Способ управления процессом получения алюминатного раствора

 

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНАТНОГО РАСТВОРА размолом и выщелачиванием боксита щелочным раствором, включающий стабилизацию соотношения расходов боксит - щелочной раствор и периодическую коррекцию этого соотношения по составу алюминатного раствора, от.личающи йс я тем, что, с целью повьпиения извлечения в раствор окиси алюминия за счет увеличения точности дозировки реагентов, измеряют содержание алю-, миния, натрия и кремния в бокситовой пульпе после размола и содержание соды в щелочном растворе и дополнительно изменяют соотношение расходов боксит - щелочной раствор прямо пропорционально разности между содержанием натрия в пульпе и суммой содержания кремния в пульпе и соды в щелочном растворе и обратно пропорционально разности между содержанием алюминия и кремния в бокситовой пульпе.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСН0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3527181/22-02 (22) 21. 12.82 (46) 15.06.84. Бюл. h 22 (72) A Â.Áîãäàíîâ, P.Ã.Ëîêøèí, С.Д.Паньков, А.П.Талюкин и Н.А.Эйнгорн (53) 669.712.112(088.8) (5e) 1. Авторское свидетельство СССР

У 812715, кл. С 01 F 7/04, 1979.

2. Сб. "Опыт создания, внедрения и использования АСУТП в объединениях на предприятиях". Л., "Знание", 1981 с. 79-83. (54)(57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНАТНОГО РАСТВОРА размолом и выщелачиванием боксита щелочным раствором, включающий стабилизацию соотношения расходов боксит — щелоч..sU„„èооцдд д (51) С 01 Р 7/04 G 05 0 27/00 ной раствор и периодическую коррекцию этого соотношения по составу алюминатного раствора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения извлечения в раствор окиси алюминия за счет увеличения точности дозировки реагентов, измеряют содержание алюминия, натрия и кремния в бокситовой пульпе после размола и содержание соды в щелочном растворе и дополнительно изменяют соотношение расходов боксит — щелочной раствор прямо пропорционально разности между содержанием натрия в пульпе и суммой содержания кремния в пульпе и соды в щелочном растворе и обратно пропорционально разности между содержанием алюминия и кремния в бокситовой пульпе.

1097559

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к производству глинозема из бокситового сырья.

Боксит раэмалывают в мельничных агрегатах совместно с щелочным раствором. Получаемая пульпа подается в аппараты выщелачивания, в которьгх окись алюминия, содержащаяся в боксите, переводится в алюминатный раствор.

Известен способ управления процес!

О сом получения алюминатного раствора, заключающийся в изменении расхода щелочного раствора или пульпы иэ àïïàрата вьш1елачивания в зависимости либо от прогнозируемой скорости выщелачивания, либо от соотношения электропроводностей пульпы и ее жидкой фазы jl) .

Недостатками способа являются сложность системы управления и низ— кое качество стабилизации состава получаемого алюминатпого pacтвора.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ управ25 ления процессом получения алюминатного раствора, включающий стабилизацию соотношения расходов боксит — щелочной раствор на уровне, рассчитанном по статической модели процесса, и пе- Зо риодическую коррекцию этого соотношения по составу алюминатпого раcTBQ ра )2) .

Недостатком известного способа лв:- ляется низкое извлечение окиси алюминия из боксита в алюминатный раствор из-за плохого качества стабилизации состава алюминатного раствора.

Это обусловлено тем, что для определе 40 ния заданного соотношения расходов боксит — щелочной раствор по статической модели процесса используется неточная (дискретная и поступающая с большим запаздыванием) информация о 45 составе боксита и щелочного раствора, а также тем, что для периодической коррекции заданного соотно|пения расходов используются дискретные сведения о составе алюминатного раствора. - 5O

При неблагоприятных динамических свойствах объекта управления (большое запаздывание) не удается получить хорошее качество управления дозировкой реагентов и составом алюминатного раствора.

Цель изобретения — повышение извлечения в раствор окиси алюминия за счет увеличения точности дозировки реагентов.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу. управления процессом получения алюминатного раствора размолом и вьпцелачинанием боксита щелочным раствором, включающему стабилизацию соотношения расходов боксит — щелочной раствор и периодическую коррекцию этого соотношения по составу алюминатного раствора, измеряют содержание алюминия, натрия и кремния в бокситовой пульпе после размола и содержание соды в щелочном растворе и дополнительно изменяют соотношение расходов боксит — щелочной раствор прямо пропорционально разности между содержанием натрия в пульпе и суммой содержания кремния в пульпе и соды в щелочном растворе и обратно пропорционально разности между содержанием алюминия и кремния в бокситовой пульпе.

Дополнительное изменение соотношения расходов боксит — щелочный раствор предлагаемым способом позволяет уменьшить неблагоприятные динамические свойства объекта по каналу управления "a счет приближения точки отбора информации к месту ввода корректирующих сигналов, тем самым увеличивается извлечение алюминия эа счет повышения качества стабилизации состава алюминатного раствора.

На чертеже представлена схема реализации способа управления процессом получения алюминатного раствора.

