銅電解生產(chǎn)中自動(dòng)控制添加劑的裝置制造方法
【專利摘要】一種銅電解生產(chǎn)中自動(dòng)控制添加劑的裝置，包括添加劑混合槽，添加劑混合槽設(shè)有電解液進(jìn)口與電解液出口；還包括添加劑入口以及依次連接的電位傳感器、低通濾波器、差動(dòng)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、控制器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)；添加劑混合槽與電位傳感器連接，執(zhí)行機(jī)構(gòu)與添加劑入口連接。電位傳感器包括兩組測(cè)量電極與補(bǔ)償電位器，兩組測(cè)量電極結(jié)構(gòu)相同，為惰性陽(yáng)極電極。它具有硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，誤差小，后期維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。兩組測(cè)量電極工作在環(huán)境一致的回路中，能有效抑制電源功率、電解液溫度、離子濃度等因素變化引入的噪音。它解決了現(xiàn)有生產(chǎn)中添加劑控制不準(zhǔn)確的技術(shù)難題，銅電解、電積、電鍍生產(chǎn)過(guò)程中電流效率提高一個(gè)百分點(diǎn)，A級(jí)品率達(dá)到95%以上。
【專利說(shuō)明】銅電解生產(chǎn)中自動(dòng)控制添加劑的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及金屬銅的電積、電解精煉以及電鍍工業(yè)生產(chǎn)設(shè)施，具體涉及一種銅電解生產(chǎn)中自動(dòng)控制添加劑的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在銅電解、電積和電鍍工業(yè)生產(chǎn)中，為了獲得致密、光潔、高純度的產(chǎn)品，需要在電解液中加入必要的添加劑?，F(xiàn)有生產(chǎn)中有通過(guò)直接測(cè)量陰極過(guò)電位來(lái)確定添加劑用量的方法和通過(guò)人工判斷確定添加劑用量的方法。
[0003]添加劑加入過(guò)量會(huì)使槽電壓升高，電流效率降低，從而增加了電耗；添加劑不足會(huì)造成產(chǎn)品表面結(jié)粒，結(jié)構(gòu)疏松，產(chǎn)品雜質(zhì)含量升高等問(wèn)題；嚴(yán)重的情況下還可能造成正負(fù)極的短路，損壞生產(chǎn)設(shè)備。一般添加劑的用量是根據(jù)它的作用機(jī)理，即添加劑對(duì)銅電解、電積及電鍍的陰極過(guò)電壓的影響來(lái)確定。適宜的添加劑用量可以使陰極過(guò)電壓升高20?27mV，而陰極過(guò)電位的實(shí)際測(cè)量值通常包含濃差極化，會(huì)隨電解液溫度、離子濃度等因素的變化有10?20mV波動(dòng)，因此不能準(zhǔn)確反映添加劑用量是否合適。
[0004]目前大部分生產(chǎn)廠家仍然人工判斷添加劑的用量，通常采用人工間斷按周期加入的方法調(diào)節(jié)添加劑用量。這種方式有明顯的缺點(diǎn):1、過(guò)程控制滯后；人工判斷的方法往往在產(chǎn)品質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候才能發(fā)現(xiàn)添加劑用量存在偏差。2、難以總結(jié)出好的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)；確定添加劑的最佳加入量是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，受到電解液溫度、電解液銅離子濃度、酸濃度以及電解液總量等因素的影響；這些因素在不同的生產(chǎn)環(huán)境下不斷變化，很難總結(jié)出能適用于各個(gè)廠，或一個(gè)廠不同時(shí)期的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值；實(shí)際上生產(chǎn)系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行在偏離最佳值的狀況下。3、依據(jù)實(shí)驗(yàn)研究，添加劑溶化后達(dá)到了最好的效果，此后按時(shí)間延后作用效果開(kāi)始衰減；人工間斷周期加入的方式容易造成開(kāi)始添加劑過(guò)量，后期不足的情況。
[0005]綜上所述，直接測(cè)量陰極過(guò)電位和人工判斷的方法均不能準(zhǔn)確反映添加劑的用量是否適宜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有生產(chǎn)中添加劑控制的技術(shù)難題，本實(shí)用新型提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確可靠計(jì)量的銅電解生產(chǎn)中自動(dòng)控制添加劑的裝置。
[0007]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案如下:一種銅電解生產(chǎn)中自動(dòng)控制添加劑的裝置，包括添加劑混合槽，添加劑混合槽設(shè)有電解液進(jìn)口與電解液出口 ；其特征在于:還包括添加劑入口以及依次連接的電位傳感器、低通濾波器、差動(dòng)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、控制器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)；添加劑混合槽與電位傳感器連接，執(zhí)行機(jī)構(gòu)與添加劑入口連接。
