[发明专利]一种锌电积过程中对阴阳极实时在线测量的装置

说明书

本发明涉及一种锌电积过程中对阴阳极实时在线测量的装置及其方法，属于湿法冶金和电化学测量技术领域。本发明可以实现对锌电积过程中的阳极或阴极的电化学状态实时在线监测，通过快速获取电极的阻抗特征，基于阻抗组元的关键参数建模，经比对后实现电极特征的实时获取，得到包括阳极表面析氧、阳极泥和阴极表面锌沉积、表面活性剂的吸附等的定性或定量观测结果。本发明对于锌电积过程的阳极和阴极的状态实时监测，可以实现电积过程中故障的自动预警，从而提高电积效率和阴极锌的质量。

技术领域

本发明涉及一种锌电积过程中对阴阳极实时在线测量的装置及其方法，属于湿法冶金和电化学测量技术领域。

背景技术

目前，世界上主要的炼锌方式是湿法炼锌，湿法炼锌中锌电积不仅消耗大量的电能，而且决定阴极锌质量。随着锌电积技术的发展，自动化水平不断提高，但是，对于锌电积过程中电极的实时在线监测技术鲜有报道，而实时检测电极表面状态对于及时更换阳极板，避免阴极烧板和控制电解液中有机物的含量极为重要，从而提高锌电积的自动化程度，避免了常规生产过程中的人工对极板的逐个检测，提高了生产的效率和精确性。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种锌电积过程中对阴阳极实时在线测量的装置及其方法。本发明可以实现对锌电积过程中的阳极或阴极的电化学状态实时在线监测，通过快速获取电极的阻抗特征，基于阻抗组元的关键参数建模，经比对后实现电极特征的实时获取，得到包括阳极表面析氧、阳极泥和阴极表面锌沉积、表面活性剂的吸附等的定性或定量观测结果。本发明通过以下技术方案实现。

一种锌电积过程中对阴阳极实时在线测量的装置，锌电积过程中包括电极板9、电解槽10和电解液11，电极板9为阴极板或者阳极板，电解槽10内部放置电解液 11，电解槽10内部电解液11浸没电极板9下端，在电极板9上安装实时在线测量的装置，实时在线测量的装置包括电源1、电流计2、电子负载3、AD转换器4、计算机 5、电位计6、导线7和参比电极8，电源1依次与电子负载3、电流计2和电极板9 串联连接，电解槽10内部电解液11浸没参比电极8下端，电极板9与参比电极8间设有电位计6，电子负载3通过导线7与计算机5进行通讯，电流计2、电位计6均连接AD转换器4后与计算机5数据采集端连接。

一种锌电积过程中对阴阳极实时在线测量的装置的应用方法，包括以下步骤：电子负载3随机产生电流震荡信号Δi，通过电极板9的电流i由电流计2测得，然后经模数转换4后，使用计算机5进行数据采集；电极板9的电位通过电位计6测量电极板9与参比电极8的电位差得到，后经模数转换4后，同时使用计算机5进行数据采集；最后将采集得到的电位和电流信号经小波变换后，计算出阻抗数据，用弛豫时间分布法和等效电路模型分析实时阻抗数据，得到电极状态特征，分析电极板9的工作状态，具体的实施步骤如下：

S1、选择的电子负载3电流震荡信号Δi为离散随机二进制信号，其幅值范围为电流i的0.1～10％。

S2、电子负载3电流震荡信号Δi的功率谱密度和测量频率范围分段确定可用带宽参数F_b，输入信号在其可用带宽范围(0-F_b)内能量达到一定强度，保证能够以足够的精度表征有用的频率。根据离散随机二进制信号的功率谱密度即公式(1)和测量频率范围分段确定离散随机二进制信号的可用带宽参数F_b，式(1)中a表示离散随机二进制信号的幅值，λ表示离散随机二进制信号的最小时间间隔；ω表示频率；φ^d(ω)表示离散随机二进制信号对应频率ω时的功率值：

S3、根据每一段可用带宽参数F_b和采样规则确定电流信号和电压的采样频率，根据采样频率进行采样，采样频率至少是每一段需要分析频段中最高频的30倍。