CN108169300A - 一种在线检测铜电解液中铜离子和硫酸根离子含量的方法 - Google Patents

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    • G01N27/27—Association of two or more measuring systems or cells, each measuring a different parameter, where the measurement results may be either used independently, the systems or cells being physically associated, or combined to produce a value for a further parameter

Abstract

本发明公开了一种在线检测铜电解液中铜离子和硫酸根离子含量的方法，其特征在于：将三个数字探测探头放置于铜电解槽电解液中，这三个探头分别在线测量电解液的温度T、黏度μ和电导率σ，所得到的测量数据返回计算机，由计算机实时求解成分方程组，进而间接得到铜电解液的铜离子浓度和硫酸浓度。本发明与现有方法相比，具有以下有益效果：(1)能够实现快速在线同时检测铜离子浓度和硫酸浓度，有利于工厂进行大数据分析。(2)方法简单可靠，成本低。仅需要在现场安装数字测温探头、数字黏度计、数字电导率仪，而这些均为成熟技术。(3)本方法所公开的公式中各个参数取值范围的设定可以实现检测出来的数据准确且可应用于工业生产。

Description

一种在线检测铜电解液中铜离子和硫酸根离子含量的方法
技术领域
本发明属于铜电解液成分的分析测试领域，具体涉及一种在线检测铜电解液中铜离子和硫酸根离子含量的方法。
背景技术
铜是支撑国民经济的基础性原料和战略性物资，约80％的铜是采用火法冶金生产的。火法冶金所得到的粗铜，需要通过电解精炼进一步提纯。其工艺是：采用粗铜作为阳极板，以纯铜或不锈钢作为阴极板，用硫酸铜和硫酸混合溶液作为电解质，在直流电的作用下，铜从阳极板不断溶解，而在阴极板不断沉积。
铜电解精炼的电解液中Cu2+一般在40～50g/L，硫酸浓度在170～200g/L,电解液温度一般在60～70℃。电解液成分的稳定对于生产顺行、节能降耗以及产品质量都至关重要，实时在线检测电解槽内的铜离子浓度和硫酸浓度有非常积极的意义。目前，在实验室测定铜电解液中铜离子含量的方法主要有EDTA滴定法、分光光度法、原子吸收法、原子发射光谱法等，而对于硫酸含量主要采用酸碱滴定，均无法实现在线快速检测。
综上所述，开发一种简单快捷能实现在线同时检测铜电解液中铜离子浓度和硫酸浓度的方法是目前亟需解决的关键技术问题，具有重要现实意义。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种同时检测铜电解液中铜离子浓度和硫酸浓度的方法。
具体技术方案如下：
一种在线检测铜电解液中铜离子和硫酸根离子含量的方法，将三个数字探测探头放置于铜电解槽电解液中，这三个探头分别在线测量电解液的温度T、黏度μ和电导率σ，所得到的测量数据返回计算机，由计算机实时求解成分方程组，进而间接得到铜电解液的铜离子浓度和硫酸浓度，所述成分方程组为：
-A1·[Cu]+B1·[H2SO4]＝σ-C1-D1·T+E1·T2 (1)
A2·[Cu]+B2·[H2SO4]＝1000μ-C2+D2·T-E2·T2 (2)
式(1)、(2)中，σ为电导率，S/m；μ为黏度，Pa·s；[]为各物质的浓度，g/L；T为电解液温度，℃；A1、B1、C1、D1、E1、A2、B2、C2、D2、E2为系数，其中A1的取值范围为0.32-0.40，B1的取值范围为0.218～0.266，C1的取值范围为11.93～14.59，D1的取值范围为0.43～0.53，E1的取值范围为0.000675～0.000825，A2的取值范围为0.0077～0.0094；B2的取值范围为0.00158～0.00194；C2的取值范围为1.84～2.24；D2的取值范围为0.041～0.051；E2的取值范围为0.000237～0.000289。
进一步优选的：A1取值为0.36、B1取值为0.242、C1取值为13.26、D1取值为0.48、E1取值为0.00075、A2取值为0.0085、B2取值为0.00176、C2取值为2.04、D2取值为0.046、E2取值为0.000263。
进一步优选的，当所述铜电解液中温度为40℃～75℃；铜离子浓度为35g/L～60g/L；硫酸浓度为120g/L～220g/L时，采用本发明所述方法检测的准确性更高。
本发明的技术原理在于铜电解精炼电解液中杂质较少，电解液的黏度和电导率受温度、铜离子浓度和硫酸浓度控制，如果已知电解液黏度和电导率与温度、铜离子浓度、硫酸浓度的函数关系，然后测出电解液的温度、黏度和电导率，则可以反推出电解液的铜离子浓度和硫酸浓度。
