Способ управления технологическим процессом плавки в жидкой ванне сульфидных концентратов Советский патент 1993 года по МПК C22B5/02 F27B15/00 F27B15/18 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для автоматизации управления плавкой в автогенных процессах, преимущественно сульфидных концентратов тяжелых цветных металлов.

Известен способ управления процессом плавки в жидкой ванне, когда регулирование процесса осуществляют по температурному режиму либо изменением количества загружаемой шихты, либо изменением количества подаваемого углеродсо- держащего топлива и кислородного дутья.

Недостатком указанного способа является то, что управление процессом осуществляется без учета количества выходящего

сернистого ангидрида, что усложняет поддержание оптимального режима с высокой эффективностью, приводит к неполному использованию серы шихты и, как следствие, к загрязнению атмосферы.

Предлагаемый способ направлен на устранение указанных недостатков и обеспечение автоматического регулирования процесса автогенной плавки в жидкой ванне.

Цель изобретения - повышение эффективности плавки сульфидных концентратов и обеспечение экологичности процесса за счет полной утилизации серы, содержащейся в шихте.

ч|

со

00 О

со

СА

CJ

Поставленная цель достигается тем, что дополнительно измеряют концентрацию сернистого ангидрида в отходящих газах, определяют его выход и сравнивают его текущее значение с заданным по технологии предельно допустимым; в заданном интервале между максимальной и минимальной температурами плавления шихты при превышении (или снижении) допустимого выхода сернистого ангидрида уменьшают (или увеличивают) расход шихты; при понижении температуры ниже заданной минимальной увеличивают расход углер одсодержащего топлива, при повышении температуры выше заданной максимальной уменьшают расход углерод- содержащеготоплива, а расход дутья изменяют пропорционально сумме расхода шихты и углеродсодержащего топлива.

Таким образом, в новом способе регулируются не один или два показателя, а все показатели плавки систе мно, причем каждый показатель регулируется в оптимальном пределе физически и технологически обоснованных параметров плавки.

В качестве исходных параметров вводятся: . .

t™min - минимальная температура плавления шихты;

tr™max - максимальная температура плавления шихты;

Сшихты - расчетный (теоретический) расход шихты;

Сугля - расчетный (теоретический) расход угля;

Одутья - расчетный (теоретический) расход дутья;:

QSO., - предельно допустимый выход сернистого ангидрида, исходя из техниче- ск-их возможностей агрегата плавки в жидкой ванне и экологических норм.

В процессе плавки производятся непрерывно текущие замеры температуры (Ттек), расхода шихты (СШихтытек), расхода угтек „.,„ ... „ ir TeKi

ля (Сугля ), расхода дутья (Одутья ), расхода отходящего газа (Огазэ) и концентрации сернистого ангидрида (KsoЈ), по которым и рассчитываются переменные величины с использованием коэффициентов

m - коэф. расхода шихты;

р - коэф. расхода угля;

п - соотношение расхода топлива к расходу дутья.

В интервале температур t™ - t™max

коэффициент расхода шихты, m 1.

расход шихты, СШихты Сшихтытек х 1,

Тр If

выход сернистого ангидрида, QsQg

Огаза X KSO,

Расход шихты (1-й уровень регулирования) корректируется в пределах между минимальной и максимальной температурами плавления т.плт п и tnnmax в зависимости от QsoTeK, который сравнивают с предельно допустимым выходом сернистого ангидрида Qso,.

Если QsqJ6 Qsq,,рассчитывается коэффициент расхода шихты, глч как fi (Qscbj6), если QsoJeK Qso2, то mi рассчитывается как fa (QsoJeK).

Скорректированный расход шихты определяется как СШихтытек х mi или СШихтытек х х m .

Расход угля (2-й уровень регулирования) определяется вне пределов минимального и максимального значений температур плавления и корректируется как СУглятек и р. Если Т1тек 1Плт1п коэффициент р1 рассчитывает- ся как функция тз (tiTeK), если т.2тек t™max коэффициент р2 рассчитывается как U (t2T6K) и соответственно изменяется расход угля в процессе.

