Способ автоматического регулирова-ния непрерывного процесса выщелачива-ния

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АИ ОРСКОМУ СИИ ЕТЕЛЬСТВУ (n)812715 (61) Дополнительное к авт, свмд-ву р )м. к.з (22) Заявлено 30 . 0 3 . 7 9(21) 27 4 5 9 4 9/22-02

С 01 F 7/04 С 05 В 13/00 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий

Опубликовано 15,0331.бюллетень ИВ 10

Дата опубликования описания 15. 03. 81. (53) УДК 622.775 (088. 8) 1 7":;, р сg

\

И. Г. Гринман, Л. В. Оленина, Л. П. Ни, Ф. Б. Алыков и Б, И. Каршигин . (72) Авторы изобретения »6ВЮ»»

Институт металлургии и обогащения AH Казахской Я. Р— —. (71) Заявитель (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

НЕПРЕРЫВНОГО ПРОЦЕССА ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ

Изобретение относится к переработке глиноземного сырья, а именно к . способам автоматического регулирования процесса выщелачивания в аппаратах непрерывного действия.

Известен способ автоматического регулирования непрерывного процесса выщелачивания, включающий поддержание соотношения расходов боксита и оборотного раствора с коррекцией по каустическому модулю после выщелачивания (1 .

Недостаток известного способа состоит в относительно низкой степени извлечения.

Цель изобретения — повышение степени извлечения путем поддержания скорости выщелачивания в реакторе на оптимальном значении.

Поставленная цель достигается тем, что поддерживают соотношение расходов боксита и оборотного раствора с коррекцией по каустическому модулю после выщелачивания, измеряют плотности исходной пульпы, пульпы на верхнем и нижнем разгрузочных уровнях, среднюю плотность пульпы на вы ходе реактора, определяют текущее значение скорости выщелачивания, и при наличии положительной разности между заданным и текущим значениями скорости выщелачивания увеличнвают расход пульпы с верхнего разгрузочного уровня и уменьшают на ту же величину расход пульпы с нижнего разгрузочного уровня, а при условии, если разность между заданным и текущим значениями скорости выцелачивания отрицательна, расход пульпы с верхнего разгрузочного уровня уменьшают, а с нижнего разгрузочного уровня увеличивают.

В основу для регулирования расходов пульпы с верхнего и нижнего раз15 грузочных уровней по предлагаемому способу положено использование уравнения баланса твердой фазы:

CoP = KQ + C(h)P + С(0)Р (1) 20 где Со, С (h) С (О) — соответственно концентрации твердого в исходной пульпе на верхнем и нижнем разгрузочных уровнях, кг/м8;

Р, Р, Р— соответственно расход исходной пульпы, расходы пульпы с верхнего и нижнего разгрузочных, уровней реактора, м /ч количество твердого в реакто30 ре, кгпв

8127) 8

К вЂ” кинетическая константа растворения, 1/ч, определяемая экспериментально для данного типа сырья; высота реактора.

Причем Q = С V (2) где С вЂ” средняя концентрация твер3 дого в реакторе, кг/м

V — объем реактора, м

3.

К = К С V (3)

К вЂ” средняя скорость растворения твердого, кг/ч;

C(h) Р + С (0) рг

% к р (4) С вЂ” средняя концентрация разгрузки на выходе реактора, кг/м

А

С учетом выражений (2), (3) и (4) уравнение баланса (1) можно записать в виде:

К

Co= — ð+ Cg»

Концентрация твердого по высоте реактора (с механическим перемещением) постоянного сечения определяется фоРмуле (5): -р е

С(2) = C(O) ° е (6) где Ь вЂ” экспоненциальный множитель, равный b = Ы вЂ”;

М

На основании измеряемых значений

С(Ь) и С(0) из уравнения (6) опреде ляется значение экспоненциального множителя в условиях выщелачивания данного реактора и по уравнению (7) вЫчисляется С.

Уравнение для определения скорости выщелачивания (растворения) К имеет вид (из уравнения (5))

К = P (COСр )д), . (8)

Причем объемный расход исходной пульпы P равен сумме объемных расходов пульпы с верхнего и нижнего разгрузочных уровней, исходя иэ условия стабилизации уровня пульпы в реакторе, обусловленной требованиями безаварийной работы оборудования: 2

2 — текущая координата по вертикальной оси реактора; . а(- эмпирический коэффициент;

И - скорость свободного падения частиц, м/чу

М - коэффициент перемешивания, /ч.

