Способ управления процессом получения алюминатного раствора Советский патент 1984 года по МПК C01F7/04 G05D27/00 

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к производству глиноа.ема из бокситового сырья. Боксит размалывают в мельничных агрегатахсовместно с щелочным раствором. Получаемая пульпа подается в аппараты выщелачивания в которых окись алюминия, содержащаяся в боксите переводится в алюминатный раствор. Известен способ управления процессом получения алюминатного раствора, заключающийся в изменении расхода щелочного раствора или пульпы из аппарата вьш;елачивания в зависимости либо от прогнозируемой скорости выщелачивания, либо от соотношения злектропроводностей пульпы и ее жидкой фазы 1 .

Недостатками способа являются сложность системы управления и низкое качество стабилизации состава получаемого алюминатпого раствора.

Наиболее, близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ управления процессом получения алюминатного раствора, включающий стабилизацию соотношения расходов боксит щелочной раствор на уровне, рассчитанном по статической модели процесса, и пе- риодическую коррекцию этого соотношения по составу алюминатиочт раствора 2. Недостатком известного способа является низкое извлечение окиси алюминия из боксита в алюмипатный раствор из-за плохого качества стабилизации состава алюминатного раствора. Это обусловлено тем, что для определ ния заданного соотношения расходов боксит - щелочной раствор по статиче кой модели процесса используется неточная (дискретная и поступающая с большим запаздыванием) информация о составе боксита и щелочного раствора а также тем, что для периодической коррекции заданного соотношения расходов используются дискретные сведения о составе алюминатного раствора. При неблагоприятных динамических свойствах-объекта управления (большо запаздывание) не удается получить хорошее качество управления дозировкой реагентов и составом алюминатног раствора. Цель изобретения - повышение извле чения в раствор окиси алюминия за

отношение расходов боксит - щелочной раствор прямо пропорционально разности между содержанием натрия в пульпе и суммой содержания кремния в пульпе и соды в щелочном растворе и обратно пропорционально разности между содержанием алюминия и кремния в бокситовой пульпе.

Дополнительное изменение соотношения расходов боксит - щелочный раствор предлагаемым способом позволяет уменьшить неблагоприятные динамические свойства объекта по каналу управления за счет приближения точки отсчет увеличения точности дозировки реагентов. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу.управления процессом получения алюминатного раствора размолом и вьпцелачиванием боксита щелочным раствором, включающему стабилизацию соотношения расходов боксит - щелочной раствор и периодическую коррекцию этого соотношения по составу алюминатного раствора, измеряют содержание алюминия, натрия и кремния в бокситовой пульпе после размола и содержание соды в щелочном растворе и дополнительно изменяют собора информации к месту ввода корректирующих сигналов, тем самым увеличивается извлечение алюминия за счет повышения качества стабилизации состава алюминатного раствора. На чертеже представлена схема реализации способа управления процессом получения алюминатного раствора. Боксит 1 и щелочной раствор 2 подают в мельничные агрегаты 3. Бокситовую пульпу после разлома 4 направляют в аппараты 5 выщелачивания, на выходе которых получают алюминатный раствор 6, являющийся конечной продукцией процесса вьш;елачивания. Расход боксита 1 измеряется весоизмерителем 7, а расход щелочного раствора 2 - расходомером 8. Информация от измерителя 9 состава боксита поступает через ключ 10, а от измерителя 11 состава щелочного раствора - через ключ 12. в блок 13 расчета соотношения расходов боксит - щелочный раствор. В зтот же блок 13 поступает сигнал с задающего устройства 14. Информация от измерителя 15 состава бокситовой пульпы после разлома через ключ 17 подается в блок 16 вычисления прогнозируемого значения каустического

модуля алюминатного раствора, на другие входы этого блока поступает информация с ключа 12 и с задающего устройства 14.

Информация от измерителя 18 состава алюминатного раствора 6 через ключ 19 подается на вход блока 20 сравнения, на другой вход которого поступает сигнал с задатчика 14. На вход корректирующего блока 21 поступают сигналы с блока 22 расчета корректирующего сигнала лУ , выход которого соединен с выходом блока 20, и с выходов блоков 13 и блока 16. Выходной сигнал блока 22 расчета корректирующего сигнала uV подается на регулятор 23, соединенный с исполнительным механизмом и заслонкой 24, установленной на трубопроводе щелочного раствора 2.