Боксит 1 и щелочной раствор 2 подают в мельничные агрегаты 3. Бокситовую пульпу после разлома 4 направля îr в аппараты 5 выщелачивания, на выходе которых получают алюминатный

pacòíîð 6, являющийся конечной продукцией процесса вьш елачивания.

Расход боксита 1 измеряется весоизмерителем 7, а расход щелочного раствора 2 — расходомером 8. Информация от измерителя 9 состава боксита поступает через ключ 10, а от измерителя

11 состава щелочного раствора — через ключ 12. в блок 13 расчета соотношения расходов боксит — щелочный раствор. Б этот же блок 13 поступает сигнал с запающего устройства 14.

Информация от измерителя 15 состава бокситовой пульпы после разлома через ключ 17 подается в блок 16 вычисления прогнозируемого значения каустического

1097559 Ь и = оЬ вЂ” о

45 ю 1,бФ5 й-К 5 "5МС

6 где М

=< Ь

Ф Ф

ЙЦ 1Ж Д модуля алюминатного раствора, на другие входы этого блока поступает информация с ключа 12 и с задающего устройства 14.

Информация от измерителя 18 соста5 ва алюминатного раствора 6 через ключ

19 подается на вход блока 20 сравнения, на другой вход которого поступает сигнал с задатчика 14. На вход кор-. ректирующего блока 21 поступают сигналы с блока 22 расчета корректирующего сигнала hV, выход которого соединен с выходом блока 20, и с выходов блоков 13 и блока 16. Выходной сигнал

15 блока 22 расчета корректирующего сигнала ьЧ подается на регулятор 23, соединенный с исполнительным механизмом и заслонкой 24, установленной на трубопроводе щелочного раствора 2.

Весоизмеритель 7 боксита — конвейерные весы, например типа ЛТИ, а расходомер 8 — индукционный расходомер, например типа ИР— 51.

Состав боксита, щелочного раствора, бокситовой пульпы и алюминатного раствора измеряют дискретно, анализируя взятые пробы в лаборатории. Частота замыкания ключа 10 имитирует частоту поступления информации о составе боксита, ключа 12 — о составе

ЗО щелочного раствора, ключа 17 — о составе бокситовой пульпы после размола, ключа 19 — о составе алюминатного раствора.

В блоке 13 производится расчет со- З5 отношения расходов боксит — щелочной раствор, необходимого для получения алюминатного раствора 6 с заданным каустическим модулем. Величина модуля задается устройством 14. Расчет производят по статической модели процесса, например по формуле требуемое соотношение расходов; расход боксита;

50 расход щелочного раствора; соответственно содержание каустической щелочи и каустический модуль щелочного раствора; заданный каустический модуль алюминатного раствора;

А,5<,Х>- содержание в боксите окиси алюминия окиси кремния и влаги сооветственно

0, вЂ, 9 - стехиометрические коэффициенты.

Требуемое соотношение расходов стабилизируют с помощью регулятора

23 типа РП-2, с исполнительным механизмом и регулирующей заслонкой 24, установленной на трубопроводе подачи щелочного раствора 2 в мельничные агрегаты 3.

Периодически в блок 20 сравнения поступает информация от измерителя

15. Определяют отклонение 41 каустического модуля Ж алюминатного раствора от заданного значения с а в блоке 22 осуществляют расчет корректирующего сигнала, например по

ПИД-алгоритму где41 (I 1-п) — отклонение иэмеренноJ го значения каустического модуля алюминатного раствора от заданного в j -ый момент времени, К1 вЂ, К - настроечные коэффициенты.

Дополнительно получают информацию о составе бокситовой пульпы после размола.

В вычислительном блоке 16 рассчитывают прогнозируемое значение каустического модуля алюминатного раствора 1 + и отклонение его от заданного значения boL, например, по формулам

% где 1,645 — молярное отношение г0з к "с 20;

N,À,5 — содержание окислов натрия алюминия и кремния в бокситовой пульпе соответственно;

N — содержание карбонатной соды в щелочном раствор.;

Пример 1 (прототип, . Выщелачивают боксит состава, 7.: А 5 = 44, =11, Ж =12, щелочным раствором состава N4 =240 кг/м и c(> =3, 2. Заданный модуль алюминатного раствора

К =1 7. В мельницу подают 60 т/ч бок3 сита. Требуемое соотношение расходов боксит — щелочной раствор

5 1097559 ь с те охиме тр иче с кие к о э ф44 б 3-U+zu au . фициенты.

В этом же блоке вычисляют дополни- Вычислительные и корректирующие тельный корректирующий сигнал g Ч для блоки 13, 16, 20, 21, 22 могут быть

+ дополнительной коррекции заданного 5 реализованы, например программой соотношения расходов, например, по на ЭВМ.

ПИД-алгоритму и 9(< .<, 0 где К + kq — настроенчные коэффициенты.