Количество топлива определяется как сумма действительного расхода шихты и уг- .ля, а дутья с учетом соотношения расхода топлива к расходу дутья (3-й уровень регулирования).

Методика определения параметров регулирования и функциональных зависимостей коэффициентов расхода шихты и угля (т и р) и соотношения п состоит в том, что на основе теплового баланса процесса плавки, на комплексе ПЖВ, с учетом конк- ретных условий в процессе опытно-промышленного освоения, уточняются показатели, которые вводятся в систему управления, как исходные данные. В случае перехода на плавку концентратов с новыми свойствами параметры регулирования и функциональные зависимости уточняются.

Пример. Исходные данные для управления плавкой:

Минимальная температура плавления шихты tnnrnin 1250°C.

Максимальная температура плавления шихты т.плтах 1350°С.

Расчетный расход шихты 6Шихты 70 т/ч. Расчетный расход угля Сугля 2 т/ч.

Расчетный расход дутья Одутья 16000 нм3/ч.

Предельно допустимый выход сернистогоангидрида QSOJ 10000 м3/ч. Первый режим.

Текущая температура плавки 1плтек 1300°С.

Расход отходящих газов Огаз 30000 м3/ч.

Концентрация сернистого ангидрида Kso 30%

Проверяем температурный режим 1250°С 1плтек 1300°С 1350°С, т.е. плавка проходит в пределах нормального температурного режима.

Qso™ 30000 х 0,3 9000 м3/ч

Сравниваем с заданным Qso 10000 м3/ч, необходимо увеличить выход сернистого ангидрида на 1000 м3/ч, следовательно коэффициент расхода шихты должен быть увеличен до гщ 1,1.

Температура увеличивается до 1340°С.

Огаза 32000 и Ksof 33%, Qsof 10220 м /ч, Отклонение от нормы в допустимых пределах - 5,6%, режим следует считать нормальным.

Второй режим.

Температура плавки снизилась до т.Тек 1230°С, т.е.

treic tnn .

Коэффициент расхода угля должен быть увеличен до р 1,15, тогда расход угля должен быть увеличен до СУглятек х р 2000x1,15 2300 кг.

После проверки и регулирования установлено, что режим плавки нормализовался. Подача шихты при этом стабильна - 70 т/ч, выход сернистого ангидрида около 10000м3/ч.

Соответственно, пропорционально суммарному увеличению топлива должно быть увеличено и количество дутья.

Третий режим.

Температура плавки повысилась до

Ттек 1380°С.

Коэффициент расхода угля должен быть уменьшен до р 0,92

Расход угля СУглятек х р 2000 х 0,92 1840 т/ч.

Расход дутья прл неизменном расходе шихты должен быть соответственно уменьшен. Выход сернистого ангидрида 10000 м3/ч

На фиг.1 показан плавильный агрегат 1, в котором осуществляется плавка сульфидных медных и других концентратов в жидкой ванне; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Загрузка шихты и угля в плавильную зону 2 производится через загрузочное отверстие 3 самостоятельными дозирующими весовыми устройствами. Через фурмы 4 от распределительного коллектора 5 в плавильную зону подается дутье, обогащенное кислородом. Расход дутья замеряется на

подводящем трубопроводе перед распределительным коллектором. Продукты плавки удаляются непрерывно: шлак - через окно б, штейн - через окно 7. Газы, содержащие

сернистый ангидрид (S02), из плавильной зоны через аптейк 8 направляются в котел- утилизатор и далее на производство серной кислоты или элементарной серы (на фиг.2 не показано). Концентрация S02 в отходящих

0 газах замеряется газоанализатором ДИСК- 108.

Температура расплава в плавильной зоне может быть замерена с помощью термопары или оптического пирометра.

5 Возможен также косвенный контроль температуры плавки по изменению температуры воды в кессонах: Изменение температуры воды ( A t) на один градус связано со сдвигом температуры расплава

0 на 20°С.

Таким образом, оценка значений гпптп и т,плтах может производится путем измерения температуры охлаждающей воды на выходе из кессонов плавильной зоны. Эта

5 зависимость уточняется при проведении пусковых и наладочных работ на вводимых в эксплуатацию агрегатах.

