Способ управления приготовлением двухкомпонентной бокситовой спекательной шихты Советский патент 1982 года по МПК C01F7/38 

компонентной бокситовой спекательной Д1ихты, включающим измерение плотности приготовленной из насыщенного и разбавленного растворов соды содовой пульпы перед мокрым размолом с бокситом, измерение плотности полученной шихты после, размола и классификации, при этом определяют заданные значения плотностей содовой пульпы и шихты по заданным значениям каустического отнсниения 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 насыценного раствора соды увеличивают, а поток разбавленного раствора соды уменьшают, и наоборот, а при отклонении измеренной плотности шихты от заданной узменяют общий поток содовой пульпы на размол, причем для уменьшения плотности шихты поток содовой пульпы увеличивают, и наоборот.

Периодически измеряют значения каустического отношения и влажности шихты;, 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 изт меренная влажность больше заданной, заданное значение плотности шихты увеличивают, и наоборот.

Кондиционность содобокситовой спекательной шихты определяется соответствием ее каустического отношения и влажности заданным значениям. Каустическое отношение шихты определяется молярным отношением общей щелочи в ней к суммарному содержанию алюминия, железа, кремния и серы в nepec4efe 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

как последняя является основным компонентом. Помимо этого плотность содовой пульпы определяет ее влажность. Следовательно изменение плотности содовой пульпы приводит к изменению соотношения в ней общей щелочи и воды.

Таким образом, появляется возможность совокупной стабилизации каустического отно1чеиия шихты и ее влажности одновременным изменением расхода содовой пульпы и ее плотности. Периодическая корректировка заданий по текущим значениям каустического отношения и влажности позволяет скомпёнсировать неконтролируемые возмущающие воздействия.

Зависимость между содержанием общей щелочи и плотностью содовой пульпы описывается уравнениями

(1)

CN А-, Тс + А( (2)

Ь,

V/c

Ус

содер чание общей щелочи в

где С

N

пульпе в пересчете на ,

We

влажность содовой пульпы,%; а,Ъ,Ао

и А - постоянные коэффициенты, характеризующие статистическую связь параметров (для содовой пульпы AI 0,98, АО -1,18, а 150,8, Ъ , . На фиг. 1 показана графическая 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 автоматического управления процессом приготовления содокарбокситовой шихты для спекания.

График зависимости плотности от содержания общей щелочи (фиг. 1). 5 Среднеквадратическое отклонение от линии регрессии при этом равно ±15 кг/м.

Исследованиями установлена зависимость между влахшостью спекательной и комплексным параметром, в который входят измеренные значения плот ности шихты и содовой пульпы

W«, А2 - ,

(3)

вш с где Wm - влажность шихты, %;

