Способ управления процессом термообработки фосфатного материала

 

Изобретение касается управления технологическими проессами подготовки фосфатного сырья для электротермического производства фосфора, может быть использовано в химической промышленности и позволяет повысить механическую прочность обожженных окатышей. Способ предусматривает измерение интенсивности дифракционных полос α - кварца исходного и термообработанного материалов и ортосиликата кальция термообработанного материала, вычисление отношения интенсивностей дифракционных полос α - кварца термообработанного и исходного материалов и регулирование расхода топлива в зависимости от этого отношения, вычисление отношения интенсивности дифракционных полос α - кварца к сумме интенсивностей дифракционных полос α - кварца и ортосиликата кальция термообработанного материала и регулирование скорости перемещения материала и/или расхода термообрабатываемого материала в зависимости от этого отношения. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

7 А1 (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

rlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ П(НТ СССР (21) 4433143/23-26 (22) 30.05.88 (46) 23.07.90. Бюл. И - 27 (71) Волжский филиал Ленинградского государственного научно-исследовательского и проектного института основной химической промьппленности и Ленинградский технологический институт им. Ленсовета (72) .Э,Э,Шпайзер, А.Э,Шпайзер, И,Б,Гавриленко и Е.И,Плеханов (53) 66.012-52(088.8) (56) Федоровский Н,В. и др, Автоматизация фабрик окускования железных руд и концентратов. — М.: Металлургия, 1986, с, 206.

Авторское свидетельство СССР

К 1258814, кл. С Ol В 25/02, 1982. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

ТЕРМООБРАБОТКИ ФОСФАТНОГО МАТЕРИАЛА (57) Изобретение касается управления технологическими процессами подготовки фосфатного сырья для электроИзобретение относится к управлению технологическими процессами подготовки фосфатного сырья для электротермического производства фосфора и может быть использовано в химической промышленности.

Цель изобретения - повышение механической прочности обожкенных окатьппей за счет увеличения точности и надежности управления процессом термообработки, На.фиг,! представлена принципиальная схема управления процессом термообработки; на фиг,2 - зависимость (51)5 С 01 25 01 G 05 1) 27i00

2 термического производства фосфора, может быть использовано в химической промышленности и позволяет повысить механическую прочность обожженных окатьппей, Способ предусматривает измерение интенсивности дифракционных полос <6 -кварца исходного и термообработанного материалов и ортосиликата кальция термообработанного материала, вычисление отношения интенсивностей дифракционных полос Ы-кварца термообработаиного и исходного материалов и регулирование расхода топлива в зависимости от этого отношения, вычисление отношения интенсивности дифракционных полос о(-кварца к сумме интенсивностей дифракционных по-. лосс6-кварца и ортосиликата кальция термообработанного материала и регулирование скорости перемещения материала и/или расхода термообрабатываемого материала в зависимости от этого отношения, 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1 табл. прочности обожженных окатьппей от рентгеноструктурного показателя; на фиг.3 - зависимость прочности агло мерата от рентгеноструктурного показателя; на фиг.4 - зависимость прочности окускованного фосфатного материала от рентгеноструктурного показателя °

Схема управления (фиг,l) содержит барабан-окомкователь 1, бункер 2 аглошихты, агломерационную машину 3, пробоотборники 4, рентгеноспектрометр 5, преобразователи 6, блок 7 сравнения, блоки 8 управления, блоки

1579897

9 управления, блоки 10 сравнения и регулятор 11 обратной связи, Способ осуществляют следующим образом, Агломерационная шихта подается в барабан-окомкователь 1, окомкованная шихта - в бункер 2 аглошихты и укладывается на колосниковую решетку агломерационной машины 3. По окончании термообработки отбирается проба обожженного продукта (f<) пробоот борником 4, подается на рентгеноспектр метр 5, одновременно отбирает ся проба сырого фосфорита (f ) и анализируется там же, Определяют интенсивность дифракционных полос п,-кварца й/и 3,34 исЪ.ЗФ ходного I д „ и термообработанного

,34

I материалов и интенсивность дифракционных полос Ф-кварца d/n 4,25 и суммы интенсивности полос П(,-кварца и ортосиликата кальция Ca

3,34-3,38 термообработанного материала (I + Е " ) в диапазоне ъ..ъ8 углов 8 = 10-14

По полученным рентгеноструктурным показателям определяют отношение интенсивности полос об-кварца в термообработанном образце к интенсивности тех же полос исходного сырья

g,34 (в дальнейшем обозначаем Х )

