一种高纯金属电解液的在线监测装置的制作方法

本实用新型属于湿法冶金技术领域，涉及一种高纯金属电解液连续在线监测装置。

背景技术：

高纯金属电解提纯过程中，阳极材料为金属原料，阴极材料为惰性材料，电解液的成分为金属化合物溶液。在电解过程中，随着阳极材料的溶解，提纯后的材料在阴极富集，电解液中的杂质金属浓度将越来越高。随着杂质浓度的增高，杂质金属将会在电流的作用下，还原为金属单质富集在阴极上，造成产品纯度的降低。因此在工业生产中，电解液采取定时更换的方式来控制电解液杂质浓度。电解液中杂质浓度的增长速率与原料中的杂质种类和杂质含量有关，采用定期更换电解液的方式具有不确定性，当未达到限定浓度时会造成电解液的浪费和成本的提高，当原料中杂质含量高造成电解液很快失效，但电解液未得到及时更换，会造成产品品质下降。因此，为提高生产效率和稳定产品质量，有必要开发一种高纯金属电解液的在线监测系统来对电解过程进行监测。

技术实现要素：

为克服现有高纯金属电解过程中，电解液的利用率低或电解产物品位低等问题，本实用新型提供一种电解液实时在线监测装置，通过对电解液自动取样、自动进样、自动检测和远程报警，完成对电解液是否失效的判断，在生产过程中及时更换电解液。本在线监测系统具有远程故障诊断的功能，使用灵活、扩展性强、精确度高、性价比高等特点。

本实用新型所要解决的技术问题可以采用如下技术方案来实现：

一种高纯金属电解液的在线监测装置，包括在线取样系统、在线检测系统、数据处理器及远程通讯系统；

所述在线取样系统包括杂质金属采样子系统、基体金属采样子系统和去离子水清洗子系统。

所述在线检测系统，包括依次连接的液体进样器、电感耦合等离子体原子发射光谱仪和PC机。电磁阀对稀释后的电解液(测量基体金属含量)、电解液原液(测量杂质金属含量)和去离子水进行选择进样，通过液体进样器进入电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)进行测量或者清洗。在测量基体金属含量与测量杂质元素含量两个过程中间，必须采用去离子水进行样品通道的清洗。

所述远程通讯系统，包括依次连接的数据采集器和计算机，计算机上设置有远程通信接口，通过对计量泵、流量计、电磁阀进行远程控制，来实现流量和管路的控制。流量控制是通过对流量计反馈数据的接收和处理来对计量泵进行流量控制；管路控制是通过对基体金属采样管路、杂质金属采样管路和去离子水冲洗管路进行控制和切换。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述杂质金属采样子系统，包括一套依次连接的采样管、计量泵、流量计、电磁阀，对电解液完成采样后进入在线检测系统进行检测。所述采样管为玻璃材质；计量泵精度为±1％，流量为0.47-1L/h；流量计为电磁流量计，内衬聚四氟乙烯，达到防腐蚀效果；电磁阀阀体为聚四氟乙烯，达到防腐蚀效果。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述基体金属采样子系统，包括两套依次连接的采样管，计量泵、流量计、电磁阀，分别对电解液和去离子水进行采样，流量计对计量泵的取液量进行反馈和校正，将电解液与去离子水进行混合，对电解液按比例进行稀释后，进入在线检测系统进行检测。所述采样管为玻璃材质；计量泵精度为±1％，流量为0.47-1L/H；流量计为电磁流量计，内衬聚四氟乙烯，达到防腐蚀效果；电磁阀阀体为聚四氟乙烯，达到防腐蚀效果。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述去离子水清洗子系统，包括依次连接的采样管、计量泵、流量计、电磁阀，去离子水直接进入在线监测系统对管路进行冲洗。所述采样管、计量泵、流量计与基体金属采样子系统共用。所述采样管为玻璃材质；计量泵精度为±1％，流量为0.47-1L/H；流量计为电磁流量计，内衬聚四氟乙烯，达到防腐蚀效果；电磁阀阀体为聚四氟乙烯，达到防腐蚀效果。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本实用新型的有益效果是：

1.在电解过程中，采用该装置对电解液的成分进行实时监测，可以有效判断电解液是否需要进行更换。对基体金属和杂质金属成分的含量进行监测，配合数据采集及远程通信，一旦含量超标，立即进行远程报警，可及时对电解液进行除杂或更换，提高了电解液的使用效率和产品质量的稳定性。

2.采用该装置对基体金属成分的含量进行监测，配合数据采集及远程通信，通过流量控制系统对电解液进行定量稀释，不仅满足ICP-AES的检测要求，而且提高了监测的准确度。

附图说明

图1是本实用新型一种高纯金属电解液的在线监测装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

参见图1，图中给出的是一种高纯金属电解液在线监测装置，包括与电解槽相连的杂质金属采样子系统和基体金属采样子系统，杂质金属采样子系统和基体金属采样子系统都与电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)、数据处理器及远程通讯系统相连。通过对电解液中杂质金属含量和基体金属的含量进行监测，配合数据处理与远程通讯系统，具有远程控制流量大小、阀门开关、通道选择和报警提示的功能，在实际生产过程中可以实现对电解液的寿命实现精确监测，可以提高使用效率，控制产品质量。该系统使用灵活、操作方便、扩展性强等特点。

杂质金属采样子系统包括依次连接的采样管3，计量泵4、流量计9，通过一进一出电磁阀10、二进一出电磁阀14和15控制，直接进入在线检测系统进行测量。

基体金属采样子系统需同时从电解槽和水槽中取样，水槽中装有去离子水。电解液取样管路包括采样管2，计量泵5，流量计8和一进一出电磁阀11；去离子水取样管路包括采样管1，计量泵6，流量计7和一进一出电磁阀12。电解液与去离子水按比例在混料池中混合，通过二进一出电磁阀14和15进行控制进入在线检测系统进行测量。

在线检测系统在测量前后需进行清洗，清洗管路包括采样管1、流量计7、一进一出电磁阀13和二进一出电磁阀15，通过对电磁阀的控制，去离子水进入在线检测系统进行冲洗。

在线检测系统包括液体进样器16、等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)和PC机，通过对采样系统电磁阀的控制，将稀释后的电解液(基体金属成分测量)和电解原液(杂质金属成分测量)进行化学成分检测，实验数据在PC机中进行处理。

PC机与远程通讯系统连接，所述PC机与在线检测系统共用，处理实验数据，包括对等离子体原子发射光谱仪的检测数据进行采集，并与电解液要求的成分范围进行对比，如超出范围，自动报警，提示电解液需进行处理或更换。远程通信包括对流量和管路的控制。

流量控制的实现方式为：输入接口与流量计7、8、9相连，输出接口与计量泵4、5、6相连，通过对流量计数据的反馈，来控制计量泵的冲程和频率。

管路控制的实现方式为：杂质金属监测管路通过远程控制电磁阀10、14、15，使得该条管路畅通时可以测试杂质金属含量；基体金属监测管路通过远程控制电磁阀11、12、14、15，使得该条管路畅通时可以测试基体金属含量；冲洗管路通过远程控制电磁阀13、15，使得该条管路畅通时，可对外部管路及ICP-AES内部管路进行清洗。

稀释后的电解液、电解原液(杂质金属成分测量)和去离子水(清洗管路)通过液体进样器16进入电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)进行测量或者清洗。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，还可以做各种变化和变型，这些变化和变型都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及同等物界定。