[0008]電位傳感器包括兩組測(cè)量電極與補(bǔ)償電位器，兩組測(cè)量電極結(jié)構(gòu)相同，為惰性陽(yáng)極電極；兩組測(cè)量電極采用串聯(lián)連接，兩組測(cè)量電極與補(bǔ)償電位器之間采用并聯(lián)連接構(gòu)成電橋電路；第一組測(cè)量電極的惰性陽(yáng)極與補(bǔ)償電位器正極連接，第二組測(cè)量電極的陰極與補(bǔ)償電位器負(fù)極連接，第一組測(cè)量電極的陰極與第二組測(cè)量電極的陽(yáng)極連接后引出正極接線端，補(bǔ)償電位器滑動(dòng)觸頭引出負(fù)極接線端，正極接線端與負(fù)極接線端連接于差動(dòng)放大器。
[0009]測(cè)量中，電位傳感器的一組測(cè)量電極置于原電解液中，或者安裝在添加劑混合槽的進(jìn)液口管道，另一組置于添加劑混合槽即加入添加劑后的電解液中，或者安裝在添加劑混合槽的出液口管道。
[0010]本實(shí)用新型的工作方式大致如下:將電位傳感器的兩組測(cè)量電極分別安裝在添加劑混合槽的進(jìn)液口和出液口 ；當(dāng)添加劑加入添加劑混合槽時(shí)電位傳感器向差動(dòng)放大器輸出電平信號(hào)；差動(dòng)放大器放大該電平信號(hào)后輸入低通濾波器；低通濾波器將工頻噪音過(guò)濾后獲得較平穩(wěn)的電平信號(hào)；較平穩(wěn)的電平信號(hào)輸入A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)并輸出到控制器；控制器運(yùn)行專用軟件通過(guò)輸入數(shù)據(jù)計(jì)算處理生成控制信號(hào)，如占空比PWM:采用調(diào)制方波脈沖寬度信號(hào)調(diào)節(jié)添加劑加入流量、4?20mA環(huán)路信號(hào)輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)；由執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制添加劑的加入量。
[0011]本實(shí)用新型提供的自動(dòng)控制添加劑的裝置能測(cè)量O?65°C范圍內(nèi)的電解液陰極過(guò)電勢(shì)，測(cè)量范圍I?IOOOmV,精確度ImV ;適合銅電積、電鍍、電解工業(yè)生產(chǎn)的添加劑自動(dòng)控制。它解決了現(xiàn)有生產(chǎn)中添加劑控制不準(zhǔn)確的技術(shù)難題，從而避免了由添加劑用量不準(zhǔn)確引起的生產(chǎn)效率低下、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定與產(chǎn)品A級(jí)品率低等質(zhì)量問(wèn)題。本實(shí)用新型帶來(lái)的效益包括:銅電解、電積、電鍍生產(chǎn)過(guò)程中電流效率提高一個(gè)百分點(diǎn)，A級(jí)品率達(dá)到95%以上。
[0012]本實(shí)用新型提供的裝置具有硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，誤差小，后期維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。兩組測(cè)量電極工作在環(huán)境一致的回路中，能有效抑制電源功率、電解液溫度、離子濃度等因素變化引入的噪音。裝置長(zhǎng)期使用過(guò)程中電極組，尤其是陰極，會(huì)受到一定程度的污染?？刂破骺梢詫?duì)電位傳感器電極受污染引起的誤差進(jìn)行運(yùn)行時(shí)校準(zhǔn)，做到不影響生產(chǎn)的情況下校準(zhǔn)系統(tǒng)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理示意圖，
[0014]圖2是電位傳感器工作原理示意圖。
[0015]圖中:I一添加劑混合槽，101—電解液進(jìn)口，102 —電解液出口，103—添加劑進(jìn)口，2 —電位傳感器，201—惰性陽(yáng)極電極、202—惰性陽(yáng)極電極，203為補(bǔ)償電位器，3—差動(dòng)放大器，4一低通濾波器，5-A/D轉(zhuǎn)換器，6—控制器，7—執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1所示:一種銅電解生產(chǎn)中自動(dòng)控制添加劑的裝置，包括添加劑混合槽1，添加劑混合槽I設(shè)有電解液進(jìn)口 101與電解液出口 102 ;其特征在于:還包括添加劑入口 103以及依次連接的電位傳感器2、差動(dòng)放大器3、低通濾波器4、A/D轉(zhuǎn)換器5、控制器6與執(zhí)行機(jī)構(gòu)7 ;添加劑混合槽I與電位傳感器2連接，執(zhí)行機(jī)構(gòu)7與添加劑入口 103連接。差動(dòng)放大器3、低通濾波器4、A/D轉(zhuǎn)換器5等電子元件集成在集成電路板。執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體環(huán)境選擇，如計(jì)量泵或變頻器-普通泵等，控制添加劑的加入量。
