一种基于氧化还原电位的锌液净化除铜过程优化控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于氧化还原电位的锌液净化除铜过程优化控制方法，首先建立氧化还原电位(Oxidation‑reduction potential,ORP)和铜离子浓度的关系模型以及锌粉添加量控制模型并进行参数辨识；进行锌粉添加控制时，采集现场锌液流量、反应器入口离子浓度和ORP数据与参数辨识使用的数据作对比，根据对比结果确定调节指令；最后，根据发出的调节指令，按照相应的控制规则确定锌粉添加量，从而进行锌粉的添加控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于湿法炼锌除铜过程控制
，涉及一种基于氧化还原电位的锌液净化除铜过程优化控制方法。
技术介绍
除铜过程作为锌湿法冶炼净化过程的首个工序，是净化生产的关键环节之一，对净化出口溶液合格率、电解锌品质具有重要作用。该过程在两个串联的连续反应搅拌釜中，持续添加锌粉，以氧化亚铜、单质铜形式沉淀硫酸锌溶液中多余的杂质铜离子，保留规定浓度的铜离子作为后续工段反应的活化剂。在除铜过程中，大量铜离子在第一个反应器中被除去，第二个反应器作为辅助的作用对出口铜离子进行微调。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)调节锌粉的添加量。矿源变化与工况波动，以及除铜反应机理的复杂性，造成操作员难以及时正确控制锌粉添加量。粗糙的经验添加，使得出口铜离子波动较大，产品质量难以稳定。针对这一现象，分析ORP与出口铜离子之间的关系，建立基于ORP的除铜控制策略和专家规则，为锌粉调节提供依据，对于稳定出口铜离子浓度，提高出口溶液合格率，降低锌粉消耗量具有极其重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于对除铜过程中锌粉添加量进行实时的控制，避免因不能准确判定锌粉添加量导致出口铜离子浓度不合格的问题，提供一种基于氧化还原电位的锌液净化除铜过程优化控制方法。一种基于氧化还原电位的锌液净化除铜过程优化控制方法，包括以下步骤：步骤1：建立除铜过程的ORP和铜离子浓度的关系模型以及锌粉添加量控制模型，并利用工业现场采集的数据对所建的模型进行参数辨识；步骤2：依据T时刻采集的工况数据和步骤1采用的参数辨识数据，确定锌粉添加的调节指令；步骤3：依据锌粉添加量控制模型和锌粉添加控制专家规则，获得具体锌粉添加量，进行锌粉添加控制。所述除铜过程的ORP和铜离子浓度的关系模型如下： l n ( C t C 0 ) = t [ A 1 exp ( p 1 y + q 1 ) + A 2 exp ( p 2 y + q 2 ) ] ]]>其中，C0是反应器入口铜离子浓度；Ct是t时刻铜离子浓度；y是氧化还原电位值；p1，p2，q1，q2，A1，A2是待辨识参数，基于工业现场采集的C0，Ct和y值辨识获得。所述锌粉添加量控制模型如下：gZn.i＝fmodel(pMi,pEi,Ct)其中，fmodel表示锌粉添加量控制模型的通用模型表示形式，gZn.i表示i#反应器中锌粉添加量；pMi为可测工业参数，包括反应器的体积，锌液流量，反应器入口浓度以及ORP值；pEi是待辨识参数；i表示反应器的序号，取值为1或2；pEi依据工业现场采集的可测工业参数进行辨识获得。所述锌粉添加量控制模型的通用模型为计量学模型、动力学模型或数据模型。所述步骤2中确定锌粉添加的调节指令过程如下：步骤2.1：将所采集的T时刻数据锌液流量QT，反应器入口离子浓度MT与步骤1参数辨识时采用的锌液流量和入口离子浓度数据对比，如果锌液流量和入口离子浓度有一种数据的相对误差大于5％，则利用工业现场数据对模型参数重新辨识，获得新的锌粉添加量控制模型，直到锌液流量和入口离子浓度数据的相对误差均不大于5％时，进入步骤2.2；所述相对误差是利用采集值与对应的辨识值的差值除以对应辨识值获得；步骤2.2：确定ORP阈值范围；根据ORP和铜离子浓度的关系模型将现场工艺要求的铜离子浓度上下限转化为ORP值，所得到的两个ORP值即为ORP阈值范围的上限和下限值；除铜过程处于稳定状态时，现场工艺要求出口铜离子浓度要求在0.2g/L和0.4g/L之间；步骤2.3：将T时刻采集的数据yT与关系模型计算得到的ORP阈值yi作对比，如果采集的数据yT在阈值范围[Yi,Yi+1]内则选择锌粉微调指令，如果采集的数据在阈值范围外则选择锌粉联合调节指令。所述锌粉添加控制专家规则如下：锌粉微调采用2#反应器的锌粉添加量控制模型锌粉调节控制器进行锌粉添加； R i 1 : y T ∈ [ Y i , Y i + 1 ] t h e n g Z n .2 = f mod e l ( p M 2 , p E 2 ) ]]>锌粉联合调节采用1#反应器和2#反应器的锌粉添加量控制模型多级锌粉协调控制器进行锌粉添加。 R i 2 : y T ∈ [ Y i * , Y i + 1 * ] t h e n g Z n .1 = f mod e l ( p M 1 , p E 1 ) , g Z n .2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于氧化还原电位的锌液净化除铜过程优化控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：建立除铜过程ORP和铜离子浓度的关系模型以及锌粉添加量控制模型，并利用工业现场采集的数据对所建的模型进行参数辨识；步骤2：依据T时刻采集的工况数据和步骤1采用的参数辨识数据，确定锌粉添加的调节指令；步骤3：依据锌粉添加量控制模型和锌粉添加控制专家规则，获得具体锌粉添加量，进行锌粉添加控制。

【技术特征摘要】
1.一种基于氧化还原电位的锌液净化除铜过程优化控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：建立除铜过程ORP和铜离子浓度的关系模型以及锌粉添加量控制模型，并利用工业现场采集的数据对所建的模型进行参数辨识；步骤2：依据T时刻采集的工况数据和步骤1采用的参数辨识数据，确定锌粉添加的调节指令；步骤3：依据锌粉添加量控制模型和锌粉添加控制专家规则，获得具体锌粉添加量，进行锌粉添加控制。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述ORP和铜离子浓度的关系模型如下： ln ( C t C 0 ) = t [ A 1 exp ( p 1 y + q 1 ) + A 2 exp ( p 2 y + q 2 ) ] ]]>其中，C0是反应器入口铜离子浓度；Ct是t时刻铜离子浓度；y是氧化还原电位值；p1，p2，q1，q2，A1，A2是待辨识参数，基于工业现场采集的C0，Ct和y值辨识获得。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述锌粉添加量控制模型如下：gZn.i＝fmodel(pMi,pE...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳春华，张凤雪，李勇刚，张斌，刘文德，朱红求，陈爱国，谢永芳，窦传龙，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43