自动化控制系统在焙烧淋洗液回收铼工艺中的应用研究

摘要：现阶段提取金属铼最常用的方法是将含有铼化合物的钼精矿，在高温条件下进行焙烧，使含铼化合物与氧气发生反应生成淋洗液，然后再从淋洗液中回收铼，但是传统的铼回收工艺往往过程复杂，操作困难，且容易产生杂质，成本高昂，效率低下。为此，提出了将自动化控制系统应用于焙烧淋洗液回收铼工艺中的建议，分析了自动化控制系统在回收铼工艺中的应用原理、应用方案和应用优点，对于提高回收铼效率有一定实践意义。

关键词：自动化控制;焙烧;淋洗液;铼回收

0 引言

铼是一种相当重要的国防金属，用途十分广泛，它既可以在工业领域用作石油加工的催化剂，又可以在科技领域用作无线电的电子接收和发射设备原材料。此外，它的相关合金也被广泛应用于航天领域和军事领域。在自然界中，铼的储存含量非常少，大多以化合物的形态存在，纯净物非常稀少。同时，铼的开采难度比较大，不具备大量开采条件，所以现阶段铼金属都是利用化学方法从化合物中提取生产制备而来。而现阶段最有效的提取铼的方法就是从钼精矿中焙烧淋洗液回收铼。但是，由于该方法操作难度高，容易产生杂质且回收成本高，所以大多数实验室和化工单位已经开始将自动化控制系统应用于铼回收工艺中，以提高铼回收效率。近年来自动化控制系统技术不断发展并趋于成熟，其在铼回收工艺方面的应用也得到了极大发展[1]。

1 焙烧淋洗液回收铼工艺原理

1.1    焙烧钼精矿

将钼精矿放置于高温环境中进行加热焙烧，使钼精矿发生反应产生烟气，并利用焙烧系统中的烟道装置，收集钼精矿焙烧过程中产生的烟气。

1.2    淋洗吸收烟气中的Re2O7

在焙烧过程中，产生了大量的Re2O7，这些Re2O7大部分随着烟气被收集起来，小部分会形成微粒沉降下去，然后淋洗烟气，吸收烟气中的Re2O7[2]，得到淋洗液。

1.3    提取淋洗液中的铼

将已吸收到Re2O7的焙烧尾气淋洗液，通过离子交换柱，用ZS70型树脂吸附，吸附饱和后，再用氨水进行解吸附，得到铼酸铵溶液，然后使用蒸发、结晶和提纯的方法得到高铼酸铵[3]。

2 自动化控制系统在回收铼工艺中的应用原理

2.1    控制工艺流程

自动化控制系统最主要的功能就是可以控制整个焙烧淋洗液回收铼的工艺流程，它可以提前将焙烧淋洗液回收铼的工艺流程设置到系统中，让自动化控制系统能够有效控制每一个工艺过程。它可以对每一步工艺过程进行监督，可以根据已知的状况进行判断和分析，然后自动进行下一步操作流程。如果工艺过程中出现问题，系统的反馈机制可以将问题及时反馈给操作人员，方便操作人员进行修改和手动操控。整个工艺流程中的自动化控制系统不需要人工监督和管理，它会自动监督回收过程，对回收过程中相关实验数据进行采集和记录，操作人员可在历史数据库中查询工艺过程的相关记录[4]。

2.2    控制过程条件

自动化控制系统的另一个功能就是可以控制焙烧淋洗液回收铼工艺的过程条件。自动化控制系统有完整的监督和记录数据功能，只要提前设置好工艺参数，系统就能对生产过程中的参数进行实时监督，同时可以对实时数据进行采集和记录，一旦采集到的数据显示已经能够达到相應的过程条件，就可以进行下一步操作。也就是说，自动化控制系统一直在对过程条件进行控制，按照设定好的程序监督和管控每步操作所需的工艺条件，同时，自动化控制系统会严格按照标准执行每一步操作流程，对每一个流程中的过程量进行严格控制，不会出现人工操作过程中经常出现的实际值高或操作不严谨的现象，大大提高了焙烧淋洗液回收铼的效率，减少了杂质含量。