[0017]參見(jiàn)圖2:電位傳感器2包括兩組測(cè)量電極與補(bǔ)償電位器203，具有初級(jí)放大和校準(zhǔn)儀器的作用，兩組測(cè)量電極結(jié)構(gòu)相同，為惰性陽(yáng)極電極；第一組測(cè)量電極201與第二組測(cè)量電極202采用串聯(lián)連接，兩組測(cè)量電極與補(bǔ)償電位器203之間采用并聯(lián)連接構(gòu)成電橋電路；第一組測(cè)量電極201的惰性陽(yáng)極與補(bǔ)償電位器203正極連接，第二組測(cè)量電極202的陰極與補(bǔ)償電位器203負(fù)極連接，第一組測(cè)量電極201的陰極與第二組測(cè)量電極202的惰性陽(yáng)極連接后引出正極接線端，補(bǔ)償電位器203滑動(dòng)觸頭引出負(fù)極接線端，正極接線端與負(fù)極接線端連接于差動(dòng)放大器3。
[0018]本實(shí)用新型工作方法大致是:將電位傳感器的兩組測(cè)量電極分別安裝在添加劑混合槽的進(jìn)液口和出液口 ；當(dāng)添加劑加入添加劑混合槽時(shí)電位傳感器向差動(dòng)放大器輸出電平信號(hào)；差動(dòng)放大器放大該電平信號(hào)后輸入低通濾波器；低通濾波器將工頻噪音過(guò)濾后獲得較平穩(wěn)的電平信號(hào)；較平穩(wěn)的電平信號(hào)輸入A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)并輸出到控制器；控制器運(yùn)行專用軟件通過(guò)輸入數(shù)據(jù)計(jì)算處理生成控制信號(hào)，如占空比PWM:采用調(diào)制方波脈沖寬度信號(hào)調(diào)節(jié)添加劑加入流量、4?20mA環(huán)路信號(hào)輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)；由執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制添加劑的加入量。控制器輸出控制信號(hào)采用自整定PID閉路控制算法生成。隨著添加劑的加入，自動(dòng)控制添加劑裝置采集到的陰極過(guò)電壓會(huì)不斷升高。當(dāng)過(guò)電壓達(dá)到控制器中的設(shè)定值時(shí)，控制器輸出控制信號(hào)使執(zhí)行機(jī)構(gòu)加入添加劑的速度放慢，使過(guò)電位穩(wěn)定在設(shè)定值附近，從而達(dá)到控制添加劑用量穩(wěn)定在最佳值附近的目的。
[0019]電位傳感器的兩組測(cè)量電極也可以分別安裝在原電解液中、加入添加劑后的電解液中，只要分別采集添加劑加入前后的不同電位信號(hào)即可。
[0020]專用軟件包括數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、查詢、檢索與匯總功能；自整定PID閉路控制功能；傳感器校準(zhǔn)功能；現(xiàn)場(chǎng)顯示及以太網(wǎng)通訊功能等。
[0021]本實(shí)用新型實(shí)驗(yàn)使用鉛一銻一銀合金惰性陽(yáng)極，通過(guò)本裝置測(cè)得電解最佳的陰極過(guò)電壓應(yīng)控制在20?27mV。
【權(quán)利要求】
1.一種銅電解生產(chǎn)中自動(dòng)控制添加劑的裝置，包括添加劑混合槽，添加劑混合槽設(shè)有電解液進(jìn)口與電解液出口 ；其特征在于:還包括添加劑入口(103)以及依次連接的電位傳感器(2)、差動(dòng)放大器(3)、低通濾波器(4)、A/D轉(zhuǎn)換器(5)、控制器(6)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)(7);添加劑混合槽(I)與電位傳感器(2 )連接，執(zhí)行機(jī)構(gòu)(7 )與添加劑入口( 103 )連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種銅電解生產(chǎn)中自動(dòng)控制添加劑的裝置，其特征在于:電位傳感器(2)包括兩組測(cè)量電極與補(bǔ)償電位器(203)，兩組測(cè)量電極結(jié)構(gòu)相同，為惰性陽(yáng)極電極；第一組測(cè)量電極(201)與第二組測(cè)量電極(202)采用串聯(lián)連接，兩組測(cè)量電極與補(bǔ)償電位器(203)之間采用并聯(lián)連接構(gòu)成電橋電路；第一組測(cè)量電極(201)的惰性陽(yáng)極與補(bǔ)償電位器(203)正極連接，第二組測(cè)量電極(202)的陰極與補(bǔ)償電位器(203)負(fù)極連接，第一組測(cè)量電極(201)的陰極與第二組測(cè)量電極(202)的惰性陽(yáng)極連接后引出正極接線端，補(bǔ)償電位器(203)滑動(dòng)觸頭引出負(fù)極接線端，正極接線端與負(fù)極接線端連接于差動(dòng)放大器(3)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種銅電解生產(chǎn)中自動(dòng)控制添加劑的裝置，其特征在于:差動(dòng)放大器(3 )、低通濾波器(4 )、A/D轉(zhuǎn)換器(5 )集成在集成電路板。
4.如權(quán)利要求3所述的一種銅電解生產(chǎn)中自動(dòng)控制添加劑的裝置，其特征在于:執(zhí)行機(jī)構(gòu)(7)是計(jì)量泵或變頻器式計(jì)量泵。
【文檔編號(hào)】C25C7/06GK203700536SQ201420054206
【公開(kāi)日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年1月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月28日
【發(fā)明者】張建斌, 梁富明, 侯福祖, 張龍軍 申請(qǐng)人:白銀有色集團(tuán)股份有限公司