Весоизмеритель 7 боксита - конве1 1ерные весы, например типа ЛТМ, а расходомер 8 - индукционный расходомер, например типа ИР-51.

Состав боксита, щелочного раствора, бокситовой пульпы и алюминатного раствора измеряют дискретно, анализируя взятые пробы в лаборатории. Частота замыкания ключа 10 имитирует частоту поступления информации о составе боксита, ключа 12 - о составе щелочного раствора, ключа 17 - о составе бокситовой пульпы после размола, ключа 19 - о составе алюминатного раствора.

В блоке 13 производится расчет соотношения расходов боксит - щелочной раствор, необходимого для получения алюминатного раствора 6 с заданны; каустическим модулем. Величина модуля задается устройством 14. Расчет производят по статической модели процесса, например по формуле

,(с(.ы,)

Q«-uiKo Us-a Stltl aei

де V

требуемое соотношение расходов;

G Q расход боксита; расход щелочного раствора;

lil ш соответственно содержание каустической Щелочи и каустический модуль щелочного раствора;

fii, заданный каустический модуль алюминатного раствора;

A-,5g,366- содержание в боксите окиси алюминия окиси кремния и влаги сооветственно

а-7-0 - стехиометрические коэффициенты.

Требуемое соотношение расходов стабилизируют с помощью регулятора 23 типа РП-2, с исполнительным механизмом и регулирующей заслонкой 24, установленной на трубопроводе подачи щелочного раствора 2 в мельничные агрегаты 3.

Периодически в блок 20 сравнения

5 поступает информация от измерителя 15. Определяют отклонение Лос, каустического модуля ot алюминатнохо раствора от заданного значения об:)

0

I &OL ot, -063 г

i а в блоке 22 осуществляют расчет корректирующего сигнала, например по ПИД-апгоритму

5

п uV К,&«,,-,+Kg.Z uo(.jf K U n-uof-n.,).

гдеДоб (j n отклонение измеренно0го значения каустического модуля алюминатного раствора от заданного в j -ый момент времени,

настроечные коэффици5енты..

Дополнительно получают информацию о составе бокситовой пульпы после размола .

В вычислительном блоке 16 рассчи0тывают прогнозируемое значение каустического модуля алюминатного раствора ot и отклонение его от заданного .значения uct , например, по формулам

45

.645 AK,S

лй .з

50

где 1,645 - молярное отношение

к NotjO ;

N,A,5- содержание окислов натрия алюминия и кремния в бок5ситовой пульпе соответственно;

