Способ управления приготовлением двухкомпонентной бокситовой спекательной шихты

 

института "Цветметавтоматика" (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРИГОТОВЛЕНИЕМ

ДВУХКОИПОНЕНТНОЙ БОКСИТОВОЙ

СПЕКАТЕЛЬНОЙ йИХТЫ

Изобретение относится к цветной . металлургии и может быть использовано для управления процессом приготовления двухкомпонентной бокситовой спекательной шихты при производстве глинозема методом спекания. 5

Известен способ управления приготовлением двухкомпонентной бокситовой спекательной шихты из боксита и соды в группе параллельно работающих мельниц, включающии измерение и ста1О билизацию потока содового раствора 113.

Недостаток способа — относительно низкая точность стабилизации вещественного состава шихты на выходе из мельниц. . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемой цели является способ управления приготовлением двухкомпонентной бокситовой спекательной шихты, включающий измерение плотности приготовленной из насыщенного и разбавленного растворов соды содовой пульпы перед

2 мокрым размолом с бокситом, измерение плотности полученной шихты после помола и классификации, при этом вычисляют текущее значение расхода боксита и при отклонении его от заданного изменяют поток боксита на приготовлении шихты (2 ).

Недостаток известного способа за" ключается в том, что он предусматрива" ет лишь одно управляющее воздействиеизменение расхода боксита и может стабилизироваться лишь один технологический параметр шихты, например каустическое отношение, но поскольку качество содобокситовой спекательной шихты оценивают по двум показателям, каустическому отношению и влажности, такой способ не позволяет получить достаточно высокий выход кондицион" ной пихты.

Целью изобретения является улучшение качества шихты.

Поставленная цель достигается способом управления приготовлением двух3 983 4 как последняя является основным компонентом. Помимо этого плотность содовой пульпы определяет ее влажность.

Следовательно изменение плотности со"

J довой пульпы приводит к изменению соотношения в ней общей щелочи и воды.

Таким образом, появляется воэможность совокупной стабилизации каустического отношения шихты и ее влаж!

О ности одновременным изменением расхода содовой пульпы и ее плотности.

Периодическая корректировка заданий по текущим значениям каустического отношения и влажности позволяет ском" 5 йенсировать неконтролируемые возмущающие воздействия.

Зависимость между содержанием общей щелочи и плотностью содовой пульпы описывается уравнениями

20 Сн = А1 g+ Ap (1)

+ 1 ю (2)

Зс где С - содержание общей щелочи в пульпе в пересчете на Ма О, кг/м

- влажность содовой пульпы,4; устического отношения и влажности шиха, Ь.A о и А - постоянные коэфшициенты, характеризующие статистическую связь параметров (для содовой пульпы А 1 ——

= 0,98, A0= -1,18, а =

= 150,8, Ъ = 4б,49

На фиг. 1 показана графическая

35 зависимость плотности содовой пульпы от содержания общей щелочи в содовой пульпе; на фиг. 2 — зависимость влажности шихты от расчетной влажности; на Фиг. 3 — блок-схема системы авто40 матического управления процессом приготовления содокарбокситовой шихты для спекания.

График зависимости плотности от содержания общей щелочи (фиг. 1).

45 Среднеквадратическое отклонение от линии регрессии при этом равно

+15 кг/м3

050

А1+ +

А3 А4 ш ñ влажность шихты, 3; плотность шихты, т/м (3) 55 где ИшМ ш

А2. ° A3 компонентной бокситовой спекательной пихты, включающим измерение плотности приготовленной иэ насыщенного и разбавленного растворов соды содовой пульпы перед мокрым размолом с бокситом, измерение плотности полученной шихти после. размола и классификации, при этом определяют заданные значения плотностей содовой пульпы и шихты по заданным значениям каустического отношения и влажности шихты, сравнивают их с измеренными величинами плотностей и при отклонении измеренной плотности содовой пульпы от заданной изменяют соотношение потоков насыщенного и разбавленного потоков соды, причем для увеличения плотности поток насыщенного раствора соды увеличива" ют, а поток разбавленного раствора соды уменьшают, и наоборот, а при отклонении измеренной плотности шихты от заданной изменяют общий поток содовой пульпы на размол, причем для уменьшения плотности шихты поток содовой пульпы увеличивают, и наоборот.

Периодически измеряют значения каты., сравнивают их с заданными величинами и при отклонении измеренного каустического отношения от заданного изменяют значение плотности содовой пульпы, причем если измеренное каустическое отношение больше заданного, заданное значение плотности содовой пульпы уменьшают, и наоборот, а при отклонении измеренной влажности шихты от заданной изменяют заданное значение плотности шихты, причем если из-. меренная влажность больше заданной, заданное значение плотности шихты увеличивают, и наоборот.

