本發(fā)明屬于銅冶煉行業(yè)電解液凈化系統(tǒng)清潔生產(chǎn)，具體涉及一種銅電積脫砷過程抑制砷化氫析出的實時監(jiān)控系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、銅電解精煉電積脫砷是行業(yè)普遍采用的電解液凈化方法，由于銅砷電極電位相近極易發(fā)生共沉積，銅離子濃度過低時，砷放電析出時極易產(chǎn)生劇毒氣體砷化氫無法安全生產(chǎn)，銅離子濃度過高時，砷放電析出時極易發(fā)生銅的共沉積造成資源損失。企業(yè)生產(chǎn)過程為了保證銅砷離子在系統(tǒng)中維持一定的濃度，需對一次母液、脫砷循環(huán)液、脫砷后液三個環(huán)節(jié)進行檢測分析，通過調(diào)控一次母液高濃度液體的投加量，確保電積脫砷過程銅砷離子濃度在最佳脫砷范圍（砷離子濃度始終要大于銅離子濃度，銅離子可在2-5g/l范圍波動，砷離子可在3-10g/l范圍波動），脫砷后液銅離子控制在≤0.5g/l左右，砷離子控制在≤2.0g/l左右。但目前企業(yè)化驗室對電積脫砷單元的一次母液、脫砷循環(huán)液和脫砷后液的檢測分析時間長達2-4小時，而電解過程溶液中的銅砷離子濃度處于不斷變化中，現(xiàn)有的檢測分析頻次無法滿足電解過程動態(tài)調(diào)控的要求，由此導(dǎo)致電積過程銅濃度過低時砷化氫析出、銅濃度過高時銅發(fā)生共沉積，砷危廢增加銅資源損失，不僅增加了企業(yè)生產(chǎn)成本，同時產(chǎn)生一系列安全環(huán)保隱患。

2、銅冶煉行業(yè)急需發(fā)明一種銅電積脫砷過程抑制砷化氫析出的實時監(jiān)控系統(tǒng)及方法，通過實時監(jiān)測一次母液、脫砷循環(huán)液和脫砷后液中目標(biāo)離子濃度，精準(zhǔn)調(diào)控一次母液高濃液的投加量，確保電積脫砷過程銅、砷離子濃度在最佳脫砷范圍。抑制沉積過程砷化氫的析出、提高脫砷渣的沉積效率、降低脫砷后液中殘銅濃度，滿足企業(yè)安全和生產(chǎn)的需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對目前銅電解精煉電積脫砷存在的電解過程無法動態(tài)調(diào)控，銅濃度過低時砷化氫析出、銅濃度過高時銅發(fā)生共沉積，砷危廢增加銅資源損失的問題，提出了一種銅電積脫砷過程抑制砷化氫析出的實時監(jiān)控系統(tǒng)及方法，實現(xiàn)快速調(diào)控最佳銅砷濃度，確保電積脫砷過程銅、砷離子濃度在最佳脫砷范圍，抑制沉積過程砷化氫的析出、提高脫砷渣的沉積效率、降低脫砷后液中殘銅濃度。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提出了一種銅電積脫砷過程抑制砷化氫析出的實時監(jiān)控方法：

4、本方法基于設(shè)置的由一次母液池、脫砷循環(huán)液池、電積脫砷反應(yīng)槽及脫砷后液池組成的銅電積脫砷反應(yīng)過程；

5、一、實時監(jiān)控一次母液池中的銅離子濃度ct1和砷離子濃度cs1、脫砷循環(huán)液池中的銅離子濃度ct2和砷離子濃度cs2、脫砷后液池中的銅離子濃度和ct3砷離子濃度cs3；

6、二、獲得脫砷循環(huán)液對銅砷離子濃度ct2和cs2允許變化范圍：2g/l≤ct2≤5g/l、3g/l≤cs2≤10g/l，以及脫砷循環(huán)液進入電積脫砷反應(yīng)槽的出流液約束指標(biāo)：cs2＞ct2≥2g/l；

7、三、根據(jù)監(jiān)控到的銅砷離子濃度數(shù)據(jù)以及脫砷循環(huán)液池實際體積，建立銅濃度方程組和砷濃度方程組：

8、2g/l≤≤5g/l

9、3g/l≤≤10g/l

10、式中，v1表示一次母液進液量，v2表示脫砷循環(huán)液池實際容積；

11、四、求解上述聯(lián)立方程組，獲取同時滿足脫砷循環(huán)液中銅砷離子濃度的一次母液進液量v1；確保一次母液加入脫砷循環(huán)液、同時脫砷后液周期返回脫砷循環(huán)液后，脫砷循環(huán)液中的銅砷離子濃度始終處于最佳電積脫砷范圍；

12、五、調(diào)控脫砷后液出流液分離方向，滿足工藝指標(biāo)要求cs3≤2?g/l、ct3≤0.5?g/l的進入下一工序電解精煉系統(tǒng)，不滿足工藝指標(biāo)要求cs3＞2?g/l、ct3＞0.5?g/l的返回一次母液池重新使用。