Средняя концентрация тверцого в

° реакторе С определяется как отношение

) С(2)62 к высоте реактора Ь: о

Скорость выщелачивания в реакторе поддерживается на оптимальном значении К „, обусловленном тем, что при

К>Коо„ начинают преимущественно растворяться вредные примеси (кремнезем), образующие нерастворимые соединения (гидроалюмосиликат натрия) с.извлекаемым полезным компонентом АРгО, что приводит к его потерям — уменьшению извлечения полезного компонента. Накопление нерастворимых соединений (шламов) в реакторе уменьшает долю твердого с полезным компонентом в реакторе (степень извлечения).

На выходе технологической цепочки степень извлечения полезного компо15 нента не может превышать значения (6): (S:0 )

Е=(1-а ) 8 Р (Ю)

z 03 щ где а — постоянная и для перерабатываемого сырья гидраргиллитового агО, 8t,Оз, 1,7 SgP Н Н О а=1.

Выраженйе (10) определяется содержанием и Эг и АЕгОЗ в боксите.

По этой степени извлечения с помо:;ь:э математического моделирования (7 ) задается оптимальное значение скорости выщелачивания на выходе каждого Н-реактора. Из уравне ия баланса (1), учитывая, что К = к-а, с учетом наиденного из уравнения (8) значения К и измеренных значенн; концентраци, твердого на верхнем и нижнем разгрузочных уровнях С(Ь) и С (9) можно определить расходы на соответствующих разгрузочных уровнях Р и P> P — Р

С. - К вЂ” С(о) °

С (Ь) — С (0)

40 По результатам сравнения задаваемого К и вычисленного по уравнению — on (8) .< определяется прирост 6; того или иного знака.

Приросту К соответствует прирост

45 концентрации 6 С того же знака на соответствующих разгрузочных уровнях, причем 6C=6C(b)=-6C (O) (при о ><1 в даниэл реакторе), а также ((г)

50 .К V

Тогда значение регулирующего расхода разгрузки для достижения значений

К +6;, определяется следующим выра1 ,.<ением:

СоР— (Х+ л К)-Ф(0) + д d) Р)

Р+6Р= (L.(h)+a С) -(С(0) + 6C) откуда с УФетом уравнения (12) получаем выра. кение для прироста регулирующего расхода:

61((Й V ) (.(, ) Cf0) - С (М

812715

11оддержание К на оптимальном значении осуществляется следующим образом: если Д K>Q(K -K ), то следует расход пульпы с верхйего разгрузочного уровня увеличить h Р< >О (т.е.

С(0) > С (b), учитывая рас-.ределение твердого по высоте реактора по уравнению (6), а с ни кнего разгрузочного уровня уменьшить, 21 Р О.

Необходимые для расчетов концентрации твердого в пульпе вычисляются и через измеряемые плотности пульпы по формуле:

С = . (15 ) 15 т У где 1" — измеряемая плотность пульпы; плотность твердой фазы пульт пы (боксита), являющаяся постоянной величиной, 20 плотность жидкой фазы пульпы, определ.<е:лая по содер,канию ДР 0 и а,О (3) .

Объемный расход исходной пульпы Р определяется на основании измеренных 25 значений объемного расхода оборотного раствора Ро, м ч и весового расхода боксита 2<-, т ч по следующей формуле:

30 (16 }

Ру

Р- Р + д

Расход оборотного раствора расчитывается иэ найценной по формуле (9) дозировки и корректируется по значению каустического модуля(<к„)на выходе реакторов.

На фиг. 1 приведена блок-схема системы управления, на )иг. 2 — блоксхема управляющего вычислительного 40 комплекса (УВК} .

Схема содержит датчик 1 расхода боксита, датчик 2 расхода оборотного раствора, регулятор 3 расхода оборотного раствора, датчик 4 плот- 45 ности исходнои пульпы, цепочку реактора 5 для выщелачивания, управляющии вычислительный комплекс,б, датчик 7 плотности и регулятор 9 расхода пульпы с верхнего разгрузочного уровня, дачтик 9 плотности и регулятор 10 расхода пульпы с нижнего разгрузочного уровня, датчик 11 средней плотности пульпы на выходе реактора, концентратомер 12.