N

- содержание карбонатной соды в щелочном раствор.-; К,, стеохиметрпческие коэффициенты. В этом же блоке вычисляют дополни тельный корректирующий сигнал и V дл дополнительной коррекции заданного соотношения расходов, например, по ГОЩ-алгоритму ,....к,(o6,, где K-J-г fcq - настроенчные коэффициенты. Корректирующий блок 21 рассчитыва ет новое значение заданного соотноше ния расходов V (.3,216,841,7(44-1,04 где а. 6,8; ,04; а,6,2. При этом в мельницу подают Q 200 м /ч щелочного раствора. При определении состава алюминатного раствора (1 раз в 2 ч) получают Ct 1,85. При этом uot 1,85-1,,15 и величина корректирующего сигнала составля uV UO,15-0,15 где К, 1, . Откорректированная дозировка V 0,3+0,,45. При этом же расходе боксита в мельницу подают Q -/ щелочного раствора. Время запаздывания по каналу управления составляет 8 ч. Результаты управления: состав алюминатного раствора стабилизируется на уровне оС 1-,7±0 513 . Извлечение окиси алюминия из боксита в раствор составляет в среднем 86%. П р и м е р 2 (по предлагаемому способу). Выщелачивают боксит по при меру 1. Величина заданного каустического модуля алюминатного раствора и расход боксита не изменяется. Трубуемое соотношение боксит - щелочной раствор, рассчитанное в блоке 13, как и в примере 1 равно 0,3. Каждые &, 30 мин отбирают пробы бр|сситовой пульпы после размола и анализируют, на что уходит i 2. 25 мин + iV. Вычислительные и корректирующие блоки 13, 16, 20, 21-, 22 могут быть реализованы, например программой на ЭВМ. Пример 1 (прототип) . Вьпцелачивают боксит состава, %: Л 44, , Э€ 12, щелочным раствором состава N4 240 кг/м ио(,2. Заданньм модуль алюминатного раствора ,7. В мельницу подают 60 т/ч боксита. Требуемое соотношение расходов боксит - щелочной раствор + . (1-0,12) в момент t отбирают первую пробу пульпы, а в моментi, получают ее анализ H(t,240 (t, 30 (t,) 195 Kr/M ;N2U 45 кг/м В блоке 16 рассчитывается прогнозируемый модуль ,. 1 fiAs 240;g 5i66: 3o :45и - 195-0, где ,5166; ,855; и отклонение прогнозируемого модуля от заданного До(, 1 ,74-1,,04, а также дополнительньш корректирующий сигнал, ,04+0,,04 т/м где К,1; ,1; . Тогда в блоке 21 0,3+0,,34 т/м и необходимый расход щелочного растворав.§0.„,,5„/ч. В MOMeHTtj-t, А, отбирают вторую пробу, а 3 1 получают ее анализ Н (2 245 кг/м/ 5(Ц)32 кг/м , A(ti) 195 кг/м . кг/м огда 0, 1 (,.32-5Q « u 1,75-1,,05; lAO,05+(0,05--0,04)0,,59; V 0,3+0,,359. Q мЗ/ч. 7109 В момент t, отбирают третью пробу и в MOMeHTi + Л, получают анаj,j,3 ( Kr/M,5(t,)30 кг/м ,(U«190 кг/м: Nc(ti)50 кг/м В этом случае получаем ОС 1 645------ ---------- 1 7 190-0, 7-1 (,05+0) 0,,0059: V 0 359+0 0059 3649 Q 5 Q м /ч, г В момент + u отбирают . четвертую пробу пульпы и в момент вре мени ,,(i4lU2( анализ N(t4l 230 Kr/M,5U4) 28 кг/м. A(l4)95 кг/м, Nj;(t4) 47 кг/м. В этом случае получают ot -U6457nc5n 8SS 8 - Ь67; Aot 1,67-1,,03; uV 1х(-0,03)+0,1(0,04+0,05+0-0,3)-0,024 V 0,3649-0,,3409; 60 , - 3, 073408 75598 запаздывания по каналу управления составляе.т 25 мин. За счет более частых коррекций дозировки реагентов и уменьшения запаз дывания в системе управления получе« следующие результаты. Составы алюминатного раствора стабилизируется на уровне оС 1,,1. Извлечение окиси алюминия из боксита раствор в среднем составляет 86,3%. Таким образом, предлагаемый способ управления реализуется системой управления, имеющей два контура в цепи обратной связи. Первый контур: по сос15таву алюминатного раствора работает с частотой 1 раз в 2 ч, второй кон-тур: по составу бокситовой пульпы 1 раз в 30 мин. Благодаря приближению точки контроля к месту ввода управляю20щего воздействия удается значи ельно улучшить динамические свойства объекта управления и добиться хорошего качества регулирования, повысить точность стабилизации требуемой дозиров25ки реагентов. За счет повышения на 0,3% извлечеНИН окиси алюминия получен экономический эффект в размере 30 тыс. руб. в год для предприятия производительнос30тью 500 тыс. т глинозема в год.

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНАТНОГО РАСТВОРА размолом и выщелачиванием боксита щелочным раствором, включающий стабилизацию соотношения расходов боксит - щелочной раствор и периодическую коррекцию этого соотношения по составу алюминатного раствора, от.личающи йс я тем, что, с целью повьпиения извлечения в раствор окиси алюминия за счет увеличения точности дозировки реагентов, измеряют содержание алю-, миния, натрия и кремния в бокситовой пульпе после размола и содержание соды в щелочном растворе и дополнительно изменяют соотношение расходов боксит - щелочной раствор прямо пропорционально разности между содержанием натрия в пульпе и суммой содержания кремния в пульпе и соды в щелочном растворе и обратно пропорционально разности между содержанием алюминия и кремния в бокситовой пульпе.