萃取产线运行状态的调控装置及调控方法和萃取分离系统

技术领域

本申请涉及湿法冶金萃取技术领域，具体而言，涉及一种萃取产线运行状态的调控装置及调控方法和萃取分离系统。

背景技术

目前镍钴金属萃取工业领域，大多采用混合澄清萃取箱式萃取设备多级串联组成分馏萃取产线。

以硫酸镍钴溶液萃取净化及镍钴萃取分离产线为例，生产操作上一般通过现场操作人员现场巡查，依据观察结果来调节生产控制参数，存在滞后性。

发明内容

基于上述的不足，本申请提供了一种萃取产线运行状态的调控装置及调控方法和萃取分离系统，以部分或全部地改善相关技术中萃取分离参数调节存在滞后性的问题。

本申请是这样实现的：

在第一方面，本申请的示例提供了一种萃取产线运行状态的调控装置，适用于调控混合澄清萃取箱萃取、净化分离硫酸镍钴溶液的工业萃取产线的工艺参数；调控装置包括拍摄组件和在线pH计；拍摄组件配备为分别拍摄萃取分离后的水相的实时图像，和有机相的实时图像；在线pH计配备为检测水相的pH。

在上述实现过程中，利用拍摄组件对萃取分离后的水相和有机相进行实时拍摄，可以对拍摄获取的实时图像进行实时处理，及时判断水相和有机相的颜色是否偏离标准颜色。并且，结合在线pH计实时检测水相的pH，以便于操作人员根据颜色比对结果以及pH检测结果，实时判断两相的分离情况，并调整相应的萃取分离工艺参数，以改善因人工巡检而导致的检测滞后性的问题。

结合第一方面，在一种可能的实施方式中，调控装置还包括控制组件；控制组件同时与拍摄组件和在线pH计信号连接，对实时图像与标准比色卡进行颜色对比；

可选的，控制组件根据颜色对比结果和在线pH计的检测结果调节工艺参数。

在上述实现过程中，可以利用控制组件对实时图像与标准比色卡进行颜色对比，以便于操作人员根据控制组件的对比结果调整萃取分离工艺参数。

结合第一方面，在一种可能的实施方式中，拍摄组件包括多块显色板和摄像机；一块显色板配备为浸入水相和/或有机相的液面以下预设距离；摄像机配备为与显色板相对设置，以拍摄位于显色板和摄像机之间的水相或有机相，获取水相或有机相的实时图像。

在上述实现过程中，将显色板浸入待检测的液面以下预设距离，并利用摄像机对显色板上的水相或有机相进行拍摄，可以降低用来盛放水相或有机相的槽体等环境的颜色对实时图像的颜色的影响程度，以提高颜色对比结果的准确度。

结合第一方面，在一种可能的实施方式中，拍摄组件还包括：具有底座的支架，和设置于底座的高度调节件。底座配备为与用于盛装有机相或水相的槽体连接，以将高度调节件固定于槽体的底部；高度调节件配备为与显色板连接，以调节预设距离。

在上述实现过程中，设置于底座上的高度调节件，可以调节显色板在槽体内的高度，进而可以调节显色板与液面之间的距离，避免由于显色板在液面下的深度不同而影响实时图像的颜色。

结合第一方面，在一种可能的实施方式中，高度调节件包括伸缩杆和浮力调节件；浮力调节件与伸缩杆的活动端连接，以调节伸缩杆的伸缩长度；显色板与浮力调节件连接；

可选的，浮力调节件包括浮球或浮板。

在上述实现过程中，在伸缩杆的活动端设置浮力调节件，可以通过浮力调节件在液体中的浮力大小，来调节伸缩杆的伸缩长度，进而可以通过伸缩杆限制显色板与液面之间的距离。

结合第一方面，在一种可能的实施方式中，拍摄组件还包括液位传感器，配备为检测水相和/或有机相的液位。

结合第一方面，在一种可能的实施方式中，调控装置还包括报警器；报警器与液位传感器信号连接。

在上述实现过程中，将报警器与液位传感器信号连接，可以根据液位传感器传输的液位信号对液位情况进行实时检测，在液位过高或过低时发出报警，以便于操作人员调节萃取工艺参数。

