СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АГИТАЦИОННЫМ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕМ ГЛИНОЗЕМСОДЕРЖАЩЕГО СПЕКА Российский патент 1997 года по МПК C01F7/06 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к управлению процессом получения алюминиевого раствора из алюмосодержащего спека при производстве глинозема из нефелина по безотходной технологии.

Наиболее близким к предлагаемому является способ управления агитационным выщелачиванием глиноземсодержащего спека, включающий подачу промводы и содощелочного раствора в заданных соотношениях к расходу спека, измерение и стабилизацию плотности пульпы после выщелачивания изменением соотношения расходов реагентов.

Недостатком этого способа является то, что выщелачивание в мельнице спека оборотным раствором производят при высоком модуле оборотного раствора, что приводит к повышению потерь при выщелачивании.

Из современного состояния техники явным образом не следует предлагаемый способ, следовательно предложение имеет изобретательский уровень.

Целью изобретения является создание способа управления, обеспечивающего повышение коэффициента извлечения полезных компонентов из спека при заданных значениях плотности пульпы после выщелачивания и соотношениях расходов промводы и содощелочного раствора.

Цель достигается тем, что в способе управления агитационным выщелачиванием глиноземсодержащего спека, включающем подачу промводы и содощелочного раствора в заданных соотношениях к расходу спека для его выщелачивания, измерение и стабилизацию плотности пульпы после выщелачивания изменением соотношений расходов промводы, содощелочного раствора и спека, промводу подают наливом вместе со спеком, а содощелочной раствор через конус распыла с установленным при его вершине углом, измеряют плотность жидкой фазы пульпы после выщелачивания и, если производная от разности плотностей пульпы и ее жидкой фазы больше установленного предела, то изменяют установленный угол при вершине конуса распыла до тех пор, пока плотность жидкой фазы при заданной плотности не станет максимальной.

Таким образом, на первой стадии выщелачивание спека производят промводой при низких значениях каустического модуля и сравнительно невысоком содержании оксида алюминия (менее 90 г/л), что приводит к росту коэффициента извлечения полезных компонентов на 3-4% Поскольку промежуток времени этого этапа невелик, то разложения алюминатного раствора не происходит. Во второй половине мельницы выщелачивания производят смесью промводы и содощелочного раствора, по своему составу аналогичной оборотному раствору, которым обычно выщелачивают спек так, чтобы каустический модуль жидкой фазы полученной пульпы был в пределах 1,41-1,45. Довыщелачивание размолотого спека производят при увеличенном до 15-20 г/л количестве карбонатной щелочи, поставляемой содощелочным раствором, что также приводит к увеличению коэффициента извлечения на 0,5-1,0% за счет уменьшения вторичных потерь. Каустический модуль пульпы после выщелачивания поддерживают подачей промводы и содощелочного раствора в заданных соотношениях к расходу спека. При этом одновременно обеспечивается и заданная плотность пульпы после выщелачивания. При отклонении измеренного значения плотности от заданного изменяют коэффициенты соотношения расходов промводы и содощелочного раствора к расходу спека так, чтобы при неизменном каустическом модуле пульпы ее плотность равнялась заданной. Очевидно, что от соотношения длин участков мельницы, на которых вышелачивание ведут только промводой и суммарным потоком промводы и содощелочного раствора, зависит коэффициент извлечения. Длина первого из участков определяется дальнобойностью конуса распыла содощелочного раствора, т.е. от угла при вершине конуса распыла. Чем меньше угол, тем длиннее первый участок, и наоборот. Задачей способа управления распылом является подбор такого угла при вершине, при котором, при заданном значении плотности пульпы, коэффициент извлечения, определенный плотностью жидкой фазы, был максимален. Для этого дополнительно измеряют плотность жидкой фазы пульпы после выщелачивания, определяют разность плотностей пульпы и жидкой фазы и находят производную этой разности. Отрицательная производная может быть за счет увеличения плотности жидкой фазы пульпы после выщелачивания, т.е. за счет увеличения коэффициента извлечения или плотности промводы или содощелочного раствора. При этом нет необходимости изменять условия впрыскивания содощелочного раствора. При увеличении или уменьшении плотности пульпы соответственно изменяется плотность жидкой фазы, поэтому производная равна или близка к нулю. Положительное значение производной получается при уменьшении плотности жидкой фазы за счет уменьшения коэффициента извлечения и за счет уменьшения исходной плотности выщелачивающих растворов. Во втором случае производная не превышает установленной зоны нечувствительности. При уменьшении плотности жидкой фазы за счет уменьшения коэффициента извлечения производная превышает установленную зону нечувствительности, что приводит к корректировке угла распыла и восстановлению максимально возможно при заданной плотности пульпы плотности жидкой фазы и, следовательно, коэффициента извлечения. Для этого используют известные приемы поиска экстремума плотности жидкой фазы в зависимости от угла при вершине конуса распыла содощелочного раствора.