Кондиционность содобокситовой спекательной шихты определяется соответствием ее каустического отношения и влажности заданным значениям. Каусти" ческое отношение шихты определяется молярным отношением общей щелочи в ней к суммарному содержанию алюминия, железа, кремния и серы s пересчете на их окислы. Содовая пульпа является единственным источником общей щелочи в шихте. Кроме того с содовой пульпой в шихту поступает основная масса воды. Изменение расхода содовой пульпы приводит к изменению ввода общей щелочи в шихту. Однако при этом изменяется и ввод влаги. Плотность содовой пульпы достаточно точно характеризует содержание .в ней общей щелочи, так

Исследованиями установлена эависи50 мость между влажностью спекательной шихты и комплексным параметром, в который входят измеренные значения плотности шихты и содовой пульпы

5 983050 6 и Л1 - постоянные коэффициенты, ха- Преобразовав уравнения (6) с учерактеризующие статистическую том зависимости связь параметров (для спека- G = O, у (7) тельной широты Ар = -66,87; находят

А = 144,1; А2 = 32,0). 5

05 Хш с (8)

Gc 1 6в а

График зависимости влажности шихты (фиг. 2 J. Среднеквадратическое отклонение от линии регрессии составляет й.1,844. где д - плотность влажного бокси"

Используя зависимость 4в= Ъ(1 "ъ) "6 ° (9) Используя информацию о величине потоков и составе боксита и содовой пульпы, поступающих на приготовление спекательной шихты, можно записать уравнение 5 где )ГЪ - плотность сухого боксита,,/„, 3 и решая совместно уравнения (1), (8), (9) получают выражение 0 дс с

Я =к., (4)

@ — (1-%- )„+ А . с (10) где 6, и 1 С

- расходы влажного боксита и содовой пульпы для приготовления шихты, со.ответственно т/ч и 25 м /ч; влажность боксита, кг/

/кг; каустификационная способность боксита, кг/кг;.р (6) = 0б+ Ос

ОЪ+ 0с

35 где СА,С,Ск и С - содержание соответственно А1203, Fe203, S102 и

Юз в боксите, 3;

А - -постоянный коэффи" 4в циент, определяемый средним содержанием А120 в со3 довой пульпе;

К - каустическое от45 ношение шихты, кг/кг.

Для содобокситовой шихты справедСО пиво уравнение где G u Q — расходы соответственно содовой пульпы,. т/ч и влажного боксита, м /ч.

Совокупность уравнений (10 ) и (3) представляет. собой математическую модель процесса приготовления содобокситовой спекательной шихты. При ис- пользовании этой, модели для управления процессом плотности содовой пульпы и шихты служат управляемыми входными параметрами. Остальные члены уравнений математической модели неуправляемые изменяющиеся входные па" раметры (у,1)Ъ), постоянные коэффициенты (А, Ар, А.1-А,1) и выходные параметры (K, И, ), определяющие качество спекательной шихты.

Способ осуществляют следующим образом.

Расход боксита в мельницы мокрого размола стабилизируют.на уровне, оп". редепяемом заданной производственной программой. Общий поток содовой пуль,пы в процесс готовят смешением насыщенной и разбавленной соды. Насыщенная содовая пульпа имеет плотность выше максимально необходимой для ведения процесса. Разбавленная содовая пульпа имеет плотность ниже минимапьно необходимой дпя ведения процесса.

По заданным каустическому отношению и влажности шихты, используя информацию о среднем составе боксита и

его влажности, используя совЬкупность уравнений (3 ) и (10 ), определяют заданные значения плотности содовой

° «7 9830 пульпы на вводе в процесс и шихты на выходе размола и классификации. Измеряют текущие значения плотности содовой пульпы и шихты, сравнивают их с рассчитанными заданиями и при от-5 клонении измеренной плотности содовой пульпы от заданной изменяют соотношение насыщенной и разбавленной со ды, а при отклонении измеренной плотности шихты от заданной изменяют об- 0 щий поток содовой пульпы и процесс.

Параллельно с управлением составом йихты по входным параметрам периодически определяют текущее значение каустического отношения и влажности шихты поеле размола и классификации по химанализу или экспрессанализу, и при отклонении измеренных значений от заданных, корректируют заданные значения плотности содовой пульпы 20 и шихты.