结合第一方面，在一种可能的实施方式中，调控装置还包括：

清洗件，包括雨刮器和第一吹扫器；雨刮器设置于摄像机的镜头，第一吹扫器配备为吹扫镜头。

在上述实现过程中，利用雨刮器对摄像机的镜头进行清扫，和利用第一吹扫器对镜头进行吹扫，可以减小水汽或挥发性雾气等凝结于镜头上的几率，进而提高拍摄的清晰度。

结合第一方面，在一种可能的实施方式中，清洗件包括第二吹扫器；第二吹扫器配备为对在线pH计的pH探头进行吹扫。

在检测过程中，pH探头需要持续性的伸入工艺液体内。在长时间的工作过程中，工艺液体中的悬浮物或者油渍可能会附着在pH探头上，影响检测精度。利用第二吹扫器对pH探头进行吹扫，可以提高pH探头的洁净度，进而提高检测精度。

结合第一方面，在一种可能的实施方式中，摄像机设置有补光灯。

在上述实现过程中，在摄像机处设置补光灯，可以进一步提高拍摄质量，减小由于环境明暗程度不一对实时图像颜色的影响程度。

在第二方面，本申请的示例提供一种萃取分离系统，包括萃取分离槽和第一方面提供的调控装置。萃取分离槽配备为对硫酸镍钴溶液进行萃取分离；萃取分离槽包括澄清室，具有水相堰槽和有机相堰槽；拍摄组件分别用于获取有机相堰槽前端的有机相的图像，以及水相堰槽中的水相的图像；在线pH计设置于水相堰槽。

在上述实现过程中，利用第一方面提供的调控装置，分别对水相堰槽和有机相堰槽内的工艺液体进行实时检测，可以及时根据检测结果调节萃取分离槽内的萃取分离参数，提高萃取分离效率和质量。

结合第二方面，在一种可能的实施方式中，萃取分离槽还包括槽盖，槽盖同时设置于澄清室、有机相堰槽和水相堰槽；拍摄组件包括摄像机，摄像机设置于槽盖；槽盖对应于澄清室、有机相堰槽和/或水相堰槽处设置有排风口。

在上述实现过程中，设置槽盖可以减小槽内的工艺液体的损耗或污染几率，还可以通过槽盖固定摄像机。在有机相堰槽和水相堰槽内设置排风口，可以调节槽体内的气体流动性，提高摄像机的拍摄质量。

结合第二方面，在一种可能的实施方式中，萃取分离槽还包括气体隔断挡板和有机相引流板；气体隔断挡板具有顶端和底端；顶端固定于槽盖，底端伸入澄清室有机相液面以下3～5mm；且用于拍摄有机相的拍摄组件，设置于位于有机相堰槽的端板与气体隔断挡板之间。有机相引流板与气体隔断挡板呈纵横设置，且设置于气体隔断挡板的下方30～100mm，有机相引流板的两端支出气体隔断挡板100～300mm。

在上述实现过程中，将气体隔断挡板的顶端固定于槽盖，对槽盖进行分隔，以便于将用来拍摄有机相的摄像机设置在气体隔断挡板的一侧，并利用气体隔断挡板减少该摄像机处的挥发的有机相，提高摄像机的拍摄质量。并且，在气体隔断挡板的下方设置有机相引流板，可以减小由于设置气体隔断挡板而导致气体隔断挡板处的有机相的流向改变而对两相分离效果的影响程度。

在第三方面，本申请的示例提供了一种调控方法，用于调控硫酸镍钴的萃取分离参数。调控方法包括：利用拍摄组件分别对萃取分离后的水相和有机相进行拍摄，获取水相和有机相的图像；将获取的图像与标准比色卡进行颜色对比，以及利用在线pH计检测水相的pH；根据颜色对比的结果和在线pH计的检测结果，调节萃取分离参数。

在上述实现过程中，利用拍摄组件对萃取分离后的水相和有机相进行实时拍摄，可以将摄像机获取的实时图像与标准颜色进行对比，及时判断出水相和有机相的颜色是否偏离标准颜色，同时利用在线pH计实时检测水相的pH，以便于操作人员根据颜色比对结果以及pH检测结果，判断两相的分离情况并调整相应的萃取分离参数。

可选的，将获取的图像与标准比色卡进行颜色对比的方法包括：利用图像处理系统，对图像进行颜色识别，将水相和有机相的颜色特征转换成HSV或RGB格式的数字信号，并与标准比色卡的数字信号对比，对比结果超出设定范围，图像处理系统发出报警信号。