本发明与现有方法相比，具有以下有益效果：
(1)能够实现快速在线同时检测铜离子浓度和硫酸浓度，有利于工厂进行大数据分析。
(2)方法简单可靠，成本低。仅需要在现场安装数字测温探头、数字黏度计、数字电导率仪，而这些均为成熟技术。
(3)本方法所公开的公式中各个参数取值范围的设定可以实现检测出来的数据准确且可应用于工业生产。
具体实施方式
下面将结合具体实例对本发明做进一步详细描述。
实施例1
将三个数字探测探头放置于铜电解槽电解液中，测得电解槽某处电解液的温度、黏度、电导率分别为：60.48℃、0.00094Pa·s、67.02S/m，然后将此三个数据反馈至如下方程组：
-0.36[Cu]+0.242[H2SO4]＝67.02-13.26-0.48×60.48+0.00075×60.48×60.48 (3)
0.0085[Cu]+0.00176[H2SO4]＝1000×0.00094-2.04+0.046×60.48-0.000263×60.48×60.48 (4)
上式中A1取值为0.36、B1取值为0.242、C1取值为13.26、D1取值为0.48、E1取值为0.00075、A2取值为0.0085、B2取值为0.00176、C2取值为2.04、D2取值为0.046、E2取值为0.000263。
联立式(3)、式(4)，解得：[Cu]＝46.79g/L，[H2SO4]＝183.1g/L
而通过EDTA滴定和酸碱滴定所测得的浓度为：[Cu]＝48.28g/L，[H2SO4]＝179.8g/L，误差均在5％以内。
实施例2
通过三个数字探测探头测得电解槽某处电解液的温度、黏度、电导率分别为：57.34℃、0.00106Pa·s、68.70S/m，然后将此三个数据反馈至如下方程组中：
-0.36[Cu]+0.242[H2SO4]＝68.70-13.26-0.48×57.34+0.00075×57.34×57.34 (3)
0.0085[Cu]+0.00176[H2SO4]＝1000×0.00106-2.04+0.046×57.34-0.000263×57.34×57.34 (4)
上式中A1取值为0.36、B1取值为0.242、C1取值为13.26、D1取值为0.48、E1取值为0.00075、A2取值为0.0085、B2取值为0.00176、C2取值为2.04、D2取值为0.046、E2取值为0.000263。
联立式(3)、式(4)，解得：[Cu]＝51.44g/L，[H2SO4]＝202.1g/L
而通过EDTA滴定和酸碱滴定所测得的浓度为：[Cu]＝52.82g/L，[H2SO4]＝199.1g/L，误差均在5％以内。
由以上实施例可进一步说明本方法所公开的公式中各个参数取值范围的设定可以实现检测出来的数据准确而可应用于工业生产。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种在线检测铜电解液中铜离子和硫酸根离子含量的方法，其特征在于：将三个数字探测探头放置于铜电解槽电解液中，这三个探头分别在线测量电解液的温度T、黏度μ和电导率σ，所得到的测量数据返回计算机，由计算机实时求解成分方程组，进而间接得到铜电解液的铜离子浓度和硫酸浓度，所述成分方程组为：
-A1·[Cu]+B1·[H2SO4]＝σ-C1-D1·T+E1·T2 (1)
A2·[Cu]+B2·[H2SO4]＝1000μ-C2+D2·T-E2·T2 (2)
式(1)、(2)中，σ为电导率，S/m；μ为黏度，Pa·s；[]为各物质的浓度，g/L；T为电解液温度，℃；A1、B1、C1、D1、E1、A2、B2、C2、D2、E2为系数，其中A1的取值范围为0.32～0.40，B1的取值范围为0.218～0.266，C1的取值范围为11.93～14.59，D1的取值范围为0.43～0.53，E1的取值范围为0.000675～0.000825，A2的取值范围为0.0077～0.0094；B2的取值范围为0.00158～0.00194；C2的取值范围为1.84～2.24；D2的取值范围为0.041～0.051；E2的取值范围为0.000237～0.000289。
2.根据权利要求1所述一种在线检测铜电解液中铜离子和硫酸根离子含量的方法，其特征在于：A1取值为0.36、B1取值为0.242、C1取值为13.26、D1取值为0.48、E1取值为0.00075、A2取值为0.0085、B2取值为0.00176、C2取值为2.04、D2取值为0.046、E2取值为0.000263。
3.根据权利要求1所述一种在线检测铜电解液中铜离子和硫酸根离子含量的方法，其特征在于：所述温度为40℃～75℃；铜离子浓度为35g/L～60g/L；硫酸浓度为120g/L～220g/L。
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