Способ управления термообработкой фосфоритных окатышей

 

Изобретение предназначено для управления процессом термообработки фосфоритных окатышей. Целью изобретения является снижение содержания фтора в отходящих из зоны обжига газах . Для управления процессом дополни1ельно измеряют влагосодержание теплоносителя на входе и выходе зоны, определяемой заданным температурным интервалом. По величине разности влагосодержания определяют остаточную влагу в окатышах. Прогнозируют содержание фтора, сравнивают его с допустимым значением и в случае превышения значения увеличивают время , пребывания окатышей в зоне термообработки и одновременно уменьшают температуру обжига. Измеряют содержание фтора в отходящих газах зоны обжига и при превьпиении допустимого значения уменьшают температуру отходящих гаяов из зоны сушки снижением температуры теплоносителя или увеличением слоя сырых окатьш1ей. 2 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1381182 А1 (5!! 4 С 22 В 1/20 (1 111 .И! д, „13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

gal!.J!8 !ТР;с

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4137303/23-02 (22) 25.09.86 (46) 15.03. 88. Бюл. М 10 (71) Волжский филиал Ленинградского государственного научно-исследовательского и проектного института основной химической промышленности и

Ленинградский государственный научноисследовательский и проектный институт основнои химической промышленности (72) М.П. Талхаев, И.И. Лифсон, Л.И. Борисова, С.Я. альперина и Н.Д. Афанасьев (53) 669.779 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1258814, кл. С 01 В 25/01, 1985. (54) СПОС )Б УПРАВЛЕ!!ИЯ ТЕР!!ООБРАБОТК0А ФОСФОРИТПБ!Х ОКАТЫШЕЙ (57) Изобретение предназначено для управления процессом термообработки фасфоритных окатышей. Целью изобретения является снижение содержания фтора в отходящих из эоны обжига газах. Для управления процессом дополнительно измеряют влагосодержание теплоносителя на входе и выходе зоны, определяемой заданным температурным интервалом. По величине разности влагосодержания определяют остаточную влагу в окатышах. Прогнозируют содержание фтора, сравнивают его с допустимым значением и в случае превышения значения увеличивают время пребывания окатышей в зоне термообработки и одновременно уменьшают температуру обжига. Измеряют содержание фтора в отходящих газах зоны обжига и при превышении допустимого значения уменьшают температуру отходящих газов из зоны сушки снижением температуры теплоносителя или увеличением слоя сырых окатышей. 2 ил.

1381182

Изобретение относится к подг отовке фосфатного сырья для электровозгонки фосфора, в .частности к способам управления процессом термообра— ботки фосфоритных окатышей, получаемых из тонкодисперсного фосфатного сырья.

Цель изобретения — снижение содержания фтора в отходящих из эоны обжига газах.

Способ осуществляют следующим образом.

Согласно способу управления термообработкой дополнительно вводят операции: определение остаточной влаги на выходе температурной зоны 300600 С, по зависимости между остаточным влагосодержанием и концентрацией фтора в отходящих газах прогнозируют ,ее неличину, сравнивают с предельно допустимым содержанием фтора, в случае отклонения в большую сторону одновременно выдают сигнал на увеличение времени пребывания окатышей в зоне температур 300 †6 С и на коро ректиронку температуры обжига, т.е. о снижение ее, если она больше 1160 С, измеряют фактическую концентрацию фтора в отходящих газах зоны обжига и корректируют регулирующие воздействия.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 — зависимость между остаточной влажностью н зоне с температурой 300-600 С, что соответствует зоне гидролиза фтора и предшествует зоне активного выделения фтора, и концентрацией фтора в отходящих газах зоны обжига при различной его температуре.

Остаточное влагосодержание на вью ходе зоны с температурой 300-600 С можно определить по косвенному параметру, например по перепаду влагосодержания теплоносителя и влажности окатышей на выходе зоны сушки.