На чертеже приведена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит мельницу 1 выщелачивания с трубопроводом 2 слива пульпы, транспортер 3 подвода спека, трубопровод 4 подачи содощелочного раствора и 5 промводы, ленточный весоизмеритель 6 спека, расходомеры 7 и 8 камерного типа, регулирующие органы 9 и 10 электродвигательного типа, регуляторы соотношения расходов 11 и 12 типа РС2, сумматоры 13 типа АО4 с задатчиком 14 типа ЗУ-05 и аналогичные сумматор 15 с задатчиком 16, плотномер пульпы 17 радиационного типа, сумматор 18 типа АОЧ, задатчик 19 типа ЗУ-05 и регулятор 20 типа Р12, блоки умножения 21 и 22 типа АО3, плотномер 23 жидкой фазы пульпы радиационного типа, арифметический блок 24, реализованный на базе контроллера Ремиконт с задатчиком 25 типа ЗУ-05, пневматический регулирующий орган 26 с электропневматическим преобразователем, форсунку пневматическую 27 и трубопровод подвода воздуха 28.

Для определения плотности жидкой фазы пульпу предварительно сгущают или фильтруют, отделяя твердую фазу, после чего производят измерение плотности жидкой фазы, например, радиационным плотномером.

Транспортер подачи спека 3 соединен с входом 29 весоизмерителем 6, выход которого 30 соединен с входом 31 мельницы выщелачивания 1, выход которой 32 соединен с трубопроводом 2 слива пульпы. Трубопровод 5 подачи промводы соединен с входом 33 регулирующего органа 10, выход которого 34 через расходомер 8 соединен с входом 31 мельницы 1. Выход 35 расходомера 8 соединен с входом 36 регулятора 11, выход которого 37 соединен с входом 33 регулирующего органа 10. Выход 39 весоизмерителя 6 соединен с входом 40 регулятора 11. Выход задатчика 16 соединен с входом 41 сумматора 15, выход 42 которого соединен с входом 43 регулятора 11.

Трубопровод 4 подачи содощелочного раствора соединен с входом 44 регулирующего органа 9, выход которого 45 через расходомер 7 с входом 46 форсунки 27, выход которой 47 соединен с входом мельницы 1. Трубопровод 28 подачи воздуха соединен с входом 48 регулирующего органа 26, выход которого 49 соединен с входом 50 форсунки 27. Выход задатчика 14 соединен с входами 51 и 52 сумматора 13 и блока умножения 22 соответственно. Выход 53 последнего соединен с входом 54 сумматора 13, выход 55 которого соединен и с входом 56 регулятора 12. Выход 57 последнего соединен с входом 58 регулирующего органа 9. Выход 59 измерителя расхода 7 соединен с входом 60 регулятора 12, вход 61 которого соединен с выходом 39 весоизмерителя 6. Выход плотномера 17 соединен с входами 62 и 63 сумматора 18 и арифметического блока 24 соответственно. Задатчик 19 соединен с входом 64 сумматора 18, выход 65 которого соединен с входом 66 регулятора 20. Выход 67 последнего соединен с входами 68 и 69 блоков умножения 21 и 22 соответственно. Выход задатчика 16 соединен с входом 70 блока 21, а выход 71 последнего соединен с входом 72 сумматора 15. Выход плотномера 23 соединен с входом 73 блока 24. Выход задатчика 25 соединен с входом 74 блока 24, а выход 75 последнего соединен с входом 76 регулирующего механизма 26.

Устройство работает следующим образом.

Спек по транспортеру 3 подают в весоизмеритель 6 и затем в мельницу 1. Измеренное G значение расхода спека с выхода 39 весоизмерителя подают на входы 40 и 61 регуляторов соотношения 11 и 12 соответственно. По трубопроводу 5 промводу через регулирующий орган 10 и расходомер 8 подают в мельницу 1 вместе со спеком. Измеренное значение Q1 расхода промводы подают на вход 36 регулятора 11, на вход 43 которого подают заданное значение К1^* соотношения расходов промводы и спека. В регуляторе 11 вырабатывают (1) управляющее воздействие Q1^*, подаваемое на вход регулирующего органа 6, который устанавливает расход промводы в мельницу равным Q1^*.

где А1 и А2 коэффициенты, определяемые при настройке по минимуму квадратичного критерия,
K1^* получают с выхода сумматора 15.

