Комплексная автоматизация процессов металлургического производства

ВВЕДЕНИЕ

   В связи с растущими потребностями экономики России в черных металлах, уровень их производства в ближайшие годы должен возрасти.

   Рост производства металла в стране должен осуществляться как за счет строи­тельства и ввода в эксплуатацию новых производственных мощностей, так и за счет значительного повышения производительности труда на действующих металлургиче­ских предприятиях.

   Решение задач повышения производительности труда неразрывно связано с разработкой и реализацией мероприятий, направленных на комплексную механизацию и автоматизацию производства. Значительные успехи, достигнутые за последнее время в области технологии металлургического производства, в том числе добываю­щей и обогатительной областях, автоматизации и вычислительной техники, позволяют ставить и практически решать ряд задач, направленных на комплексную механизацию и автоматизацию производственных процессов в металлургии.

   Комплексная автоматизация процессов металлургического производства требует решения различных по своему характеру и сложности научно-технических задач, и в первую очередь задач проектирования и внедрения новых технологических цепей, аг­регатов и технологий.

 1    ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

   Продуктами большинства гидрометаллургических операций являются парогазо­вая фаза и пульпа. Например, операции сгущения/фильтрации используют на углеобо­гатительных фабриках, для хорошего функционирования водно-шламовой системы применяют автоматическое управление её работой. Пульпа зачастую содержит взве­шенные частицы ценной породы и грунта и др. нерастворимых веществ. Сгущение в основном применяют для повышения концентрации твёрдой фазы в пульпе и других технических смесях. Фильтрацию применяют для осветления циркуляционных вод и выделения различных технических жидкостей из пульп/смесей. Для операций сгуще­ния/фильтрации используется следующие технологические агрегаты: пирамидальные сгустители, радиальные сгустители, песковые насосы, центрифуги, ёмкости и сгусти­тельные воронки.

   Пульпу обезвоживают или сгущают, используя отстаивание, фильтрацию, реже центрифугование. Степень обезвоживания  определяется характером дальнейшего ис­пользования осадка: если он поступает на переработку его промывают, но остаточную влажность сохраняют высокой (до 50-60%), что ускоряет операцию обработки пульпы и обеспечивает более простую транспортабельность осадка.

   Пульпы, получаемые после выщелачивания, осаждения металлов, кристаллиза­ции, подвергаются обезвоживанию с целью количественного разделения жидкой и твердой фаз.

   Наиболее простым и достаточно эффективным приемом является сгущение, ко­торое осуществляется за счет оседания твердой фазы под действием силы тяжести. В результате образуется осветленный раствор (верхний слив), содержащий до 50-80% твердой фазы. Показатели сгущения зависят от свойств твердой фазы (крупность, удельная плотность), вязкости раствора, наличие коагулянтов и  флокулянтов.

   Введение последних в группу в количестве 10-40 г/т вещества позволяет увели­чить скорость отстаивания в 10-30 раз; в качестве флокулянтов чаще всего используют гидролизованный полиакриламид, столярный клей,  крахмал.

Операцию сгущения проводят в сгустителях с периферическим и чаще с цен­тральным приводом (рисунок 1). Пульпу подают в центр аппарата. Осевшая твердая фаза перемещается с помощью вращающихся (0,2-0,5 об/мин) граблин к разгрузоч­ному отверстию в центре конического днища сгустителя. Осветленный раствор слива­ется в кольцевой желоб. Скорость питания подбирается из-за расчета получения прак­тически прозрачного верхнего слива. Автоматическое регулирование сгустителя пред­полагает поддержание постоянной плотности нижнего слива; это достигается измере­нием его выхода и расхода поступающей пульпы и обеспечивается за счет варьирова­ния производительностью песковых насосов.

Рисунок 1 Схема сгустителя с центральным приводом

1 – приводной механизм, 2 – лоток для приема пульпы, 3 – слив конечного раствора, 4 – вал с рамой и гребками, 5 -  нижний слив, 6 – корпус, 7 – механизм подъема рамы 

Входные и выходные параметры в данном объекте представлены на  рисунке 2

Рисунок 2    Модель объекта управления

На данном рисунке введены следующие обозначения:

 F_п, F_с, F_о, F_к– количество поступающей пульпы, выход – сгущённой и осветлённой,         расход коагулянта соответственно;                                                                                                                                     

P_п, P_c – плотность пульпы питания и сгущённой пульпы;

DP – тяга пульпонасоса, либо давление в нижней части сгустителя;

T – температура окружающей среды;

V – скорость движения фермы граблин.