13、第二方面，本發(fā)明提出了一種銅電積脫砷過程抑制砷化氫析出的實時監(jiān)控系統(tǒng)：

14、系統(tǒng)構(gòu)成包括一次母液池、脫砷循環(huán)液池、電積脫砷反應(yīng)槽、脫砷后液池、plc控制模塊、一次母液實時監(jiān)測模塊、脫砷循環(huán)液實時監(jiān)測模塊、脫砷后液實時監(jiān)測模塊及精準(zhǔn)調(diào)控模塊；

15、所述一次母液池的輸入管道連接濃縮結(jié)晶銅液；所述一次母液池的輸出管道連接脫砷循環(huán)液池，所述脫砷循環(huán)液池的輸出管道經(jīng)電積脫砷反應(yīng)槽連接脫砷后液池，所述脫砷后液池的輸出管道連接下一工序電解精煉系統(tǒng)；所述脫砷后液池與脫砷循環(huán)液池之間連接有返回管道，所述脫砷后液池與一次母液池之間連接有返回管道；

16、所述plc控制模塊，分別與一次母液實時監(jiān)測模塊、脫砷循環(huán)液實時監(jiān)測模塊、脫砷后液實時監(jiān)測模塊及精準(zhǔn)調(diào)控模塊通訊和電氣連接；所述plc控制模塊用于向一次母液實時監(jiān)測模塊、脫砷循環(huán)液實時監(jiān)測模塊、脫砷后液實時監(jiān)測模塊發(fā)出運行指令并接受反饋的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)；所述plc控制模塊根據(jù)反饋的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，向精準(zhǔn)調(diào)控模塊發(fā)出指令，調(diào)控閥門開度，獲取合適的一次母液池向脫砷循環(huán)液池的進液量，并調(diào)控脫砷后液池出流液的分離方向；

17、所述一次母液實時監(jiān)測模塊，安裝在一次母液池中，與所述plc控制模塊通訊和電氣連接，用于根據(jù)所述plc控制模塊的指令，實時監(jiān)測一次母液池中的銅離子濃度和砷離子濃度，并通過反饋將一次母液池中的銅離子濃度和砷離子濃度實時傳輸給所述plc控制模塊；

18、所述脫砷循環(huán)液實時監(jiān)測模塊，安裝在脫砷循環(huán)液池中，與所述plc控制模塊通訊和電氣連接，用于根據(jù)所述plc控制模塊的指令，實時監(jiān)測脫砷循環(huán)液池中的銅離子濃度和砷離子濃度，并通過反饋將脫砷循環(huán)液池中的銅離子濃度和砷離子濃度實時傳輸給所述plc控制模塊；

19、所述脫砷后液實時監(jiān)測模塊，安裝在脫砷后液池中，與所述plc控制模塊通訊和電氣連接，用于根據(jù)所述plc控制模塊的指令，實時監(jiān)測脫砷后液池中的銅離子濃度和砷離子濃度，并通過反饋將脫砷后液池中的銅離子濃度和砷離子濃度實時傳輸給所述plc控制模塊；

20、所述精準(zhǔn)調(diào)控模塊，包括第一精準(zhǔn)調(diào)控模塊和第二精準(zhǔn)調(diào)控模塊；所述第一精準(zhǔn)調(diào)控模塊安裝在一次母液池與脫砷循環(huán)液池之間的管道上，與所述plc控制模塊通訊和電氣連接，包括電磁調(diào)節(jié)閥和體積流量計，用于根據(jù)所述plc控制模塊的指令，利用所述體積流量計測量參數(shù)和調(diào)整所述電磁調(diào)節(jié)閥的開度；所述第二精準(zhǔn)調(diào)控模塊安裝在脫砷后液池輸出端，與所述plc控制模塊通訊和電氣連接，包括多個電磁調(diào)節(jié)閥組及分流管道，用于根據(jù)所述plc控制模塊的指令，開啟或關(guān)閉所述電磁調(diào)節(jié)閥組和通過所述分流管道將脫砷后液出流液輸送至下一工序電解精煉系統(tǒng)或返回一次母液池。

21、本發(fā)明的顯著效果在于：

22、本發(fā)明提供了一種銅電積脫砷過程抑制砷化氫析出的實時監(jiān)控系統(tǒng)及方法，包括plc控制模塊、一次母液實時監(jiān)測模塊、脫砷循環(huán)液實時監(jiān)測模塊、脫砷后液實時監(jiān)測模塊、精準(zhǔn)調(diào)控模塊。本發(fā)明利用銅砷電沉積及濃度競爭差異，以脫砷循環(huán)液銅砷濃度差和限值為約束指標(biāo)，通過plc控制模塊控制監(jiān)測模塊實時獲取一次母液、脫砷循環(huán)液和脫砷后液中銅砷濃度，計算并分析脫砷循環(huán)液中銅砷離子濃度需求，精準(zhǔn)調(diào)控一次母液高濃度銅砷液體加入量，確保脫砷后液周期返回后脫砷循環(huán)液銅砷離子濃度始終處于最佳電積脫砷范圍，提高砷沉積降低銅沉積、抑制劇毒氣體砷化氫析出，精準(zhǔn)調(diào)控脫砷后液分流，實現(xiàn)高效脫砷的同時，滿足企業(yè)安全生產(chǎn)需求。