自動(dòng)化控制系統(tǒng)在焙燒淋洗液回收錸工藝中的應(yīng)用研究

摘要：現(xiàn)階段提取金屬錸最常用的方法是將含有錸化合物的鉬精礦，在高溫條件下進(jìn)行焙燒，使含錸化合物與氧氣發(fā)生反應(yīng)生成淋洗液，然后再?gòu)牧芟匆褐谢厥斟n，但是傳統(tǒng)的錸回收工藝往往過(guò)程復(fù)雜，操作困難，且容易產(chǎn)生雜質(zhì)，成本高昂，效率低下。為此，提出了將自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用于焙燒淋洗液回收錸工藝中的建議，分析了自動(dòng)化控制系統(tǒng)在回收錸工藝中的應(yīng)用原理、應(yīng)用方案和應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于提高回收錸效率有一定實(shí)踐意義。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化控制;焙燒;淋洗液;錸回收

0 引言

錸是一種相當(dāng)重要的國(guó)防金屬，用途十分廣泛，它既可以在工業(yè)領(lǐng)域用作石油加工的催化劑，又可以在科技領(lǐng)域用作無(wú)線電的電子接收和發(fā)射設(shè)備原材料。此外，它的相關(guān)合金也被廣泛應(yīng)用于航天領(lǐng)域和軍事領(lǐng)域。在自然界中，錸的儲(chǔ)存含量非常少，大多以化合物的形態(tài)存在，純凈物非常稀少。同時(shí)，錸的開采難度比較大，不具備大量開采條件，所以現(xiàn)階段錸金屬都是利用化學(xué)方法從化合物中提取生產(chǎn)制備而來(lái)。而現(xiàn)階段最有效的提取錸的方法就是從鉬精礦中焙燒淋洗液回收錸。但是，由于該方法操作難度高，容易產(chǎn)生雜質(zhì)且回收成本高，所以大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室和化工單位已經(jīng)開始將自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用于錸回收工藝中，以提高錸回收效率。近年來(lái)自動(dòng)化控制系統(tǒng)技術(shù)不斷發(fā)展并趨于成熟，其在錸回收工藝方面的應(yīng)用也得到了極大發(fā)展[1]。

1 焙燒淋洗液回收錸工藝原理

1.1 ? ?焙燒鉬精礦

將鉬精礦放置于高溫環(huán)境中進(jìn)行加熱焙燒，使鉬精礦發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生煙氣，并利用焙燒系統(tǒng)中的煙道裝置，收集鉬精礦焙燒過(guò)程中產(chǎn)生的煙氣。

1.2 ? ?淋洗吸收煙氣中的Re2O7

在焙燒過(guò)程中，產(chǎn)生了大量的Re2O7，這些Re2O7大部分隨著煙氣被收集起來(lái)，小部分會(huì)形成微粒沉降下去，然后淋洗煙氣，吸收煙氣中的Re2O7[2]，得到淋洗液。

1.3 ? ?提取淋洗液中的錸

將已吸收到Re2O7的焙燒尾氣淋洗液，通過(guò)離子交換柱，用ZS70型樹脂吸附，吸附飽和后，再用氨水進(jìn)行解吸附，得到錸酸銨溶液，然后使用蒸發(fā)、結(jié)晶和提純的方法得到高錸酸銨[3]。

2 自動(dòng)化控制系統(tǒng)在回收錸工藝中的應(yīng)用原理

2.1 ? ?控制工藝流程

自動(dòng)化控制系統(tǒng)最主要的功能就是可以控制整個(gè)焙燒淋洗液回收錸的工藝流程，它可以提前將焙燒淋洗液回收錸的工藝流程設(shè)置到系統(tǒng)中，讓自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠有效控制每一個(gè)工藝過(guò)程。它可以對(duì)每一步工藝過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督，可以根據(jù)已知的狀況進(jìn)行判斷和分析，然后自動(dòng)進(jìn)行下一步操作流程。如果工藝過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，系統(tǒng)的反饋機(jī)制可以將問(wèn)題及時(shí)反饋給操作人員，方便操作人員進(jìn)行修改和手動(dòng)操控。整個(gè)工藝流程中的自動(dòng)化控制系統(tǒng)不需要人工監(jiān)督和管理，它會(huì)自動(dòng)監(jiān)督回收過(guò)程，對(duì)回收過(guò)程中相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和記錄，操作人員可在歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢工藝過(guò)程的相關(guān)記錄[4]。

2.2 ? ?控制過(guò)程條件

自動(dòng)化控制系統(tǒng)的另一個(gè)功能就是可以控制焙燒淋洗液回收錸工藝的過(guò)程條件。自動(dòng)化控制系統(tǒng)有完整的監(jiān)督和記錄數(shù)據(jù)功能，只要提前設(shè)置好工藝參數(shù)，系統(tǒng)就能對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督，同時(shí)可以對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和記錄，一旦采集到的數(shù)據(jù)顯示已經(jīng)能夠達(dá)到相應(yīng)的過(guò)程條件，就可以進(jìn)行下一步操作。也就是說(shuō)，自動(dòng)化控制系統(tǒng)一直在對(duì)過(guò)程條件進(jìn)行控制，按照設(shè)定好的程序監(jiān)督和管控每步操作所需的工藝條件，同時(shí)，自動(dòng)化控制系統(tǒng)會(huì)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行每一步操作流程，對(duì)每一個(gè)流程中的過(guò)程量進(jìn)行嚴(yán)格控制，不會(huì)出現(xiàn)人工操作過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的實(shí)際值高或操作不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)默F(xiàn)象，大大提高了焙燒淋洗液回收錸的效率，減少了雜質(zhì)含量。