УВК содер«ит блоки приведения плот ппотностеи, к концентрациям БПК 1316, подключенных к выходам датчиков плотности 4,7,9 и 11. .Выходы SIIK 14 и 15 подсоединены ко входу блока 17 экспоненциального 40 мно.кителя (БЭМ), выход которого подключен ко входу блока 18 средней концентрации (БСК) . Вход БСК подключен так,ке к выходу 15 БI.К, а выход — к блоку 19 константы растворения (ЛКР) . 65

Входы блока 20 скорости раствор.ния (БСР) подсоединены к выходам 13 и

16 БПК и блока 21 расхода питания (БРП), а выходы — к БЕР и блоку 22 сравнения (БСР) . Вход БС так,ке соединен с выходом блока 23 установки оптимальной скорости растворения, а выход — с блоком 24 расходов разгрузки (БРР). Входы BPP также подключены к выходам BPII, БПК вЂ” 14 и 15, БКР, а выход подсоединен по входу регуляторов 8 и 10 расхода пульпы с верхнего и нижнего разгрузочных уровней.

Входы блока 25 соотношения (БС) подключены к выходам датчиков 1 и

2 расхода боксита и оборотного раствора, концентратомера. 12, а выход— ко входу регулятора 3 расхода оборотного раствора.

Регулирование по предлагаемому способу осущестлвяется следующим образом.

Боксит и оборотныи .раствор через датчики расходов 1 и 2 поступают в цепочку реакторов 5 для выщелачивания (иг. 1}. Датчиками 4,7,9 и 11 (стандартные гамма-плотномеры) измеряются .плотности исходной пульпы "<,, на верхнем и них<нем разгрузочных .. уровнях/() и f (о), средняя плотность ,пульпы на выходе реактора fj выходные сигналы которых поступают на вход управляющего вычислительного комплек:са 6, а именно на вход блоков приведения Б1 К 1-4 (фиг. 2) согласно уравнения (15) .

Сиги .п < = выходов БПК 2 и 3 поступают на вход БЗМ, в котором по уравнению (б ) вычисляется значение в.

Сигнал, соответствующий этому значению, поступает на вход БСК, туда же поступает сигнал с выхода БПК 3.

В БСК по уравнению (7 ) вычисляется значение С, соответствующий ему выходнои сигнал поступает на вход блока HKP. На входы БСР поступают сигналы с выходов БРЦ, БПК 1 и 4. В

БСР по уравйению (3) проводится рас- . чет величины К, соответствующий ей выходной сигнал поступает на вход

БСр и БКР.

В ьКР по уравнению (3) вычисляется значение 8, выходной сигнал которого поступает на вход БРР.

В БСр по результатам сравнения задаваемого с выхода БУ значения K,ä-, u вычисленного значения К вырабатывается сигнал Л К, поступающий на вход БРР. Туда же также гоступает сигнал с выходов БРП, БТ(К 2 и 3.

В БРР по уравнению (14) производится расчет прироста расхода пульпы с верхнего h Р и нижнего hP>=ЬР

1 разгрузочных уровней, сигналы которых поступают на вход соответствующих регуляторов 8 и 10 расходов °

Причем значение прироста прибавляет812715 ся к уже имеющимся значениям расхо дов в виде f 4 Р

Если К(К „, то на входе БРР формируются сигналы на увеличение расхода пульпы с верхнего разгрузочного уровня, и на уменьшение на соответствующую величину расхода пульпы с нижнего разгрузочного уровня (согласно условию стабилизации уровня в реакторе (9). Если К>К „, то на выходе БРР формируются сйгналы на уменьшение с верхнего разгрузочного уровня и на увеличение с нижнего разгрузочного уровня расходов пульпы.

В БС поступают сигналы с выходов датчиков 1 и 2 расхода боксита и 15 оборотного раствора, в которых íà основании этих значений по формуле (9) определяется необходимая дозировка и соответствующий ей расход оборотного раствора Po . Значение Ро 2Q корректируется по измеренному концентратомером 12 значению (к с выхода цепочки реакторов 5 для выщелачивания. Эта величина сравнивается с измеренным датчиком 2 значением Р и преобразуется в прирост расхода оборотного раствора того или иного знака + 4 Р, который прибавляется к уже име:оиемуся значению Р в виде » 4 Р<,.

Пример. Предйоженный способ автоматического .регулирования процесса выщелачивания опробован в гидрометаллургическои цехе алюминиевого завода на бокситах гидраргиллитоmoro типа Фа20, Р 203, 1,7, ЙО2, 3

»» Н О состава, Ъ: Irt О 42,3, Я»02

7, 3, плотность боксита »

2,73 г / см3.

Выщелачивание проводится в цепных реакторах (агитаторах) размером

8х10 м и объемом 500 м при атмос- 40

3 ферном давлении, число реакторов в технолонической цепочики rn-6, температура выщелачивания 105 С.