fuj - плотность шихты,

Аа. 5Эв и Ал - постоянные коэффициенты, характеризующие статистическую связь параметров (для спекательной шихты Ад -66,87; А I4it,1; Ai 32,0;. График зависимости влажности шихты (фиг. 2). Срелнёквадратическое отклонение от линии регрессии составляет l.T.81. Используя информацию о величине потоков и составе боксита и содовой пульпы, поступающих на приготовление спекательной шихты, можно записать уравнение. - К., И) Гfie и а расходы влажного боксита и содовой пульпы для приготовления шихты, со ответственно т/ч и влажность боксита, кг/ каустификационная спо собность боксита, кг/кг feb(5) v o.6 где f-д,Cp,C, и Cg - содержание соответственно , и . SOj в боксите, %; постоянный коэффи циент, определяемый средним содер жанием А1202 в со довой пульпе; каустическое отношение шихты, кг/кг. Для содобокситовой шихты справедливо уравнение G GC QS - QC 0.,- - расходы соответственгде G, но содовой пульпы,. т/ч и влажного боксит мЗ/ч, Преобразовав уравнения (6) с учезависимостиGC QcJe одят СБ Уш- Тс плотность влажного боксита, т/м. Используя зависимость TsB rsO-Wg) Wg, (9) е тГс плотность сухого боксита, со .1 т/м, реиая совместно уравнения (1), (8), ) получают выражение 7 Совокупность уравнений ilO ) и (3) представляет собой математическую модель процесса приготовления содобокситовой спекательной шихты. При использовании этой .модели для управления процессом плотности содовой пульпы и шихты служат управляемыми входными параметрами. Остальные члены уравнений математической модели неуправляемые изменяюи1иеся входные параметры (y,W5), постоянные коэффициенты (А, АО, ) и выходные параметры (к, Wu,) , определяющие качество спекательной шихты. Способ осуществляют следующим образом. Расход боксита в мельницы мокрого размола стабилизируют на уровне, оп-. ределяемом заданной производственной программой. Общий поток содовой пульпы 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 минимально необходимой для ведения процесса. По заданным каустическому отношению и влажности шихты, используя информацию о среднем составе боксита и его влажности, используя совЪкупность уравнений (. 3 / и (10), определяют заданные значения плотности содовой 198 пульпы на вводе в процесс и шихты на выходе размола и классиЛикации. Измеряют текущие знамения плотности содовой пульпы и шихты, сравнивают их с рассчитанными заданиями и при от клонении измеренной плотности содовой пульпы от заданной изменяют соотношение насыщенной и разбавленной соды, а при отклонении измеренной плотности шихты от заданной изменяют общий поток содовой пульпы и процесс. Параллельно с управлением составом шихты по входным параметрам периодически определяют текущее значение каустического отношения и влажности шихты после размола и классификации по химанализу или экспрессанализу, и при отклонении измеренных значений от заданных, корректируют заданные значения плотности содовой пульпы и шихты с БлсЛ-схема системы автоматического управления процессом при готовления содобокситовой шихты для спекания содержит мельницу 1 мокрого размола, в которую подают боксит через регулирующую заслонку 2 Потоки насыщенной и разбавленной соды через механически сочлененные регулируюи1ие заслонки 3 и А подают в смеситель 5 и после смешения, в виде содовой пульпы, через регулирующую заслонку 6 подают в мельницу 1, Содобокситовую шихту, после классификации по крупности 7 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. Плот.-. с п ность содовой пульпы и шихты измеряют плотномерами 11 и 12 соответственно. Состав шихты определяют анализатором 13. Информация о составе шихты, среднем составе боксита и задания по каустическому отношению и влажности поступает на вход вычислительного устройства 14, в котором произврД1ят расчет заданий плотности содовой пуль пы и шихты о Текущие значения плотности содовой пульпь и шихты, а также задания, расчитанные вычислительным устройством, подают, на вход регуляторов 15 и 16 соответственно. Регулятор 15 вырабатывает и передает воздействие, на сочлеяенные регулирующие заслонки 3 и (, стабилизирующее заданную плотность содовой пульпы изП8 V менением соотношения потоков насыщенной и разбавленной соды на входе смесителй 5. Регулятор 1б вырабатывает и передает воздействие на регулируюШУЮ 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 П,Д6 отн.ед.; W5 3 или 0,03 отн.ед; т/м. Содержание в содовой пульпе, поступающей на переработку, в среднем составляет Сдд 0,03-0, т/м. КоэфОициент Л определяет молярное содерухание A1i20 введенное в шихту со- . довой пульпой, выраженное в молярных долях относительно Na,jO A..f,2 102 И 62 - молекулярные веса соответственно и . Принимаем А 0,02 отн.ед. После подстановки приведенных постоянных коэффр|циентов и условно-постоянных значений у, 4W , «у, А уравнения (3) и UO) принимают вид W.,. ,6Ь87 (отк.ед); (12; 6 ш ОС. K -MilJdl Дотн.ед) . (li) 0,44Ь2ч-0,02 Каждому сочетанию конкретных значений -jr и соответствует определен Qg сочетание .К и W (табл. 1, составленная на основании совместного решения уравнений 12 и 13). Состав шихты регламентируется еледуюи;ими показателями FTl I,00tt0,03) отн.ед. и ( %, 32t 2П или 0,32(tO,02; отн.ед. где К5 и заданные значения соответственно каустического отношения и влажности шихты. Заданные величины по (1 обеспечивает лишь стабилизация следующих значений плотностей Тс 1, т/м при соответствии технологического режима принятым усредненным показателям . Исходя из массового баланса смеш ния потоков ()с; § (отн.ед),(15) «Р где (} и Пр расход соответственно насыщенной и разбавлен ной содовой пульпы, плотность соответствен УН и Тр но, насыщенной и разба ленной содовой пульпы Задаются значения и плотности насыщенной и разбавленной содовой пул пы н 1,65 т/м гГр 1.0 т/м.3. „ 1 (, п /.iJ При этом уравнение (15) принимае ПЛ f-b (отн.ед) . (16) QD 1,ь5-Гс Дляизменения плотности содовой пульпы ог изменяют соотношение расх дов насыщенной и разбавленной пульп Qn/Qp, сохраняя стабильным суммарный расход соды 0. О 1 -t Q р 100 . Результаты операции, ра читанные на основании уравнения (1б приведены в табл. 2, Отклонение плотности шихты от за данной представлено вариантом 6 в табл. 1. Решая совместно уравнения и (Э), подставляя .03; f5 3,2;fc 1, 1,88 и задаваясь расходом боксита GE, 80 т/ч, получают-rt 1Гш Ус 1.Авв . Q,, воВариант J1 |2 рТ J5|б

