CN202390507U - 精准自动控制pH值的加酸装置 - Google Patents

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杨跃新
蔡练兵
曹永德
曹永贵
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Abstract

本实用新型涉及一种精准自动控制pH值的加酸装置，属于湿法冶金设备技术领域。其结构包括酸液贮藏罐（2）、酸液分配器（10）和酸液控制系统；酸液分配器（10）安装在反应容器（5）内；酸液贮藏罐设置的位置要高出酸液分配器（10），酸液贮藏罐（2）依次通过手动截止阀（4）、电动蝶阀（6）、输液管（7）和活动套管（8）连接酸液分配器（10）；本实用新型采用先进的在线实时控制技术，在高浓度酸液加酸过程中不产生酸雾、pH值控制精度高、劳动强度低、且结构简单、运行可靠。

Description

精准自动控制pH值的加酸装置
技术领域
本实用新型涉及湿法冶金设备技术领域中的高浓度酸自动加酸装置，尤其是涉及一种精准自动控制pH值的加酸装置。
背景技术
在湿法冶金生产过程中，金属离子的浸出常在酸性体系下进行，而pH值则作为一个很重要的反应条件指标。目前，对高浓度的酸液加酸操作主要通过人工手动、管道喷淋等方式实现。而监测反应液体酸度一般采用经验感觉、pH试纸、酸度计等手段所得。由于控制的精度依赖于试纸或者是经验判断，存在一定的人工控制滞后性，所以往往得不到很好的控制效果。另外，由于高浓度酸液的腐蚀性强，加酸操作对运行人员的要求很高，在进行高浓度的酸液加酸操作时，稍有不慎则就会造成人身伤害，危险性较大；而采用管道喷淋时，加入的酸溶液量不均匀，造成酸性体系的pH值波动较大。喷淋中的酸还将产生大量的酸雾，酸雾对设备的腐蚀较大，同时也污染生产操作环境。
为了解决上述问题，现有技术也有这方面的尝试，比如：2011年5月4日，中国实用新型专利授权公告号CN 201817331 U，公开了的由长沙理工大学朱志平、周艺等人所提出的一种火力发电厂冷却塔自动加酸装置，该装置包括硫酸储罐、计量箱、酸计量泵及其电机，计量箱通过控制阀与酸计量泵相连接，酸计量泵出口直接与冷却塔水池连接。该装置设置pH值在线监测仪表监测回水的pH值，并将测量值反馈给pH值控制器来决定加酸量，然后将控制信号传递给变频调速器，由变频调速器控制酸计量泵电机的转速，从而实现加酸的自动控制。该装置所监测控制的是回水的pH值，不是整个冷却塔水池的的pH值，因此还是没有解决控制的滞后性。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种精准自动控制pH值的加酸装置，采用先进的在线实时控制技术，在高浓度酸液加酸过程中不产生酸雾、pH值控制精度高、劳动强度低、且结构简单、运行可靠。
本实用新型为了达到上述目的而采用的技术方案是：
一种精准自动控制pH值的加酸装置，包括酸液贮藏罐、酸液分配器和酸液控制系统；酸液分配器安装在反应容器内；酸液贮藏罐设置的位置要高出酸液分配器，酸液贮藏罐依次通过手动截止阀、电动蝶阀、输液管和活动套管连接酸液分配器；所述的酸液贮藏罐上方有补给管路，酸液贮藏罐的侧面有液位计；所述的酸液分配器是由六个弯成60°弧度的圆弧形分配管与一个三通和五个直通连成的一个环形管路；三通与活动套管之间用管道连接；每个圆弧形分配管的管壁上开有多个喷酸小孔，其中圆弧形分配管工作面朝上方向管壁所开喷酸小孔的孔数远多于工作面朝下方向管壁；所述的酸液控制系统由pH计探头、PLC微处理器和信号输出端组成；pH计探头安装在反应容器内的反应液面中，pH计探头连接在PLC微处理器的反馈端，信号输出端连接电动蝶阀的信号输入端。
采用上述技术方案的精准自动控制pH值的加酸装置，在反应容器进行浸出工作时，酸液先由补给管路进入酸液贮藏罐中，然后通过手动截止阀、电动蝶阀、输液管和活动套管，由酸液分配器喷入反应容器中，设置在反应容器内的反应液面中的pH计探头将监测到的反应液pH值反馈给PLC微处理器，以状态值的形式显示在PLC的面板上，PLC微处理器将此pH值与控制设定值进行比较计算，经过智能整定后来决定加酸量，并将控制信号传递给电动蝶阀，由电动蝶阀控制开度，从而实现加酸的自动控制。
本实用新型的液位计用于监控酸液贮藏罐中酸液的存量，不定期的通过补给管路往酸液贮藏罐中补给酸液；通过液位计刻度表可以方便迅速地计算出酸液的消耗量。酸液贮藏罐在液位计刻度段的形状规整一致，避免引起较大的换算误差。
本实用新型的手动截止阀用于应急情况，比如停电、检修时等应急情况。
本实用新型的活动套管用于控制输液管长度，使酸液分配器处于反应容器内一个合适的液面位置。
本实用新型的酸液分配器通过一个三通和五个直通连接而成，直通便于安装和拆卸，整体连接后形成一个圆形管路。酸液分配器的圆弧形分配管工作面朝上方向管壁所开喷酸小孔的孔数远多于工作面朝下方向管壁；使整个管路让酸液呈圆形对称渗透，从而达到一致的酸度分布梯度。