Предельно допустимую концентрацию фтора в отходящих газах из зоны обжига определяют исходя из того, что отходящий гаэ из эоны обжига возвращается в зону сушки сырых окатышей в качестве теплоносителя, при этом часть фтора уланливается, затем часть газа выбрасывается в атмосферу, а остальной используется в качестве теплоносителя в других зонах. На основании длительных экспериментов при

45 изменении высоты слоя окатышей в пределах 300-400 мм установлено, что содержание фтора н отходящих газах из зоны обжига при пропускании его через слой сырых окатышей уменьшается на 40-50Х. Предельно допустимая концентрация фтора н отходящих газах, выбрасываемых в атмосферу, равна

23 мг/нм, поэтому предельно допустимую концентрацию фтора в отходящих газах зоны обжига принимают 40 мг/нм .

Содержание фтора н фосфоритных окатышах, поступающих на электронозгонку фосфора, не лимитируют.

Увеличение времени пребывания окао тышей в температурной зоне 300-600 С способствует уменьшению влаги и выделению фтора из окатышей.

Дополнительную корректировку режима термообработки окатышей осуществляют (в случае необходимости) по фактической концентрации фтора н отходящих газах из зоны обжига.

Блок-схема устройства для реализации предлагаемого способа (фиг.1) состоит из конвейера 1, на который укладывают сырые окатыши с окомконателя, обжиговой машины 2, имеющей зоны сушки (С), подогрева (П), обжига (О), рекуперации (P), особо ныделена зона с температурой 300-600 С (заштриховано); регулятора температурного режима (на фиг. 1 показан один, но их количество зависит от количества отдельных зон), включающего датчик 3 температуры, блок 4 сравнения фактической и заданной температуры с усилителем, задатчик 5 темпе— ратуры, блок 6 управления, выходы которого соединены с входами блока 7 соотношения, управляющего расходом воздуха и природного газа через со— ответстнующие исполнительные устройства 8 и 9, датчиков 10 и 11 начальной и конечной влажности теплоносителя, т. е. на входе и выходе из зоны о температур 300-600 С, вычислительного устройства 12, в котором определяется остаточное влагосодержание н фосфоритных окатышах, блока 13 определения прогноэируемого значения концентрации фтора в отходящих газах зоны обжига, блока 14 сравнения прогнозиронанного и заданного значений содержания фтора с усилителем, первый выход которого через блок 15 запрета соединен с задатчиком температуры обжига, второй выход — с принодом

138118 3 пе ремеще ния конвейера, пробоо тбо рника

16 с измерителем водородного показателя (рН) суспенэии, блока 17 сравнения фактической величины рН с оптимальной величиной с усилителем, вы5 ходы которо го соединены с соотве тствующим блоком 18 управления качеством окатышей, выходы которогО соединены с приводом 19 перемещения кон-10 вейера и задатчиком температуры обжига, датчика 20 содержания фтора в отходящих газах из эоны обжига, блока 21 сравнения фактического и заданного содержания фтора с усилителем, выход которого соединен с блоком 1 или 5.

Пусть термообработку осуществляют на обжиговой конвейерной машине

ОК-1 — 18. Расход сырых окатышей уста20 навливают таким образом, чтобы высота слоя на паллете конвейера 1 была бы равна 400 мм. Скорость движения конвейера выбрана 18 паллет/ч с помощью привода 19, далее сырые окатыши поступают в обжиговую машину 2, где они проходят три стадии сушки газообразным теплоносителем, подаваемым через слой окатышей, причем на первой и третьей стадиях — сверху вниз (просос через слой), а на второй стадии — снизу вверх (продув через слой). Скорость фильтрации поддерживается соответственно по стадиям:

0,3-0,5; 1,45-1,55 и 1,3-1,4 м/с, а время пребывания соответственно равно 35

1-2, 13-14 и 3-4 мин, температуру теплоносителя поддерживают на первой стадии 1 80-200, на тре тьей — 200220 С. Температурный режим на отдельных стадиях сушки, в зоне подогрева и обжига поддерживают аналогичным образом. В качестве датчика 3 температуры используют термопару или термометр сопротивления. В блоке 4 сравнения происходит сравнение сигна45 лов, соответствующих фактической температуре и заданной (блоком 5) для контролируемой зоны. В случае отклонения температуры от заданной, т.е. больше (меньше) заданной, сигнал рас-50 согласования с усилителя поступает в блок 6 управления, где формируется сигнал на восстановление нормального режима F или Р,, причем F, — на

1 уме ныне ние те мпе ра туры теплоносителя 55 ипи его расхода (в зависимости от вь бора ре гулирующего воздействия), а

F y — на увеличение температуры теппоносителя или его расхода. Эти сигналы через блок управления расходом или блок 7 соотношения компонентов теплоносителя по ступают на ис полнительные устройства (клапаны, вентили и т.п.).