.fc , т/м 1,520 1,520 1,5+9 1.58 1,5491,5i9

Тш / 55° 1, 1,8А25 1, 1,7801,880

К, отн.ед 0,58 0, 1,00 1,21 1,310,86

0,32 0,32 0,31 0, 0,30

ц,,отн.ед 0,28 Для уменьшения плотности шихты до задания при постоянном расходе боксита необходимо увеличить расход содовой пульпы. При этом он равен , l, D -ЯП .03)+0,03 . 1 ,8Й25 - 1 , 112,05 . 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 нал 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 производят уменьшением плотности содовой пульпы (варианты 3 и i). Если практически измеренное каустическое отношение меньше задания, плотность содо-, вой пульпы увеличивают варианты 3 и 2), Предлагаемый способ позволяет получать с потока без использованиякорректирующих емкостей шихту с точностыо по каустическому отношению 0,08 т/т, по влажности 2,5, среднеквадратические отклонения при-стабилизации расчетных значений плотности содовой пульпы и шихты по каустическому отношению и влажности шихты to,Об т/т и ±1,91 соответственно, . погрешность систем, управления ±0,02 т/ /т и ±0,6 соответственно. Экономический эффект от реализации способа за счет повышения производительности и уменьшения потерь соды и боксита составит 100 тыс.руб. на 100 тыс о т глинозема. Таблица 1

Вариант 1

QH, мЗ/ч tS.OO

52,00 55,99 59,60 Qp, 52,00 ,00 ,01 ,40 QH/QP 0,923 1,083 1,272 1,475 Tc. T/M 1,52 1,53 1,5V 1, Фо|5мула 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, отличающимися тем, что, с целью улучшения качества шихты, определяют заданные значения плотностей содовой пульпы и шихты по заданным значениям каустического отно шения 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 со:довой пульпы на размол, причем для

63,99 68,00 72,00 36,01 32,00 28,00 1,777 2,126 2,571 1,56 1,57 1,58 уменьшения плотности шихты поток содовой пульпы увеличивают и наоборот. 2. Способ по п. 1,отличающ и и с я тем, что периодически измеряют значения каустического отношения и влажности шихты, сравнивают их с заданными величинами и при отклонеНИИ измеренного каустического отношения от заданного изменяют заданное значение плотности содовой пульпы, причем если измеренное каустическое отнои1ение 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 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, И., Металлургия, 1970, с. ЗО. 2.Авторское свидетельство СССР № 770155, кл. С 01 F 7/38, 1978.

ШО

8,

1M

I

I fM WO т Jffff Cff&e/fMO i/e o ofeif d20 Jdff JSff W ejfffv effdo/0f/ / ue.f /7 29 J/ cve/7 a/

Задание

/taycfTJuvecffoio O/TtffOare i/ff

OH/X/rfOf

Q e9Mutf xi/ffсостав ffjraxffffc/TK/

ff0MC(//7fa JJ 35 J7 Э9 f/ 3 гхж/w/ % иг.2