本实用新型反应容器内反应液体的酸度通过pH计探头测量，反馈给PLC微处理器，以状态值的形式显示在PLC微处理器的面板上，信号通过比例积分（PID）运算式：
u(t)=Kp÷e(t)+KiΣe(t)+uo
其中u(t)：输出，Kp：比例放大系数，Ki：积分放大系数，uo：控制量基准值。
整个PID运算周期是0.1秒，运算结果通过信号输出端反馈给电动蝶阀，从而达到有效控制蝶阀阀门开度。其范围是0～100%。当状态值与设定值差值较大时，运算结果信号能保证蝶阀开度在接近全开的位置，而当设定值趋近于设定值时，运算结果信号让蝶阀趋近关闭。经过电动蝶阀控制整个系统酸液的流量，达到精准控制反应罐中酸度的要求。本实用新型的手动截止阀用于整个系统的应急情况处理，从而保证系统顺利平稳运行。
本实用新型与现有技术相比，有以下明显优点：
使用本实用新型可以有效的解决加酸时局部浓度过高问题，精准地控制反应pH值，同时减少，甚至避免酸雾的产生，改善了生产作业环境。具体是：
①酸液从液体内部加入，无酸雾产生，有利于设备防护和环境保护；
②酸液通过酸液分配器喷孔能均匀的渗透到溶液中，避免了局部酸度过高的问题；
③酸液流量由状态值与设定值的差值决定，随着状态值与设定值的临近，电动蝶阀的开度也越来越小，直至最后关闭。整个过程中酸液的流速得到有效地控制，信息反馈及时，避免人工作业滞后而引起的酸过量等问题；
④液体pH值的控制精度可以到达设定值的±0.05。
综上所述，本实用新型采用了先进的在线实时控制技术，是一种加酸精度高、劳动强度低、且结构简单、运行可靠的精准自动控制pH值的加酸装置，可消除人工定时加酸的不均匀性及定点采样分析的滞后性和不准确性，使系统运行平稳。
附图说明
图1是本实用新型装置示意图；
图2是酸液分配器示意图。
图中：1补给管路；2酸液贮藏罐；3液位计；4手动截止阀；5反应容器；6电动蝶阀；7输液管；8活动套管；9三通；10酸液分配器；11直通；12pH计探头；13信号输出端；14PLC微处理器；15喷酸小孔。
具体实施方式
下面结合附图用具体实施方式详细描述本实用新型：
一种精准自动控制pH值的加酸装置，包括酸液贮藏罐2、酸液分配器10和酸液控制系统；其特征在于：酸液分配器10安装在反应容器5内；酸液贮藏罐设置的位置要高出酸液分配器10，酸液贮藏罐2依次通过手动截止阀4、电动蝶阀6、输液管7和活动套管8连接酸液分配器10；所述的酸液贮藏罐上方有补给管路1，酸液贮藏罐的侧面有液位计3；所述的酸液分配器10是由六个弯成60°弧度的圆弧形分配管与一个三通9和五个直通11连成的一个环形管路；三通9与活动套管8之间用管道连接；每个圆弧形分配管的管壁上开有多个喷酸小孔15，其中圆弧形分配管工作面朝上方向管壁所开喷酸小孔15的孔数远多于工作面朝下方向管壁；所述的酸液控制系统由pH计探头12、PLC微处理器14和信号输出端13组成；pH计探头12安装在反应容器5内的反应液面中，pH计探头12连接在PLC微处理器14的反馈端，信号输出端13连接电动蝶阀6的信号输入端。
具体使用如下：
以稀酸浸出氧化铜矿渣的生产实践为例。为了加快铜的浸出，同时防止其它杂质金属的大量溶解，整个浸出反应要求控制溶液pH值≥2.35，并且反应酸度能稳定存在这一数值附近。
启动PLC微处理器14，将设定值调整到2.35，PLC微处理器14面板上显示此时矿浆的pH值为12.67。电动蝶阀6接入信号端，扭开手动截止阀4，同时记录酸液贮藏罐2液位高度数值，此时整个系统开始运转。随着浸出反应的不断进行，PLC微处理器14面板上状态值渐渐趋近于设定值，电动蝶阀6也趋近于关闭。当状态值与设定值数值达到一致时，通过pH计探头12取表层矿浆测量其酸度，结果显示pH略大于0.20，继续保持此状态，并定期30分钟取样分析，直到表层矿浆也达到设定值时，关闭整个系统，最后关闭手动截止阀4。

Claims (1)

1.一种精准自动控制pH值的加酸装置，包括酸液贮藏罐（2）、酸液分配器（10）和酸液控制系统；其特征在于：酸液分配器（10）安装在反应容器（5）内；酸液贮藏罐设置的位置要高出酸液分配器（10），酸液贮藏罐（2）依次通过手动截止阀（4）、电动蝶阀（6）、输液管（7）和活动套管（8）连接酸液分配器（10）；所述的酸液贮藏罐上方有补给管路（1），酸液贮藏罐的侧面有液位计（3）；所述的酸液分配器（10）是由六个弯成60°弧度的圆弧形分配管与一个三通（9）和五个直通（11）连成的一个环形管路；三通（9）与活动套管（8）之间用管道连接；每个圆弧形分配管的管壁上开有多个喷酸小孔（15），其中圆弧形分配管工作面朝上方向管壁所开喷酸小孔（15）的孔数远多于工作面朝下方向管壁；所述的酸液控制系统由pH计探头（12）、PLC微处理器（14）和信号输出端（13）组成；pH计探头（12）安装在反应容器（5）内的反应液面中，pH计探头（12）连接在PLC微处理器（14）的反馈端，信号输出端（13）连接电动蝶阀（6）的信号输入端。
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