化學選礦過程控制(control of claemical mineral processing process)

靠檢測儀表和自動控制裝置對化學選礦各個作業的主要工藝參數進行自動檢測、監督和調節的技術。它是選礦作業過程控制的內容之一，包括化學選礦過程順序控制和工藝過程控制。

過程順序控制對化學選礦過程設備啟動、停機和安全防護等的連鎖控制。為保證化學選礦過程正常進行，生產設備按逆流程方向依次啟動，順流程方向依次停機。在工藝過程中，料倉的料位或池、槽和罐內液位達到規定的上限或下限時，系統發出報警信號，必要時啟動或停止給料設備或排料設備；若某臺設備發生故障，系統給出報警信號，并按工藝要求自動采取相應措施。這些任務由順序控制器來完成。

工藝過程控制工藝過程控制按化學選礦的作業段有礦物原料焙燒過程控制、礦物浸出過程控制、固一液分離過程控制(見脫水過程控制)和浸出液處理過程控制。

焙燒過程控制主要是對溫度和爐內氣氛的控制。根據化學熱力學原理，礦物焙燒過程要求在合適的溫度和爐內氣氛中進行。在氣相成分不變的情況下，焙燒溫度是影響焙砂浸出率的主要因素，如含鎳紅土礦的還原焙燒最合適溫度為700℃左右。對于靠焙燒原料本身化學反應的放熱來維持溫度的焙燒過程，其閉環控制系統通過改變給礦量和(或)物料的配比，使焙燒溫度控制在工藝要求范圍內。對于原料本身化學反應的放熱量不足維持焙燒溫度，或化學反應是吸熱反應的焙燒過程，則需要添加燃料來維持焙燒溫度。在此情況下，其閉環控制系統通過改變燃料的添加量，使焙燒溫度控制在工藝要求的范圍內。焙燒溫度易受其他因素的影響，如鼓風量、冷卻水等。一般采用定值控制以穩定這些參數。控制系統通過改變風機轉速或管道閘門開度，使鼓風量保持定值；或通過改變冷卻水閥門開度穩定冷卻水量。有的采用多參數綜合控制以獲得工藝要求的溫度值。

爐內氣氛控制包括爐氣成分和壓力等參數的控制。(1)在還原焙燒過程中，為了獲得最優還原度，對爐內氣體成分有一定的要求，如含鎳紅土礦還原焙燒要求爐氣中CO₂和CO的含量比或H₂O和H₂的含量比接近1。在焙燒過程控制系統中，根據檢測的爐氣成分改變水煤氣的供給量，使爐氣成分控制在要求的范圍內。(2)在氯化焙燒和氧化焙燒過程中，鼓風量和爐膛負壓直接影響焙燒過程。一般采用定值控制以穩定鼓風量和負壓。控制系統根據測量值自動改變風機轉速或放空閘門開度來控制鼓風量，自動改變煙道閘板的位置來控制爐膛負壓，使其穩定在工藝要求的范圍內。

浸出過程控制對不同的礦物浸出工藝有不同的控制要求。按主要被控參數分為浸出液pH值控制，氧化還原電位控制和浸出液溫度控制。其中大部分采用定值控制系統實現穩定化控制。

(1)浸出過程pH值控制。不同礦物浸出過程要求的pH值范圍相差很大，當pH值小于0或大于14時常用酸度或堿度來表示。浸出液的pH值不僅直接影響浸出液的質量，而且對后續工藝也有很大的影響。如鋅的浸出要求pH值控制在2.5～3.5之間。pH值太低，不利于雜質分離；pH值太高，鋅會水解而沉淀，影響浸出效率，甚至破壞浸出過程。控制系統用在線pH儀來測量pH值，或用在線滴定儀測量酸度或堿度，并通過改變添加劑(酸或堿)的添加量，使pH值控制在要求的范圍內。

(2)浸出液氧化還原電位控制。在某些浸出過程中發生氧化還原反應，在這種情況下，氧化還原電位直接影響浸出質量。控制系統根據測量的氧化還原電位值自動改變氧化劑(或還原劑)的添加量，使氧化還原電位達到工藝要求值。如鎳精礦的氯化選擇性浸出，在一定的氧化還原電位下才能實現最有效的銅鎳分離，其中一段浸出的電位值為+350mV，二段浸出的電位值為+420mV。控制系統根據測量值改變氯氣加入量，使電位自動保持在工藝要求的范圍內。

(3)浸出液溫度控制。溫度是浸出過程的重要工藝參數。溫度閉環控制系統，按被測溫度自動地改變用于加熱的蒸氣流量或電功率，使浸出液的溫度保持在要求的范圍內。

浸出液處理過程控制采用檢測儀表和控制裝置，對浸出后的浸出液處理過程進行控制，以獲得優質產品。浸出液處理過程控制包括pH(或酸度)控制，溶液成分控制，置換金屬量控制和電解電流密度控制。

(1)浸出液處理過程pH值控制在離子交換處理過程中，不同的離子交換樹酯適用于不同的pH范圍；在萃取過程中，pH值影響萃取的分配系數；在離子沉淀過程中，pH值影響離子的選擇性沉淀；對置換沉淀過程，要求最合適的pH值；減少電解過程電耗，要求電解液應有一定的酸度；在浸出廢液處理過程中，回收有用成分，降低廢水中有害元素濃度，要求廢液應有相應的pH值。控制系統采用在線pH儀測量pH值，或采用在線滴定儀測量酸度，改變相應的添加劑(酸或堿)的加入量，使pH值(或酸度)保持要求值。如金的氰化浸出廢液處理，采用定值控制系統，改變硫酸的加入量，使pH值穩定在2.5附近，最大限度地回收氰化物，降低廢液的氰化物濃度，達到廢水排放的環境保護規定。

(2)溶液成分控制。使被處理的浸出液中的某種成分自動保持在一定的范圍內，以獲得較好的處理效果。如電解液含鋅閉環控制系統，根據電解液中鋅離子濃度值，改變新補充的電解液流量，自動保持鋅含量為45～55g/L，獲得較高的電解電流效率。

(3)置換金屬量控制。在置換沉淀過程中，穩定置換金屬量可提高置換效率。閉環控制系統通過調節置換金屬的添加量實現給料量穩定化控制。

(4)電解電流密度控制。將電解電流密度控制在要求范圍內，能提高電解的質量、電解生產率和降低電解的電耗，如鋅電解電流密度采用閉環控制系統，通過對電解電流的測量，自動調整整流器參數，使電流密度控制在500～550A/m²范圍內。