БлсВ-схема системы автоматического управления процессом приготовления содобокситовой шихты для спекания содержит мельницу 1 мокрого размола, 25 в которую подают боксит через регулирующую заслонку 2. Потоки насыщенной и разбавленной соды через механичес- . ки сочлененные регулирующие заслонки 3 и 4 подают в смеситель 5 и после 30 смешения, в виде содовой пульпы, через регулирующую заслонку 6 подают в мельницу 1, Содобокситовую шихту, после классификации по крупности направляют на спекание. Расход боксита определяют измерителем 8. Сигналы измерителя 8 и задатчика 9 поступают на вход регулятора 10, который. вырабатывает и передает воздействие на регулирующую заслонку, стабилизирующее заданный расход боксита. Плотность содовой пульпы и шихты измеряют плотномерами 11 и 12 соответственно. Состав шихты определяют анализатором 13. Информация о составе шихты,45 среднем составе боксита и задания по каустическому отношению и влажности поступает на вход вычислительного устройства 14, в котором производят расчет заданий плотности содовой пуль 50 пы и шихты. Текущие значения плотности содовой пульпы и шихты, а также задания, расчитанные вычислительным устройством, подают, на вход регуляторов 15 и 16 соответственно. Регулятор 15 вырабатывает и передает воздействие на сочлененные регулирующие заслонки 3 и 4, стабилизирующее заданную плотность содовой пульпы из50 8 т менением соотношения потоков насыщенной и разбавленной соды на входе смесителя 5. Регулятор 16 вырабатывает и передает воздействие на регулирующую заслонку 6, стабилизирующее заданную плотность шихты изменением по,тока содовой пульпы в процесс.

Пример. Для спекания используют боксит Южно-Уральского бокситового рудника, характеризующегося следующими усредненными показателями у = 0,46 отн.ед.; Фб = 34 или

0,03 отн.ед; у = 3,2 т/м . Содержание

А1 0З в содовой пульпе, поступающей на переработку, в среднем составляет

СА = 0,03-0,04 т/м .

Коэфпициент А определяет молярное содержание А1 0 > введенное в шихту содовой пульпой, выраженное в молярных .долях относительно Na<0

A = —..62

Сре

102

102 и 62 - молекулярные веса соответственно А1 0 и Na>0. Принимаем A =

= 0,02 отн.ед.

После подстановки приведенных постоянных коэффициентов и условно-постоянных значений у., Ф, у, А уравнения (3) и (10) принимают вид

Щ Е е О,бб81 (ОтЕ,ЕД}; (12)

< 444 032

Хш Тс (отн.вд) . (43) в - 0;

- 0,4462+ 0,02

3, 434

Каждому сочетанию конкретных значений и -ш соответствует определенное сочетание,К и Щ„,(табл. 1, составленная на основании совместного решения уравнений 12 и 13).

Состав шихты регламентируется следующими показателями

К з = 1,006 0,03) отн.ед. и (3 1)

Щ„= 32 (+ 2)/ или 0,32(0,02) отн.ед. где К и Ж ш - заданные значения со3 ответственно каустического отношения и влажности шихты.

Заданные величины по (14) обеспечивает лишь стабилизация следующих значений плотностей с = 1,549 т/мЗ. д,„= 1,8425 т/м 3 при соответствии технологического режима принятым усредненным показателям.

983050 l0 ового баланса смеше- для уменьшения плотнос™ шихты до за"

Исходя из массового аланса смешения потоков дания при постоянном расходе боксита

0 y y О (p 4- О ) у ; необходимо увеличить расход содовой пульпы. При этом он равен

-н н+ - Рб = -н

1,8425 (-..*н „пf> (р 3 н -3c

1 а =80.

40 т/м 1,520 т/мз 1,950

К, отн.ед 0,58 N,oTH.åä 0,28

1,520 1,549 1а58 1е549 1,549

1,8425 1,8425 1,8425 1,780 1,880

0,84 1,00

0,32 0,32

1,21 1,31 0,86

0,31 0,347 0,30 где О „ и О - расход соответственно насыщенной и разбавлен- . ной содовой пульпы, м /ч; и уР - плотность соответствен" дн но насыщенной и разбавленной содовой пульпы, т/из. 15

Задаются значения 4и плотности насыщенной и разбавленной содовой пульпы з и= 1,65 т/м; gР= 1 40 т/м

При этом уравнение (15) принимает . 2 вид (отн.ед) . (16)

Ор " 5 rc, Для изменения плотности содовой пульпы у изменяют соотношение расходов насыщенной и разбавленной пульпы 0H/Î р, сохраняя стабильным суммар-. ный расход соды Q, = О к + О

100 мэ/ч. Результаты операции, расзо читанные на основании уравнения (16), приведены в табл. 2.