Корректирующий блок 21 рассчитывает новое значение заданного соотноше15 ния расходов

240(3 2-1 7) — ?--- ---------- — — — — —,-0,3

3,216,8к1,7(44-1,04 11)+ 6,2х 11Я ° (1-0,12) 20 . В момент t < отбирают первую пробу пульпы, а в момент1, Ь получают ее

60 ьницу подают g =---= )1it =240 кг/м; 5 (6, =30 кг/м; A(t<) — .195 кг/м1; N (t =45 кг/м. о раствора.

25 В блоке 16 рассчитывается прогнои состава алюминат2 ) получают зируемый модуль

240-0 5166 30 -45%1

К. =1,645 --- — — -- — — — 1, 74

195-0,855<30

4Ч =1 О, 15=-0, 15

V =0,3+О,+5=0,45 вора

Ц = — -=176 5 м /ч.

0,34 где а =6,8;

a =6,2.

При этом в мел

200 м /ч щелочног

При определени ного раствора (1

0 =1 85.

При этом Ьс =1,85-1,7-0,15 и величина корректирующего сигнала составля30 где К,=1, К =К -0.

Откорректированная дозировка

При этом же расходе боксита в мельницу подают

60 9

8 = — — =133 3м /ч

0,45

40 щелочного раствора.

Время запаздывания по каналу управления составляет 8 ч.

Результаты управления: состав алюминатного раствора стабилизируется

4 5 на уровне K =1,7+0,15. Извлечение окиси алюминия из боксита в раствор составляет в среднем 86Х.

Пример 2 (по предлагаемому способу). Выщелачивают боксит по при50 меру 1. Величина заданного каустического модуля алюминатного раствора и расход боксита не изменяется. Трубуемое соотношение боксит — щелочной раствор, рассчитанное в блоке 13, 5 как и в примере 1 равно 0,3.

Каждые A =30 мин отбирают пробы бокситовой пульпы после размола и анализируют, на что уходит h z =25 мин. где К4=0,5166;

К1 1;

Кб=0,855; и отклонение прогнозируемого модуля от заданного

Ьс = 1,74-1,?=0,04, а также дополнительный корректирующий сигнал, Ь / =1х0,04+0,1 0=0,04 т/и, 3 где К,1;

Тогда в блоке 21 1 =0,3+0,04=0,34 т/м и необходимый расход щелочного раст- .

В момент(=1,4Ь„отбирают вторую пробу, а в tg1 6 получают ее анализ

Й (<,) =245 кг/м б(Я =32 кг/м

A (6g) =195 кг/м g<(<>)=50 кг/м

Тогда

245-0 5166» 32-50

195 — 0,855i32

Ы =1,75-1,7=0,05;

bU =1 «О, 05+ (О, 05л О, 04 лО, 1 =0, 59;

U =0,3+0,059=0,359.

Q =- — --=167 м /ч.

0,359

1097559

ЗО

Составитель А.Ашихин

Редактор Н.Воловик Техред Л.Микеш Корректор Ю.Макаренко

Заказ 4130/18 Тираж 464 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал IIIIII "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4

В момент 1 =121Ь, отбирают третью, пробу и в момент1 Ь получают анализ (t y) =235 кг/м, 9 (Ц=ЗО к г/м,,Щ*!90 кг/м у Нс(С1) =50 кг/м

В этом случае получаем =1 645235-0i5166 30-50

190-0,855» 30

Ь06 1,7-1,7=0;

Ф дУ" 1 0(0,04+0,05+0) О, 1=0,0059;

Ч 0,359+0,0059=3649

g — — --=164 4 м /ч, 0,3649

Г

В момент t4 -- С + d „отбирают четвертую пробу пульпы и в момент времени,(Ф,41+ 6,получают анализ

М(14) 230 кг/м3,5И4) 28 кг/м

Ц 4)=195 кг/м, Ис(t ) =47 кг/м. 20

В этом случае получают

30 Оа5166к28 47

195-0,855 к28

d aL =1,67-1,7=0,03;

=1 к(-О, 03)+О, 1 (0,04+0, 05+0-0,3) =-0,024

Ч =0,3649-0,024=0,3409;

60 3

Q = — — --=176 О м /ч.

О, 3408

Время запаздывания по каналу управления составляет 25 мин.

3а счет более частых коррекций до" эировки реагентов и уменьшения запаздывания в системе управления получены следующие результаты.

Составы алюминатного раствора стабилизируется на уровне ф =1,7+О,1.

Извлечение окиси алюминия из боксита в раствор в среднем составляет 86,3%.

Таким образом, предлагаемый способ управления реализуется системой управления, имеющей два контура в цепи обратной связи. Первый контур: по составу алюминатного раствора работает с частотой 1 раз в 2 ч, второй контур: по составу бокситовой пульпы—

Ъ

1 раэ в 30 мин. Благодаря приближению точки контроля к месту ввода управляющего воздействия удается значительно улучшить динамические свойства объекта управления и добиться хорошего качества регулирования, повысить точность стабилизации требуемой дозировки реагентов.

За счет повышения на 0,37 извлечения окиси алюминия получен зкономический эффект в размере 30 тыс. руб. в год для предприятия производительностью 500 тыс. т глинозема в год.