杂质离子浓度波动不定、流量频繁变化等因素，则人为给定的具有强主观性的ORP设定值不能最优的适应复杂且多变的除钴过程。