3 自動(dòng)化控制系統(tǒng)在回收錸工藝中的應(yīng)用方案

3.1 ? ?自動(dòng)化控制高溫焙燒

自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以進(jìn)行自動(dòng)化高溫焙燒，可以對(duì)焙燒時(shí)的溫度和時(shí)間進(jìn)行控制。自動(dòng)化控制系統(tǒng)根據(jù)事先設(shè)定好的條件，控制焙燒鉬精礦的溫度，利用溫度反饋機(jī)制，當(dāng)溫度過(guò)高或過(guò)低時(shí)，進(jìn)行溫度調(diào)整，將溫度控制在氧化鉬生產(chǎn)工藝允許的范圍內(nèi)。與此同時(shí)，自動(dòng)化控制系統(tǒng)也可以通過(guò)控制進(jìn)料速度，從而控制整個(gè)高溫焙燒時(shí)間，根據(jù)出料在線質(zhì)量監(jiān)測(cè)，反映焙燒程度，根據(jù)結(jié)果調(diào)整給礦速度。

3.2 ? ?自動(dòng)化控制淋洗吸收煙氣中的Re2O7

自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以自動(dòng)化淋洗吸收煙氣中的Re2O7，可以自動(dòng)控制煙氣裝置對(duì)焙燒過(guò)程中產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行吸收，將煙氣往煙道處引流，然后再用收集裝置將Re2O7全部收集起來(lái)，再將收集到的煙氣送入淋洗系統(tǒng)進(jìn)行淋洗，由此得到含有大量Re2O7的淋洗液，最后利用積液槽裝置自動(dòng)收集淋洗液。整個(gè)過(guò)程都由自動(dòng)化控制系統(tǒng)控制操作，保證了淋洗吸收效率。

3.3 ? ?自動(dòng)化控制提取高錸酸銨

自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以自動(dòng)化控制提取高錸酸銨。在動(dòng)態(tài)吸附環(huán)節(jié)，自動(dòng)化控制系統(tǒng)通過(guò)PID運(yùn)算自動(dòng)控制淋洗液流速，保證離子交換樹脂對(duì)Re離子吸附處于最佳速度[3];在解吸附環(huán)節(jié)，控制系統(tǒng)根據(jù)吸附時(shí)間、Re離子濃度判斷離子吸附是否飽和，然后自動(dòng)化控制系統(tǒng)向吸附飽和的離子交換柱中加入氨水，進(jìn)行解吸附操作，解吸附完畢后，又自動(dòng)添加純凈水對(duì)樹脂進(jìn)行沖洗，恢復(fù)樹脂活性;在蒸發(fā)環(huán)節(jié)，自動(dòng)控制蒸發(fā)釜的溫度、壓力及時(shí)間;在提取環(huán)節(jié)，根據(jù)相應(yīng)的溫度、濃度和時(shí)間進(jìn)行提取操作，能保證最大程度上減少雜質(zhì)的摻入[5]。

4 自動(dòng)化控制系統(tǒng)在回收錸工藝中的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)

4.1 ? ?減少過(guò)程損失，提高回收效率

在以往沒(méi)有使用自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行焙燒淋洗液回收錸時(shí)，往往由人工進(jìn)行相關(guān)操作，但是人工操作具有較大的主觀性，無(wú)法精準(zhǔn)控制吸附的速度和時(shí)間，容易使淋洗液流速過(guò)快，進(jìn)而出現(xiàn)吸附不完全或者樹脂吸附飽和后因沒(méi)有及時(shí)切換而導(dǎo)致Re離子流走等情況，造成反應(yīng)過(guò)度導(dǎo)致?lián)p失大量錸，回收率不高。但自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以對(duì)淋洗液流速和吸附時(shí)間進(jìn)行精準(zhǔn)控制，不會(huì)出現(xiàn)上述問(wèn)題，能夠最大程度上減少淋洗液Re離子的流失，大大提高了回收效率。

4.2 ? ?規(guī)范回收流程，提高回收純度

自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以規(guī)范焙燒淋洗液回收錸工藝的流程，用最精簡(jiǎn)、最精準(zhǔn)的操作完成焙燒淋洗液回收錸工藝流程，完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，整個(gè)操作流程都沒(méi)有人為干預(yù)，不受其他條件影響，能大大提高錸的回收物純度。

5 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)階段自動(dòng)化控制系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)成熟，將其應(yīng)用于焙燒淋洗液回收錸工藝中能夠減少此工藝的過(guò)程損失，規(guī)范回收流程，降低回收時(shí)間成本，最大程度地提高回收錸的效率。

[參考文獻(xiàn)]

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[4] 白丹，關(guān)振波，白崇巖.一種從鉬精礦培燒煙道灰中及淋洗液中提取錸的方法：CN10105050489[P].2007-10-10.

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收稿日期：2020-04-27

作者簡(jiǎn)介：付拼搏（1983—），女，河南洛陽(yáng)人，工程師，從事電氣自動(dòng)化設(shè)備的維護(hù)及管理工作。