,Ъ4 1

Е иск и отношение интенсивностейп6-кварца к сумме интенсивностейо -кварца и

4,28

Са Si0 †††-"- (в дальнейшем обо4 М ЗЬ8

I +Х зна 1аем Е 2)

Для каждого образца окатышей и агломерата определяем прочность.на, удар, истирание в барабане и для окатышей — предел прочности при сжа-, ии. Экспериментальные данные приведены в таблице, по которым установ лены зависимости прочностных свойств окускованного материала от рентгеноструктурных параметров, С уменьшением рентгеноструктурного показателя (фиг.2 и 3) до 0,4 прочность окатьппей увеличивается с дальнейшим увеличением, прочность на истирание несколько снижается, Такая зависимость объясняется тем, .что при температурах выше 12ООК

М,-кварц, входящий в состав фосфатных руд до 30, плавится и при ох лаждении переходит в основном в стеклофаэу, которая рентгеноаморфна, При более высоких температурах образуется больше .расплава, при охлаждении больше образуется стекла, а это нежелательно, так как оно более хрупкое и большое количество стеклофазы снижает прочность термообработанного фосфатного материала, особенно на истирание. Рентгеноструктурный показатель I иллюстрирует фазовый rocTaa термообработанного фосфатного материала, по нему устанавливается температурный режим и окончание процесса спекания. Оптимальное значение показателя I, 0,4-0,6. В этом диапазоне предел прочности окатышей при сжатии можно представить выражением:

6с„(= 3,5 (1 - I, ), кН/ок., прочность агломерата по выходу класса + 5 мм б=90-50Е,, .

Кроме жидкофазного спекания, в упрочнении окатьппей агломерата участ25 вуют твердофаэные реакции. Фосфатное сырье в св,зем химсоставе содержит оксид кальция. который, вступая во взаимодействие с оксидом кремния, в твердой фазе образует силикаты каль30

Зависимость прочности окускованного фосфатного сырья от рентгено» структурного показателя I представленная на фиг.3, характеризует степень образованияортосиликата каль«

35 „я

2сао + Si02 Сагях04 ° которая пропорционально связана с прочностью термообработанного материала, Оптимальное, значение показа-, теля Iп 0,18 - 0,24 °

Прочность агломерата зависит от условий спекания (лабораторные и промышленные), вида топлива и др,, но в каждом отдельном случае она гро порциональна рентгеноструктурному параметру Е и для промышленного аг-. ломерата прочность на удар можно представить выражением

G 134-333,3 I для фосфоритных окатышей прочность на удар - выражением

152 " 316,6 Ige

Сигнал I< c рентгеноспектрометра, 5 поступает в преобразователь 6, где

55 он преобразуется в электрический сигнал U u далее подается в блок 7 сравнения, в который подается также заданный сигнал I, А 0,4-0,6 ° При

5 15 увеличении значения I блок 8 управления увеличивает расход топлива (коксовой мелочи при агломерации или газа при обжиге окатышей) и при уменьшении I< относительно заданного уменьшают расход топлива, Сигнал I< с рентгеноспектрометра 5 поступает в другой преобразователь

6„ где он преобразуется в -электрический сигнал U и далее подается в . блок 7 сравнения, в который подается также заданный сигнал ? „= 0,180,24. При увеличении значения Х, относительно заданного "-начения уменьшают скорость перемещения материала и/или расход термообрабатываемого материала (высоту загрузки материала на колосниковую решетку).

Пример 1, Подготовленную шихту загружают на колосниковую решетку, термообрабатывают, по окончанию термообработки отбирают пробу исходного и термообработанного материала, анализируют их на рентгенаспектрометре, сигнал интенсивностч подают в преобраэовател 6, где он преобразуется в электрический пропорционально I = U ; I = U и подается в блок 7 сравнения. При использовайии установки "Дрон-УИ" с ЗВМ

"Искра", математические операиии проводят на ЭВМ и дополнительно вводят

ЦАП, Если сигнал I, не выходит из заданного интервала (0,4-0,6), а сигнал ? — из интервала (0,18-0,24), то на выходе блоков 7 сравнения сигналов не образуется, и если устройство находится в установившемся режиме, в блоках управления не формируются сигналы управления.