Выбор оптимального интервала температур плавления сульфидной шихты в жид0 кой ванне базируется на известных рекомендациях. При этом учитывается также то, что процесс плавки в жидкой ванне сульфидного сырья на медный штейн характеризуется наличием в расплаве магнетита

5 (РезСм), который имеет более высокую температуру плавления по сравнению со всеми остальными компонентами расплава и оказывает влияние на вязкость расплава. Вязкость расплава влияет на осаждение

0 капелек штейна, образующихся в процессе плавки шихты и, в конечном итоге, на потери металла со шлаками.

Поэтому температуру плавления, обеспечивающую оптимальную вязкость и высо5 кую растворимость магнетита в шлаках определяют в пределах 1250-1350°С. Большинство процессов проводят при 1300- 1400°С, иногда рабочие температуры снижают до 1250°С, чтобы избежать слиш0 ком глубокого восстановления железа.

Помимо приведенных технологиче-- ских соображений по выбору интервала температур плавления существуют и экономические: нижний предел t™min устанав5 ливается в зависимости от состава шихты и вязкости расплава, определяющих допусти: мую величину потерь металла со шлаками; верхний предел 1Плтах устанавливается по достижении оптимальной вязкости расплава, т.е. при дальнейшем увеличении температуры расплава вязкость уменьшается незначительно, но резко увеличиваются потери тепла, происходит разрушение гарниссажного слоя и др.

Методика определения функций fi...f4 состоит в том, что в процессе пуско-нала- дочных работ на конкретном плавильном агрегате, материалах и шихте, проводится экспериментальное определение регулируемых зависимостей.

Например, зависимости fi и fz изменения расхода шихты от выхода S02 производится при строго фиксированных расчетных значениях расхода угля Gyi-ля и расхода дутья Одутья при постоянной температуре. Изменяя расход только шихтыопределяют .экспериментальную зависимость QSO..OT Сшихты минимум по четырем точкам, (Четыре точки выбраны для того, чтобы определить вид кривой с высокой степенью точности). Путем математической обработки устанавливают вид зависимости f(m бшихты). Аналогичным путем могут быть определены другие функциональные зависимости.

Поскольку в агрегате создавать фиксированные значения заданных параметров затруднительно, необходимые значения изменяемых функций fi...f4 можно определять на основе теории планирования эксперимента.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Способ управления технологическим процессом плавки в жидкой ванне сульфидных концентратов, включающий измерение температуры т.Тек расплава, измерение и изменение расходов шихты, топлива и дутья,

отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности плавки и эколо- гичности процесса, дополнительно измеряют концентрацию сернистого ангидрида SOa в отходящих газах, по которой определяют его выход , и сравнивают текуЈ -три

щее значение Qso2 с заданным по технологии предельно-допустимым Qsoa, сравнивают Ттек с максимальным и минимальным значениями температур гПлмакс и 1плмин плавления шихты, заданными по технологии, при гплмин Ттек tn/iMaKC и QsoIeK Озо уменьшают расход шихты, при tTeK t™Maicc и QsoJeK (увеличивают расход шихты, при гтек ГплМ1/1Н увеличивают расход топлива, при гтек t™MaKC уменьшают расход топлива, а расход дутья изменяют пропорционально сумме расхода шихты и топлива.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для автоматизации управления плавкой в. автогенных процессах. Цель изобретения - повышение эффективности плавки сульфидных концентратов и соблюдение экологичности процесса за счет полной утилизации серы. Сущность изобретения заключается в том, что в процессе осуществления плавки устанавливают предельно допустимый выход сернистого ангидрида S02 и сравнивают его с текущим выходом, и в заданном интервале между максимальной и минимальной температурами плавления шихты при п рев ыше- нии допустимого выхода S02 увеличивают расход шихты, вне заданного интервала температур замеряют текущее значение температуры и при превышении или снижении текущей температуры по сравнению с максимальной или минимальной температурой плавления шихты меняют расход топлива в обратной зависимости, причем расход дутья регулируют пропорционально сумме расхода шихты и топлива. 2 ил. со