Зона температур 300-600 С находится в конце зоны сушки и в зоне подогрева (с 2 по 4 вакуум-камеры), В этой зоне осуществляют контроль влаги в окатышах, так как от изменения влаги зависит концентрация соединений фтора в отходящих газах. Для этого в датчиках 1О и 11 измеряют влагосодержание теплоносителя соответственно на входе и вьгходе специ— альной зоны. В вычислительном устройстве 12 определяется остаточная влага в окатышах, для чего в блок поступают также сигналы, пропорциональные расходу теплоносителя, весу окатышей и содержанию в них влаги.В вычислительном устройстве реализуется уравнение:

1 о к,- !» тн

Ост 0 где W — остаточное влагосодержание, Е; ! 㠄— вла го содержание окатышей

«а входе зоны 300-600 С,7.;

dh „=И „„-,1„„ — разность влагосодержания теплоносителя, Z; расход окатышей, т/ч; расход теплоносителя, Н 3 /ч

Пусть после вычисления остаточная влага в окатышах составляет 1,57., тогда в блоке 13, который может быть выполнен в виде дисплея, на котором изображен график зависимости содержания фтора в отходящих газах от остаточной влаги и температуры обжига, определяют прогнозируемое содержание фтора. Возможно выполнение этого блока в виде вычислительного блока, реализующего уравнение, связывающее содержание влаги в окатышах с содержанием фтора в отходящих газах. Для этого в блок 13 поступает сигнал, пропорциональный заданной температуре обжига. Из графика (фиг. 2), исходя из заданной температуры обжига

1180 С, определяют прогнозируемое содержание фтора в отходящих газах при заданной температуре обжига

75 мг/нм3. В блоке сравнения прог1381182 нозируемое значение содержания фтора (75 мг/нм ) сравнивается с заданным значением (40 мг/нм ) и, так как оно больше заданного (4С = 35 мг/нм ), 5 сигнал, пропорциональный этой величине, усиливается усилителем и поступает одновременно в эадатчик температуры обжига F< (снижение заданной температуры обжига до 1160 С), à 10 сигнал Рэ (на уменьшение скорости перемещения конвейера) — на блок 19 и скорость перемещения уменьшается с

18 до 17 паллет/ч, тем самым увеличивая время пребывания фосфоритных ока-15 тышей в зоне температур 300-600 С, так как при некоторых допущениях время пребывания окатышей и выделение фтора в отходящие газы этой зоны связано уравнением вида 20

С = 52, 5 10 мг/нм

После зоны подогрева окатыши перемещают в зону обжига, где поддержива- 25 ется новая заданная температура

1160 С. На выходе из зоны обжига отбирают 0,5 кг окатышей, их измельчают, гидратируют и измеряют рН суспенэии (в блоке 16, например, полу в 30 чили величину рН 8,3). Сигнал, пропорциональный этой величине, сравнивается в блоке 17 с сигналом, пропорциональным оптимальному значению рН

8,0, которое соответствует прочности

180 кг/ок. Так как отклонение от

35 оптимального значения (0,3)рН <(0,5)рН, то усилитель блока сравнения не срабатывает и на его выходе нет сигналов на восстановление отклонения

F, F . Это означает, что качество

40 обожженных окатышей выше нижнего допустимого предела (130 кг/ок) или не превышает 8,5 рН. В случае, если рН суспензии было бы больше 8,5, например 9,0, то на выходе блока 18 управления было бы восстанавливающее воздействие Р1 (на уменьшение скорости перемещения конвейера 1). В том случае, если скорость перемещения паллет не превышает допустимого значения, например 12 паллет/ч, то на выходе блока 18 управления формируется сигнал Ег (на увеличение температуры обжига), который поступает на задатчик температуры обжига.