В головной реактор поступает исходная (сырая) пульпа плотностью

45 -" 2,62 г / см3 (С = 250 кг / м 3} о

Дозировка сырой пульпы 3,2 мЗ / т, расход оборотного раствора P =

252 мз/ ч, а боксита Р, = 78 т / ч.

Вычисленный по уравнению (16) .объемный расход исходной пульпы Р=

=280 и» ч.

Задаваемая максимально возможная степень извлечения полевого компонента для данного сырья =82,7% (10) . Путем математического модели- 55 . роваиия (7) задается максимальная степень извлечения на выходе первого реактора Е =253 (считая производи1 тельность каждого реактора одинаковой 40 o - g»,»s

» о тогда на ог а на основании уравнения балачса (11 выражение для степени извлечения

К перепишется в виде Я = — p no кото0 рому находится задаваемое оптимальное значение К ». = 17750 кг / ч на вывыходе первого реактора.

При осуществлении разгрузки пульпы с нижнего разгрузочного уровня реактора (Р»=О, Р "- 280 м j ч }, вычисляемая по уравнению (8 ) скорость выщелачивания К 16800 кг j ч. Значение

К чаходят на основании вычисленных значений С„= 250 кг / м, Р=230 и / ч

3 - 3 и С = С (О) = 190 кг / и по результа»»х там измерений датчиков 1,2,4 и 11.

Измеренные датчиками 7 и 9 плотности пульпы на верхнем и нижнем разгрузочных уровнях f (Ir) = 2,25 r j см

to=2 35 г / см3(Д» =1,47 r / свл3), а соответствующие ии концентрации

С (I») 170 кг » м3 и C(O)= 190 кг j л3 вычисляют по уравнению (15). По значениям С (О ) и С Ь} вычисляют величины 8=11,2.10 и (6) и C=178 кг j м

-» 3 (7)..При данном К, соответствующем перерабатываемому бокситу и вычисленной С, константа скорости К= 0,19 1 »ч значение которой вычисляют по уравнению (3). Для обеспечения в реакторе оптимальной скорости выщелачивания

Й = 17750 кг / ч, необходимо К уве- о»» т личить на 4 K=950 кг / ч, при этом концентрация твердого на верхнем и нижнем разгрузочном уровне увеличится на4С=С» ", м -10 кг/м согласно уравнению 12) .

Это достигается увеличением расхода с верхнего разгрузочного уровня и уменьшением расхода с нижнего разгрузочного, уровня на величину h Р (1 »): Р 950+ О 28О . 8 з

l И

Таким образом, поддержание К на оптимальном значении осуществляется следующим образом.

Для увеличения К на величину

hK=950 кг / ч следует расход пульпы с верхнего разгрузочного уровня увеличить на 188 м3 / ч, а расход с нижнего разгрузочного уровня уменьшить на ту же величину. Яричем соответствующие раСходы разгрузки равны: P =$88 м pz и Р =92 мз/ ч, вмес— то P = 0 и Р = 280 м /ч при загрузке

»

» только c íèæíåro уровня, т.е. К м-. соответствующая задаваемой максимальной степени извлечения, достигается при преимущественной разгрузке с верхнего уровня реактора.

Применение предложенного способа позволяет увеличить степень извлечения на 1%.

Формула изобретения

Способ автоматического регулиро-: вания непрерывного процесса выщелас»

812715

10 !

2 чивания, включающий поддержание соотношения расходов боксита и оборотного раствора с коррекцией по каустическому .модулю после выщелачивания,отличающийсятем, что, с целью повЫшения степени извлечения путем поддержания скорости выщелачивания в реакторе на оптималь- . ном значении, измеряют плотности исходной пульпы, пульпы на верхнем и нижнем разгрузочных уровнях, среднюю плотность пульпы на выходе реактора, определяют текущее эналение скорости выщелачивания, и при наличии положительной разности между заданным и текущим значениями скорости выщелачивания увеличивают расход пульпы с верхнего разгрузочного уровня и уменьшают на ту же величину расход пульпы с нижнего разгрузоч-. ного уровня, а при условии, если разность между заданным и текущим значениями скорости выщелачивания отрицательна, расход пульпы с верхнего разгрузочного уровня уменьшают, а с нижнего разгрузочного уровня увеличивают.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское сВидетельство СССР

М 537028, кл. С 01 F 07/04, 1974.

81271.5

Составитель A. Абросимов

Техред С.Мигунова Корректор " 1 выдк<ая

Редактор С. Лыжова

Заказ 672/26 Тираж 505 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4