利用上述调控方法，可以持续性的检测萃取分离的效果并进行相应的调控，减小因人工巡检而导致的检测中断，提高检测实时在线效率。

结合第三方面，在一种可能的实施方式中，萃取分离包括：皂化段、萃取段、洗涤段、反萃段和水洗段；

可选的，利用拍摄组件对萃取段分离后的水相和有机相进行拍摄并进行颜色对比，若水相和/或有机相的图像的颜色偏离标准颜色，调节皂化段的皂化碱的添加量；同时利用在线pH计检测萃取段分离后的水相的pH，若pH高于萃取平衡值，增加萃取段的萃取液添加量。

在上述实现过程中，萃取分离包括皂化段、萃取段、洗涤段、反萃段和水洗段，可以提高萃取分离效果。并且，利用拍摄组件和在线pH计对相应的工艺段进行检测，可以及时获取该工艺段的检测结果，并调整工艺段的进放料情况，进一步提高萃取分离效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请示例提供的第一种萃取分离系统的截面示意图；

图2为本申请示例提供的第二种萃取分离系统的截面示意图；

图3为本申请示例提供的第三种萃取分离系统的截面示意图；

图4为本申请示例提供的气体隔断挡板和有机相引流板的安装示意图；

图5为本申请示例提供的支架和显色板的结构示意图。

图标：1-萃取分离系统；10-调控装置；11-拍摄组件；111-显色板；112-摄像机；113-支架；1131-底座；1132-高度调节件；11321-伸缩杆；11322-浮力调节件；114-液位传感器；12-在线pH计；13-控制组件；131-报警器；14-清洗件；141-雨刮器；142-第一吹扫器；143-第二吹扫器；20-澄清室；21-水相堰槽；22-有机相堰槽；23-槽盖；24-排风口；31-气体隔断挡板；311-顶端；312-底端；32-有机相引流板；D1-第一预设距离；D2-第二预设距离；D3-第三预设距离；S1-有机相液面。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

本申请提供一种萃取产线运行状态的调控方法，用于调控硫酸镍钴的萃取分离。其中，调控方法包括：

利用拍摄组件分别对萃取分离后的水相和有机相进行拍摄，分别获取水相和有机相的图像；将获取的图像与标准比色卡进行颜色对比，以及利用在线pH计检测水相的pH；根据颜色对比的结果和在线pH计的检测结果，调节萃取分离的参数。

在硫酸镍钴的萃取分离过程中，各个工段分离后的水相和有机相通常呈现出不同的颜色。因此，本申请利用拍摄组件对萃取分离工艺过程中分离后的水相和有机相，进行实时拍摄，可以对摄像机获取的实时图像进行处理，及时判断出水相和有机相的颜色是否偏离标准比色卡的颜色。若水相或有机相的实时图像的颜色偏离标准颜色，表明两相分离效果不佳，可以及时调整该工段的工艺参数。利用拍摄组件获取的图像可以为视频画面也可以为某一时刻的图片，可以调整的工艺参数例如两相流量比与流量大小、水相的酸碱度等等。

同时，利用在线pH计实时检测水相的pH，以便于操作人员根据pH检测结果，判断萃取效果并调整相应的萃取分离参数。

利用本申请提供的调控方法，不但可以持续性的检测萃取分离的效果并进行相应的调控，以此来减小因人工巡检而导致的检测中断，而且还可以对萃取产线操作运行情况进行溯源分析，提高对萃取产线运行的精确控制。

本申请不限制具体的萃取分离参数，相关人员可以根据不同工段进行相应的调整。

在一些可能的实施方式中，萃取分离包括：皂化段、萃取段、洗涤段、反萃段和水洗段，可以利用调控方法检测并调控各段的工艺参数。

示例性的，可以利用P204萃取剂，来萃取脱除硫酸镍钴溶液中的铜、锰、锌、铁、钙、铝、镉等杂质。萃取分离参数可以包括，控制皂化率(指与碱性物质发生反应的物质的量/要处理的物质的总量)：40～60％；萃取O/A比(O/A比是指，有机相与水相的体积比)：0.7-1.5，萃取平衡pH值(萃余液pH)：3.8～4.2；洗涤O/A：8～20，洗涤酸出口pH：1.5～3.8。

示例性的，在调控萃取分离工艺时，可以利用拍摄组件对萃取段分离后的水相和有机相进行拍摄并进行颜色对比，若水相和有机相中的一者或两者的图像的颜色偏离标准颜色，调节皂化段的皂化碱的添加量；同时利用在线pH计检测萃取段分离后的水相的pH，若pH偏离平衡值，可以调整两相流量比与流量大小、水相的酸碱度等等参数。