По трубопроводу 4 содощелочной раствор подают через регулирующий орган 9 и расходомер 7 в форсунку 27 и оттуда в мельницу 1. Измеренное расходомером 7 значение расхода Q2 содощелочного раствора подают на вход 60 регулятора 12, на вход 61 которого подают измеренное значение расхода спека. В регуляторе находят управляющее воздействие Q2^*

где А3, А4 коэффициенты, определяемые при настройке по минимуму квадратичного критерия,
К2^* получают от сумматора 13, подаваемое на вход регулирующего органа 9, который устанавливает расход содощелочного раствора равным Q2^*.

В сумматоре 13 определяют К2^*
K^2*= K² + ΔK2,

В сумматоре 15 определяют К1^*
_K1*_=K1 _+ΔK1_,
где К1 получают от задатчика 16;
ΔK¹ получают от блока 21.

Измерителем плотности 17 измеряют плотность Р_п пульпы в сливе мельницы 1. В блоке 18 находят рассогласование ΔP
ΔP = P*п

В регуляторе 20 получают корректирующую поправку ΔK

где В1 и В2 коэффициенты, получаемые при настройке по минимуму квадратичного критерия.

В блоках 21 и 22 получают корректирующие поправки ΔK¹ и ΔK² соответственно.

направляемые в блоки 14 и 13 соответственно.

Измерителем 23 измеряют плотность жидкой фзаы Р_ж пульпы в сливе мельницы 1.

В арифметическом блоке 24 находят разность Δ
D = P_п- P_ж,(7)
и производную этой разности
Δ^′= dΔ/dt (8)
Полученную производную сравнивают с заданным значением (Δ^′)^*, после чего реализуют следующие действия:
Если Δ^′≅ (Δ^′)^*, то U остается неизменным, где U управляющее воздействие, получаемое с выхода блока 24.

Если Δ^′> (Δ^′)^*, то запоминают последнее значение производной _Δ′ в регистре памяти блока 24 и прекращают дифференцирование величины D. Затем выполняют операцию поиска экстремума плотности жидкой фазы при установленной плотности пульпы. Для этого увеличивают управление на величину В3•U_i-1 т.е. управляющее воздействие делают равным
U_i U_i-1 + B3•U_i-1,
где В3 подбирают опытным путем при настройке i шаг управления.

При i 1, U_i U(0), где U(0) исходное управление, определяемое конструкцией форсунки. Затем на следующем шаге управления сравнивают Рж_i+j с Рж_i+j-1. Если Рж_i+j>Рж_i+j-1, то увеличивают управление и продолжают его увеличивать до тех пор, пока Рж_i+j≅Рж_i+j-1. После этого возобновляют дифференцирование. Если Рж_i+j<Рж_i+j-1, то управление делают равным
U_i U_i-1 B3•U_i-1 (10)
т. е. начинают уменьшать управление и уменьшают его до тех пор, пока плотность жидкой фазы не станет максимальной. Управление U_i подают на вход регулирующего органа 26, который изменяет поток воздуха из трубопровода 28 в форсунку 27, меняя тем самым угол при вершине конуса распыла. Чем больше управление, тем больше угол распыла.

Φ_i= B₄•U_i (11)
где В4 конструктивный коэффициент, зависящий от конструкции форсунки.

Таким образом, плотность жидкой фазы поддерживают максимальной при постоянной плотности пульпы за счет изменения величины B3•U_i-1. В результате коэффициент извлечения увеличивается в среднем на 2-3%

Использование: в производстве глинозема из нефелина. Сущность изобретения: управление агитационным выщелачиванием глиноземсодержащего спека ведут подачей промводы и содощелочного раствора в заданных соотношениях к расходу спека для его выщелачивания, измеряют и стабилизируют плотность пульпы после выщелачивания изменением соотношений расходов промводы, содощелочного раствора и спека. Промводу подают наливом вместе со спеком, а содощелочной раствор - через конус распыла с установленным при его вершине углом, измеряют плотность жидкой фазы пульпы после выщелачивания и, если производная от разности плотностей пульпы и ее жидкой фазы больше установленного предела, то изменяют установленный угол при вершине конуса распыла до тех пор, пока плотность жидкой фазы при заданной плотности пульпы не станет максимальной. 1 ил.

Способ управления агитационным выщелачиванием глиноземсодержащего спека, включающий подачу промводы и содощелочного раствора в заданных соотношениях к расходу спека для его выщелачивания, измерение и стабилизацию плотности пульпы после выщелачивания изменением соотношений расходов промводы, содощелочного раствора и спека, отличающийся тем, что промводу подают наливом вместе со спеком, а содощелочной раствор через конус распыла с установленным при его вершине углом, измеряют плотность жидкой фазы пульпы после выщелачивания и, если производная от разности плотностей пульпы и ее жидкой фазы больше установленного предела, то изменяют установленный угол при вершине конуса распыла до тех пор, пока плотность жидкой фазы при заданной плотности пульпы не станет максимальной.