自動化控制系統在焙燒淋洗液回收錸工藝中的應用研究

摘要：現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，在高溫條件下進行焙燒，使含錸化合物與氧氣發生反應生成淋洗液，然后再從淋洗液中回收錸，但是傳統的錸回收工藝往往過程復雜，操作困難，且容易產生雜質，成本高昂，效率低下。為此，提出了將自動化控制系統應用于焙燒淋洗液回收錸工藝中的建議，分析了自動化控制系統在回收錸工藝中的應用原理、應用方案和應用優點，對于提高回收錸效率有一定實踐意義。

關鍵詞：自動化控制;焙燒;淋洗液;錸回收

0 引言

錸是一種相當重要的國防金屬，用途十分廣泛，它既可以在工業領域用作石油加工的催化劑，又可以在科技領域用作無線電的電子接收和發射設備原材料。此外，它的相關合金也被廣泛應用于航天領域和軍事領域。在自然界中，錸的儲存含量非常少，大多以化合物的形態存在，純凈物非常稀少。同時，錸的開采難度比較大，不具備大量開采條件，所以現階段錸金屬都是利用化學方法從化合物中提取生產制備而來。而現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，容易產生雜質且回收成本高，所以大多數實驗室和化工單位已經開始將自動化控制系統應用于錸回收工藝中，以提高錸回收效率。近年來自動化控制系統技術不斷發展并趨于成熟，其在錸回收工藝方面的應用也得到了極大發展[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境中進行加熱焙燒，使鉬精礦發生反應產生煙氣，并利用焙燒系統中的煙道裝置，收集鉬精礦焙燒過程中產生的煙氣。

1.2 ? ?淋洗吸收煙氣中的Re2O7

在焙燒過程中，產生了大量的Re2O7，這些Re2O7大部分隨著煙氣被收集起來，小部分會形成微粒沉降下去，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，通過離子交換柱，用ZS70型樹脂吸附，吸附飽和后，再用氨水進行解吸附，得到錸酸銨溶液，然后使用蒸發、結晶和提純的方法得到高錸酸銨[3]。

2 自動化控制系統在回收錸工藝中的應用原理

2.1 ? ?控制工藝流程

自動化控制系統最主要的功能就是可以控制整個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置到系統中，讓自動化控制系統能夠有效控制每一個工藝過程。它可以對每一步工藝過程進行監督，可以根據已知的狀況進行判斷和分析，然后自動進行下一步操作流程。如果工藝過程中出現問題，系統的反饋機制可以將問題及時反饋給操作人員，方便操作人員進行修改和手動操控。整個工藝流程中的自動化控制系統不需要人工監督和管理，它會自動監督回收過程，對回收過程中相關實驗數據進行采集和記錄，操作人員可在歷史數據庫中查詢工藝過程的相關記錄[4]。

2.2 ? ?控制過程條件

自動化控制系統的另一個功能就是可以控制焙燒淋洗液回收錸工藝的過程條件。自動化控制系統有完整的監督和記錄數據功能，只要提前設置好工藝參數，系統就能對生產過程中的參數進行實時監督，同時可以對實時數據進行采集和記錄，一旦采集到的數據顯示已經能夠達到相應的過程條件，就可以進行下一步操作。也就是說，自動化控制系統一直在對過程條件進行控制，按照設定好的程序監督和管控每步操作所需的工藝條件，同時，自動化控制系統會嚴格按照標準執行每一步操作流程，對每一個流程中的過程量進行嚴格控制，不會出現人工操作過程中經常出現的實際值高或操作不嚴謹的現象，大大提高了焙燒淋洗液回收錸的效率，減少了雜質含量。

3 自動化控制系統在回收錸工藝中的應用方案

3.1 ? ?自動化控制高溫焙燒

自動化控制系統可以進行自動化高溫焙燒，可以對焙燒時的溫度和時間進行控制。自動化控制系統根據事先設定好的條件，控制焙燒鉬精礦的溫度，利用溫度反饋機制，當溫度過高或過低時，進行溫度調整，將溫度控制在氧化鉬生產工藝允許的范圍內。與此同時，自動化控制系統也可以通過控制進料速度，從而控制整個高溫焙燒時間，根據出料在線質量監測，反映焙燒程度，根據結果調整給礦速度。

3.2 ? ?自動化控制淋洗吸收煙氣中的Re2O7

自動化控制系統可以自動化淋洗吸收煙氣中的Re2O7，可以自動控制煙氣裝置對焙燒過程中產生的煙氣進行吸收，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，再將收集到的煙氣送入淋洗系統進行淋洗，由此得到含有大量Re2O7的淋洗液，最后利用積液槽裝置自動收集淋洗液。整個過程都由自動化控制系統控制操作，保證了淋洗吸收效率。

3.3 ? ?自動化控制提取高錸酸銨

自動化控制系統可以自動化控制提取高錸酸銨。在動態吸附環節，自動化控制系統通過PID運算自動控制淋洗液流速，保證離子交換樹脂對Re離子吸附處于最佳速度[3];在解吸附環節，控制系統根據吸附時間、Re離子濃度判斷離子吸附是否飽和，然后自動化控制系統向吸附飽和的離子交換柱中加入氨水，進行解吸附操作，解吸附完畢后，又自動添加純凈水對樹脂進行沖洗，恢復樹脂活性;在蒸發環節，自動控制蒸發釜的溫度、壓力及時間;在提取環節，根據相應的溫度、濃度和時間進行提取操作，能保證最大程度上減少雜質的摻入[5]。

4 自動化控制系統在回收錸工藝中的應用優點

4.1 ? ?減少過程損失，提高回收效率

在以往沒有使用自動化控制系統進行焙燒淋洗液回收錸時，往往由人工進行相關操作，但是人工操作具有較大的主觀性，無法精準控制吸附的速度和時間，容易使淋洗液流速過快，進而出現吸附不完全或者樹脂吸附飽和后因沒有及時切換而導致Re離子流走等情況，造成反應過度導致損失大量錸，回收率不高。但自動化控制系統可以對淋洗液流速和吸附時間進行精準控制，不會出現上述問題，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 ? ?規范回收流程，提高回收純度

自動化控制系統可以規范焙燒淋洗液回收錸工藝的流程，用最精簡、最精準的操作完成焙燒淋洗液回收錸工藝流程，完全實現自動化控制，整個操作流程都沒有人為干預，不受其他條件影響，能大大提高錸的回收物純度。

5 結語

現階段自動化控制系統技術已經發展得相當成熟，將其應用于焙燒淋洗液回收錸工藝中能夠減少此工藝的過程損失，規范回收流程，降低回收時間成本，最大程度地提高回收錸的效率。

[參考文獻]

[1] 劉紅召，王威，曹耀華，等.世界錸資源及市場現狀[J].礦產保護與利用，2014（5）：55-58.

[2] 李雪梅，王國榮，任禮道.H2S/SO2比值控制系統在硫磺回收裝置的應用[J].化工自動化及儀表，2013，40（2）：280-282.

[3] 劉紅召，王力軍，張博，等.一種弱堿性樹脂對淋洗液中錸的靜態吸附性能[J].稀有金屬，2017（9）：1028-1034.

[4] 白丹，關振波，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.

[5] 張斌，汪毅，張井釩，等.欒川鉬精礦中錸回收工藝技術方案[J].中國鉬業，2009，33（5）：20-21.

收稿日期：2020-04-27

作者簡介：付拼搏（1983—），女，河南洛陽人，工程師，從事電氣自動化設備的維護及管理工作。