示例性的，在硫酸镍钴溶液用P204萃取脱除铜、锰、锌、铁、钙、铝、镉等杂质的工业萃取产线中，由皂化段、萃取段、洗涤段、反萃段、水洗段组成，操作过程中通过控制室员工根据拍摄组件和在线pH计的检测结果，分析关键级水相和有机相的颜色与标准比色卡的颜色对比、水相溶液pH值、两相分离情况，来远程调节萃取操作技术参数。萃取正常运行控制指标：皂化率：40～60％、萃取O/A：0.7-1.5，萃取平衡pH值(萃余液pH):4.2、料液pH:3.6～4.0，洗涤O/A：15，控制洗涤酸进口pH：0.8～1.5、洗涤酸出口pH：2.5～3.8；关键级颜色：洗涤关键级有机：浅绿色、水相：浅紫色或浅蓝色；两相溶液澄清，相分离良好、流动良好；当萃余液pH升高、可以调节料液进料量，或者是有机进料量；当相分离不好，有乳化现象时可以降低皂化碱加入量，或加大有机流量，可以加入适量酸，调低萃取体系的pH，降低通量或停车等处理；当洗涤关键级有机颜色带蓝色、或水相颜色加深，适当增加洗涤酸进料量。

进一步的，本申请的示例还提供一种萃取分离系统1，用于对硫酸镍钴进行分离萃取。

请参阅图1，萃取分离系统1包括调控装置10和萃取分离槽。

萃取分离槽配备为对硫酸镍钴溶液进行萃取分离。萃取分离槽包括澄清室20，澄清室20具有水相堰槽21和有机相堰槽22。

进一步的，可以在水相堰槽21和有机相堰槽22上设置槽盖23，减少工艺液体的污染(例如灰尘等杂质掉入污染工艺液体)和损耗(例如挥发等导致工艺液体损耗)。

进一步的，可以在槽盖23上设置排风口24，可以通过调节排风口24来调节水相堰槽21和有机相堰槽22内气体的排放量。

请继续参阅图1，调控装置10包括拍摄组件11和在线pH计12。

其中，拍摄组件11配备为分别拍摄分离后的水相的实时图像，和有机相的实时图像，在线pH计12配备为检测水相的pH，以便于操作人员根据实时图像与标准图像的对比结果，以及pH检测结果调控萃取分离工艺参数。

以下结合附图分别对调控装置10中的拍摄组件11和在线pH计12进行进一步的详细描述。

拍摄组件11用于拍摄相应的工艺液体，获得该工艺液体的实时图像。

为了减小环境对拍摄获取的实时图像的颜色的影响，在一种可能的实施方式中，请参阅图2，拍摄组件11包括多块显色板111和摄像机112。一块显色板111配备为浸入水相或有机相的液面以下预设距离。摄像机112配备为与显色板111相对设置，以拍摄位于显色板111和摄像机112之间的水相或有机相，获取水相或有机相的实时图像。

本申请不限制显色板111的具体设置形式，相关人员可以根据需要进行相应的选择。示例性的，显色板111可以为白色显色板。

本申请不限制摄像机112的具体设置形式，相关人员可以根据需要进行相应的选择。在一个可能的实施方式中，摄像机112为防爆防腐摄像机。

进一步的，为了提高摄像机112的拍摄质量，请参阅图3，调控装置10还包括清洗件14。清洗件14包括雨刮器141和第一吹扫器142。雨刮器141设置于摄像机112的镜头，第一吹扫器142配备为吹扫镜头，以清除附着于镜头处的雾气。

本申请不限制雨刮器141的具体设置形式，在一种可能的实施方式中，可以在摄像机112的壳体处设置雨刮器141，利用雨刮器141的刮头搽拭摄像机112的镜头。

本申请不限制第一吹扫器142的具体设置形式，在一种可能的实施方式中，第一吹扫器142的吹扫喷头设置于摄像机112的壳体。

进一步的，请继续参阅图3，萃取分离槽还包括气体隔断挡板31和有机相引流板32。气体隔断挡板31具有顶端311和底端312，顶端311固定于槽盖23，底端312伸入有机相液面S1以下第一预设距离D1。用于拍摄有机相的摄像机112，设置于有机相堰槽端板与气体隔断挡板31之间。有机相引流板32与气体隔断挡板31呈纵横设置，且设置于气体隔断挡板31的下方第二预设距离D2。其中，请参阅图4，第一预设距离D1为3～5mm，第二预设距离D2为30～100mm。有机相引流板32的两端超出气体隔断挡板31第三预设距离D3，第三预设距离D3约100～300mm。