3 自动化控制系统在回收铼工艺中的应用方案

3.1    自动化控制高温焙烧

自动化控制系统可以进行自动化高温焙烧，可以对焙烧时的温度和时间进行控制。自动化控制系统根据事先设定好的条件，控制焙烧钼精矿的温度，利用温度反馈机制，当温度过高或过低时，进行温度调整，将温度控制在氧化钼生产工艺允许的范围内。与此同时，自动化控制系统也可以通过控制进料速度，从而控制整个高温焙烧时间，根据出料在线质量监测，反映焙烧程度，根据结果调整给矿速度。

3.2    自动化控制淋洗吸收烟气中的Re2O7

自动化控制系统可以自动化淋洗吸收烟气中的Re2O7，可以自动控制烟气装置对焙烧过程中产生的烟气进行吸收，将烟气往烟道处引流，然后再用收集装置将Re2O7全部收集起来，再将收集到的烟气送入淋洗系统进行淋洗，由此得到含有大量Re2O7的淋洗液，最后利用积液槽装置自动收集淋洗液。整个过程都由自动化控制系统控制操作，保证了淋洗吸收效率。

3.3    自动化控制提取高铼酸铵

自动化控制系统可以自动化控制提取高铼酸铵。在动态吸附环节，自动化控制系统通过PID运算自动控制淋洗液流速，保证离子交换树脂对Re离子吸附处于最佳速度[3];在解吸附环节，控制系统根据吸附时间、Re离子浓度判断离子吸附是否饱和，然后自动化控制系统向吸附饱和的离子交换柱中加入氨水，进行解吸附操作，解吸附完毕后，又自动添加纯净水对树脂进行冲洗，恢复树脂活性;在蒸发环节，自动控制蒸发釜的温度、压力及时间;在提取环节，根据相应的温度、浓度和时间进行提取操作，能保证最大程度上减少杂质的掺入[5]。

4 自动化控制系统在回收铼工艺中的应用优点

4.1    减少过程损失，提高回收效率

在以往没有使用自动化控制系统进行焙烧淋洗液回收铼时，往往由人工进行相关操作，但是人工操作具有较大的主观性，无法精准控制吸附的速度和时间，容易使淋洗液流速过快，进而出现吸附不完全或者树脂吸附饱和后因没有及时切换而导致Re离子流走等情况，造成反应过度导致损失大量铼，回收率不高。但自动化控制系统可以对淋洗液流速和吸附时间进行精准控制，不会出现上述问题，能够最大程度上减少淋洗液Re离子的流失，大大提高了回收效率。

4.2    规范回收流程，提高回收纯度

自动化控制系统可以规范焙烧淋洗液回收铼工艺的流程，用最精简、最精准的操作完成焙烧淋洗液回收铼工艺流程，完全实现自动化控制，整个操作流程都没有人为干预，不受其他条件影响，能大大提高铼的回收物纯度。

5 结语

现阶段自动化控制系统技术已经发展得相当成熟，将其应用于焙烧淋洗液回收铼工艺中能够减少此工艺的过程损失，规范回收流程，降低回收时间成本，最大程度地提高回收铼的效率。

[参考文献]

[1] 刘红召，王威，曹耀华，等.世界铼资源及市场现状[J].矿产保护与利用，2014（5）：55-58.

[2] 李雪梅，王国荣，任礼道.H2S/SO2比值控制系统在硫磺回收装置的应用[J].化工自动化及仪表，2013，40（2）：280-282.

[3] 刘红召，王力军，张博，等.一种弱碱性树脂对淋洗液中铼的静态吸附性能[J].稀有金属，2017（9）：1028-1034.

[4] 白丹，关振波，白崇岩.一种从钼精矿培烧烟道灰中及淋洗液中提取铼的方法：CN10105050489[P].2007-10-10.

[5] 张斌，汪毅，张井钒，等.栾川钼精矿中铼回收工艺技术方案[J].中国钼业，2009，33（5）：20-21.

收稿日期：2020-04-27

作者简介：付拼搏（1983—），女，河南洛阳人，工程师，从事电气自动化设备的维护及管理工作。