Если температура обжига ниже 11ЬООС, .на запрещающем входе блока 15 запрета появляется сигнал f 1 (на запрет изменения температуры обжигa), который поступает от датчика температуры обжига. На выходе зоны обжига измеряют фактическое содержание фтора в отходящем газе (блок 20), которое равно 44 мг/нм . В блоке 21 сравнения, пропорциональнЬгй ему, сравнивается с пропорциональным заданному (40 мг/нмз). В результате на входе усилителя блока 21 сравнения сигнал

Е, не появляется, так как зона нечувствительности его равна 4С

+5 мг/нм, т.е. если бы фактическое содержание фтора было больше

45 мг/ггм, сработал бы усилитель блока 21 сравнения и на выходе его появился бы корректирующий сигнал Г на корректировку температуры теплоносителя в зоне сушки или увеличение высоты слоя сырых окатышей (расхода).

Снижение температуры теплоносителя в зоне сушки или увеличение слоя сырых окатышей способствует улавливанию фтора, так как отходящие газы иэ эон обжига и охлаждения, содержащие кислые соединения фосфора (Р О ), фтора (HF и SiF ), серы ($0, S0 ) и углекислый газ, подаются в голову процесса, в зону сушки. Кислые компоненты газа теплоносителя адсорбируются поверхностным щелбчным слоем сырых окатышей и происходит химическое взаимодействие кислых газов с соединениями щелочных и щелочноземельных металлов, в результате чего образуются соединения фосфатов, сульфидов, фторидов и вторичных карбонатов щелочных и щелочноземельных металлов, что способствует повышению устойчивости окатышей от термораэрушений, что позволяет (в случае необходимости) повысить температуру теплоносителя в зоне сушки и сократить время сушки.

Анализ отходящих из зоны сушки газов показал, что содержание фтора в нем стало 22 мг/нм, т.е. меньше

ПДК, поэтому та часть газов, которая выбрасывается в атмосферу, не нуждается в дополнительной очистке.

Осуществление корректирующего воздействия (снижение температуры теплоносителя в зоне сушки) всегда возможно, но при этом увеличивается время пребывания окатышей в этой зоне. Увеличение высоты слоя сырых окатышей возможно только в том случае, если расход их не является предельно до1381182 пустимым, т.е. он зависит от производительности обжигового агрегата. Выбор корректирующего воздействия осуФ о р м у л а и з о б р е т е н и я

Способ управления термообработкой фосфоритных окатышей, включающий перемещение их через зоны сушки, подогрева, обжига и рекуперации обжиговой машины, контроль температуры по зонам, сравнение их с заданным значе— нием и в случае отклонения изменение

25 расхода теплоносителя, контроль ка— чества обожженных окатышей по величине водородного показателя суспенществляется технологом с учетом сло5 жившейся ситуации.

Предлагаемый способ регулирования выделения фтора в процессе термообработки имеет большое практическое значение с точки зрения утилизации вредных соединений серы, фтора и фосфора, выбрасываемых в атмосферу, что сокращает капзатраты ла пылегазоочи— стку. Кроме того, в результате сохранения соединений фтора в окатышах улучшается процесс их упрочнения и процесс электровоэгонки желтого фосфора. зии их, сравнение с оптимальной величиной и в случае отклонения изменение скорости перемещения конвейера обжиговой машины, отличающийся тем, что, с целью снижения содержания фтора в отходящих из зоны обжига

I;lçàõ, дополнительно измеряют влагосодержание теплоносителя на входе и выходе зоны, определяемой заданным температурным интервалом, по величине разности влагосодержания определяют остаточную влагу в окатышах, по предварительно полученной зависимости между нею и содержанием фтора в отходящих газах зоны обжига, с учетом заданной температуры обжига, прогнозируют содержание фтора, сравнивают его с допустимым значением и н случае превышения этого значения увеличивают время пребывания окатышей в зоне термообработки и одновременно уменьшают температуру обжига в пределах допустимых значений, измеряют фактическое содержание фтора в отходящих иэ зоны обжига газах и при превышении допустимого значения уменьшают температуру отходящих газов из зоны сушки путем снижения температуры теплоносителя или увеличения слоя сырых окатышей.

1 381182

f60

zu и %

Заказ 1167/29 Тираж 594 Подписное

ВНИИПИ Государсгвенного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Пр ск t нан, Составитель A. Кальницкий

Редактор l1. Петрова Техред И.Попович Корректор Л.Патай