进一步的，为了减小由于显色板111与液面之间的距离不同，而导致所拍摄获取的实时图像的颜色出现偏差的程度，在一种可能的实施方式中，拍摄组件11还包括用来调节显色板111与液面之间的距离的支架113。

请参阅图5，支架113包括底座1131和设置于底座1131的高度调节件1132。底座1131配备为与用于盛放有机相的有机相堰槽22，或者用于盛放水相的水相堰槽21连接，以将高度调节件1132固定于相应的有机相堰槽22或水相堰槽21内。高度调节件1132配备为与显色板111连接，以调节显色板111与液面之间的预设距离。

在利用拍摄组件11进行拍摄时，可以将连接有显色板111的支架113设置在相应的槽体内，使显色板111浸入液面以下。在槽体内的液面高度发生变化，或者将该拍摄组件11用于不同的槽体内，对不同液面深度的工艺液体进行拍摄时，可以利用设置于底座1131上的高度调节件1132，调节显色板111在槽体内的高度，进而可以调节显色板111与液面之间的距离。

本申请不限制底座1131的具体设置形式，相关人员可以根据需要进行相应的调整。

在一些可能的实施方式中，底座1131可以选用耐酸耐碱的耐腐蚀材料制备而成。底座1131具有一定的重量和与槽体接触的接触面积，可以在相应的槽体内保持稳定，使显色板111和高度调节件1132能够稳定的位于槽体中的工艺液体内。

本申请不限制高度调节件1132的具体设置形式，相关人员可以根据需要进行相应的选择。

在一种可能的实施方式中，请继续参阅图5，高度调节件1132包括伸缩杆11321和浮力调节件11322。浮力调节件11322与伸缩杆11321的活动端连接，以调节伸缩杆的伸缩长度。显色板111与浮力调节件11322连接，进而调节显色板111与液面之间的间隔距离。

伸缩杆11321的具体类型相关人员可以根据需要进行选择。示例性的，伸缩杆11321可以包括多节直径不同的套筒，外径较小的一节套筒可以在外径较大的一节套筒内沿着套筒的轴向活动。或者，伸缩杆11321可以是弹簧等弹性结构件。

浮力调节件11322的具体类型相关人员可以根据需要进行选择。示例性的，浮力调节件11322包括浮球或浮板。在需要调整浮球或浮力板的浮力大小时，可以通过向浮球或浮力板增加或减少一定的配重来调节浮球或浮力板的漂浮高度。

在线pH计12用于实时检测相应液体的pH。本申请不限制在线pH计12的具体类型，可以选择工业常用的在线pH检测设备。

示例性的，在线pH计12可以为带远传功能的防爆pH计。

进一步的，请继续参阅图3，可以在pH探头处设置第二吹扫器143。第二吹扫器143例如为压缩空气吹扫器，可以延缓萃取悬浮物、油等物质附着于探头上，保证测量精度，延长探头清洗维护周期。

进一步的，请继续参阅图3，拍摄组件11还包括液位传感器114，用于检测液面深度。

进一步的，本申请不限制液位传感器114的具体类型，相关人员可以根据需要进行相应的选择。在一些可能的实施方式中，液位传感器114可以采用浮筒式液位传感器、浮球式液位传感器或者静压式液位传感器。

进一步的，请继续参阅图3，还可以设置控制组件13，控制组件13同时与拍摄组件11和在线pH计12信号连接，以处理拍摄组件11的拍摄结果。

进一步的，可以利用控制组件13，根据处理获得的拍摄结果和在线pH计12的检测结果调整萃取分离参数。

进一步的，本申请不限制控制组件13的具体设置形式，示例性的，控制组件13包括电脑主机和显示器。电脑主机与摄像机112和在线pH计12可以通过无线或者有线信号连接。电脑主机设置有相应的视觉判定系统或图像处理系统，分析实时图像的颜色与标准比色卡的颜色的区别，判断实时图像的颜色是否偏离标准颜色。

进一步的，请继续参阅图3，控制组件13还设置有报警器131。将报警器131与液位传感器114信号连接，在液位传感器114感应到液位过低或过高时发出警报，便于操作人员利用控制组件13调节萃取工艺参数。

进一步的，控制组件13还可以与相应的萃取分离槽中的原料输送泵或者搅拌泵等信号连接，以便于根据接收到的pH结果以及实时图像分析结果调整相应的萃取工艺中的原料进料量或者分离参数。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。