Пример 2, Подготовку, термообработку, снятие спектров и их обработку проводят аналогично примеру 1. Если I, р 0 6, а Iz = 0,18О, 24, следовательно, в спекаемом слое не достаточно тепла для формирования структуры материала, то в блоке 7 сравнения появляется сигнал

Ul, через блок 8 управления подается в регулятор 9, который увеличивает подачу топлива, одновременно по каналу обратной связи подается сигнал на корректировку скорости перемещения и/или расхода материала, Пример 3. Аналогично примеру l. Если I < = 0,4-0,6, а I ) 0,24, следовательно, прочность стекаемого материала ниже оптимальной, в блоке

79897 6

7 сравнения появляется сигнал Uz,и через блок 8 управления подаются на регуляторы 9 сигналы, которые изменяют скорость перемещения и/или расход термообрабатываемого материала, Предлагаемый способ является универсальным и может быть использован как для агломерации, так и для обжига окатышей. Точность и надежность управления процессом термообработки достигается за счет регулирования по двум параметрам, характеризующим окончание процесса термообработки: структуре и прочности термообрабатываемого материала, Формула и з о б р е т е н и я

Я: 1, Способ управления процессом термообработки фосфатного материала, включающий регулирование расхода термообрабатываемого материала, расхода топлива на термообработку и

25 скорости перемещения материала в процессе термообработки в зависимости от механической прочности термообработанного материала, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью

3Q повышения механической прочности обожженных окатышей эа счет увеличения точности и надежности управления процессом термообработки, дополнительно проводят рентгеноспектральный анализ исходного и термообработанного материала, измеряют интенсив ность дифракционных.полос ь -кварца исходного и термообработанного материала и ортосиликата кальция термос обработанного материала, вычисляют отношение интенсивностей дифракционных полосЫ -кварца термообработанного и исходного материалов, по которому определяют текущее значение степе ни завершения процесса термообработки, вычисляют отношение интенсивности дифракционных полос Ь!-кварца к сумеее интенсивностей дифракционных полосс кварца и ортосиликата каль$p ция термообработанного материала, по которому определяют текущее значение прочности термообработанного материа-ла, сравнивают текущее значение степени завершения процесса термообработки с заданным значением и при увеличении или снижении текущего значения степени завершения процесса тер" мообработки относительно заданного значения соответственно увеличивают

1579897

2, Способ по п.l, о т л и ч а ю— шийся тем, ч*о вычисленное отно шение интенсивностей дифракционных полосф -кварца термообработанного и исходного материалов поддерживают на уровне 0,4-0,6, а отношение интенсив,ности дифракциоиных полос -кварца к сумме интенсивностей дифракционных полосЫ-кварца и ортосиликата кальция термообработанного материала составляет 0,18-0,24. или уменьшают расход топлива на термообработку, сравнивают текущее значение прочности термообработанного материала с заданным значением и при увеличении или снижении текущего значения прочности термообработанного материала относительно заданного значения соответственно уменьшают или увеличивают скорость перемещения материала и/или расхода термообрабатываемого материала, Т-обраба материал

0,88 0,267

52,8

Окатыши

Кремнистый фосфорит

40,0

92

144

49

5l

182

275

Окатыши .

Карбонатный фосфорит

Агломерат лабораторный на п/к ПКИ

Агломерат лабораторный на п/к ПККС

Агломерат с агломашины

АКИ312 О, 81

0 64

0,49

0,39 .

0,90

0,76

0,66

0 57

0,40

0,31

0,31

0,40

0,59

0,74

0,8

0,38

0 52

0,58

0,68

0,84

0,39

0,46

0 51

0 54

0,62

0,82

0,242

0,216

0,196

0,184

0,262

0,238

0,220

0,196

0,188

0,181

0,168

0,180

0,200 .

O,221

0,248

0,190

0,194

Оь200

0,224

0,263

0,188

0,196

0,211

0,220

0,242

0,256

74,5

58,4

93,1

94,2

68,0

86,8

87,0

91,5

94,0

95,0

74,5

73,0

69,8

68,5

66,4

66,4

66,0

63,2

61,5

58,6

70,8

68,1

66,8

57 0

53,6

51,2 .

21 0

10,5

6,8

5,1.

28,0

14,1

11,4

8,1

5 8

5,0

12,6

9,5

10,2

12,1

14,5

12,3

9,2

)2,0!

4,3

15,4

10 4

9,6

10,2

11,0

12,0

14,0

157989

1579897 ю о>

Составитель Г,Огаджанов

Редактор Н,Яцола Техред Й.Моргентал . Корректор С.Черни

Заказ 1990 Тираж 412 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СЧСР

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

И

25 о

« ,а о Яд

Ч у

М

so

« е Ф о> - m ь

М ад

1 о

9ю ,Ъ к .а ь