Отклонение плотности шихты от заданной представлено вариантом 6 в табл. I Решая совместно уравнения (8 . и (9), подставляя

5 = 0 03 у = 3 2; ассе 1,549; ш -- 1,88 и задаваясь расходом боксита

Gp = 80 т/ч, получают

1 LI (1-Ф/ )+% с - ; (11)

Э щ М с. м 88 45 ц = Во- Эд (4- а,аЗ)+О,ОЗ вЂ” 06,ЬЕ „з/, 1,88 — 1,5 Ф9 — 112,05 м /ч.

Соответственно, при фактической плотности шихты ниже заданной для увеличения плотности необходимо уменьшить расход содовой пульпы.

Если фактически измеренная влажность шихты больше заданной, увеличивают ее плотность.При этом влажность шихты уменьшается (варианты 3 и 5 табл. 1). Если фактически измерен-ная влажность меньше заданной, плотность шихты уменьшают, увеличивая ее влажность (варианты 3 и 6 табл. 1).

Корректировку завышенного по отношению к заданию фактически измеренного каустического отношения шихты произ" водят уменьшением flJloTHocTH содовой пульпы (варианты 3 и 4 ). Если практически измеренное каустическое отношение меньше задания, плотность содо-. вой пульпы увеличивают (варианты 3 и 2).

Предлагаемый способ позволяет получать с потока без использования корректирующих емкостей шихту с точностью по каустическому отношению

0,08 т/т, по влажности 2,54, среднеквадратические отклонения при -стабилизации расчетных значений плотности содовой пульпы и шихты по каустическому отношению и влажности шихты .+0,06 т/т и + 1,91 соответственно, погрешность системы управления + 0,02 т/

/т и + 0,63 соответственно.

Экойомический эффект от реализа-! ции способа за счет повышения производительности и уменьшения потерь соды и боксита составит 100 тыс.руб. на 100 тыс, т глинозема.

Таблица 1

983050

Таблица 2

Вариант 1 2

6 7!

Ян, м /ч 48,00 52,00 55,99 59,60 63 99 68,00 72,00 ар, мЗ/ч 52,00 48,00 44,01 40,40 36,01 32,00 28,00

Ян/Qp 0 923 1,083 1,272 1,475 1,777 2, 126 2,571 т/м 1,52 1,53 1,54

1 549 1 56 1,57 1,58

Формула изобретения

1. Способ управления приготовлением двухкомпонентной бокситовой спекательной шихты, включающий измерение, плотности приготовленной из насыщенного и разбавленного растворов соды содовой пульпы перед мокрым размолом с бокситом, измерение плотности полученной шихты после размола и классификации, о т л и ч а ю щ и,й с я

25 тем, что, с целью улучшения качества шихты, определяют заданные значения . плотностей содовой пульпы и шихты по заданным значениям каустического отношения и влажности шихты, сравнивают их с измеренными величинами плотностей и при отклонении измеренной пЛотности содовой пульпы от заданной изменяют соотношение потоков насыщенного и разбавленного потоков соды, при- 35 чем для увеличения плотности поток насыщенного раствора соды увеличива.ют, а поток разбавленного раствора соды уменьшают, и наоборот, а при отклонении измеренной плотности шихты 4в от заданной изменяют общий поток со довой пульпы на размол, причем для уменьшения плотности шихты поток содовой пульпы увеличивают и наоборот.

2. Способ по и. 1, о т л и ч à юшийся тем, что йериодически измеряют значения каустического отношения и влажности шихты, сравнивают их с заданными величинами и при отклоне-,, нии измеренного каустического отношения от заданного изменяют заданное значение плотности содовой пульпы, причем если измеренное каустическое отношение больше заданного, заданное значение плотности содовой пульпы уменьшают, и наоборот, а при отклонении измеренной влажности шихты от заданно" изменяют заданное значение плотности шихты, причем если измеренная влажность больше заданной,:заданное значение плотности шихты увеличивают, и наоборот.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Производство глинозема. Справочник металлурга по цветным металлам. N., "Металлургия", 1970, с. 304.

2. Авторское свидетельство СССР

N 770155, кл. C 01 F 7/38, 1978.

983050 жую

Ладана каустического

Om uu .УаРаюе

&аююсти жикюю феей юмами

&mneme

Заказ 9823/26 ти аж 509 Подписное

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