Способ управления технологическим процессом плавки в жидкой ванне сульфидных концентратов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЫгЗ" 1 Иф"-АБЛЙО 1"-.,и/.аВЮКжФщса,НОЯ.л-=;=Т ед.05,няет подВысокой лному иследствие,дрида, что услож ального режима с приводит к непа ы шихты и, как с мосферы.й способ направ ных недостатков ического регул ной плавки в жи сернистого анги держание оптим эффективностью пользованию се к загрязнению аПредлагаемьтранение указан чение автомат процесса автоге лен на ус и обеспе ировани дкой ван тратов есса за жащей(21) 4839376/02(71) В сесоюзн ый научно-исследо вател ьский, проектный и конструкторский институт горного дела и металлургии цветныхметаллов(73) Научно-исследовательский, проектный и конструкторский институт горного дела и металлургии цветных металлов (56) Плавка в жидкой ванне/Под рА,В.Ванюкова. М.: Металлургия, 1988, с,1108, 114,(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ ПЛАВКИ В ЖИДКОЙ ВАННЕ СУЛЬФИДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ(57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для автоматизаИзобретение относится к металлургии и может быть использовано для автоматизации управления плавкой в автогенных процессах, преимущественно сульфидных кон центратов тяжел ых цветн ых 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 углеродсодержащего топлива и кислородногодутья,Недостатком указанного способа является то, что управление процессом осуществляется без учета количества выходящего(5 ц 5 С 22 В 5/02, Р 27 В 15/00, 15/18 ции 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 ЯО 2 и сравнивают его с текущим выходом, и в заданном интервале между максимальной и минимальной температурами плавления шихты при "превыше-нии допустимого выхода 302 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 пропорцибнально сумме расхода шихты и топлива. 2 ил,не,Цель изобретения - повышенитивности плавки"сульфидных койци обеспечение экологичности просчет полной утилизации серы, содеся в шихте.Поставленная цель достигается тем,что дополнительно измеряют концентрацию сернистого ангидрида в отходящихгазах, определяют его выход и сравниваютего текущее значение с заданным по технологии предельно допустимым; в заданном интервале между максимальной иминимальной температурами плавленияшихты при превышении (или снижении)допустимого выхода сернистого ангидрида уменьшают (или увеличивают) расходшихты; при понижении температуры нижезаданной минимальной увеличивают расход углеродсодержащего топлива, при повышении температуры выше заданной 15максимальной уменьшают расход углеродсодержащего топлива, а расход дутья изменяют пройорционально сумме расходашихты и углеродсодержащего топлива.20Таким образом, в новом способе регулируются не один или два показателя, а всепоказатели плавки системно, причем каждый показатель регулируется в оптимальном пределе физически и технологически 25обоснованных параметров плавки,В качестве исходных параметров вводятСя:тпл - минимальная температура плавления шихты; 30, " - максимальная температураплавления шихты;Ошихты расчетный (теоретический) рдс"ход шихты;Оу,л - расчетный (теоретический) расход угля;Одутья - расчетный (теоретический) расход дутья;Озо, - предельно допустимый выходсернистого ангидрида, исходя из технических возможностей агрегата плавки в жидкой ванне и экологических норм,В процессе плавки производятся непрерывно текущие замеры температуры(ттек), Расхода шихты (Ошихтые), Расхода УглЯ (Оуглрек), Расхода дУтьЯ (Одутья"к), Расхода отходящего газа (Огезе) и концентрациисернистого ангидрида (Кзо,), по которым ирассчитываются переменные величины сиспользованием коэффициентов 50ги - коэф. расхода шихты;р - коэф. расхода угля;и - соотношение расхода топлива к расходу дутья.В интервале температур тпл" - спл" 55коэффициент расхода шихты, ги = 1,текРаСхОД шИхты, Ошихты= Ошихты Х 1,теквыход сернистого ангидрида, Озо,= Огаэа х Кяо,Расход шихты (1-й уровень регулирования) корректируется в пределах между минимальной и максимальной температурамиплавления тпл и тпл в зависимости отвиОэо, ", который сравнивают с предельнодопустимым выходом сернистого ангидридаОзоЕсли ОэоОэог,рассчитывается коэффициент расхода шихты, щ 1 как(Ояоек), если Ояо,"Ояо., то гиг рассчитывается как бг (Озо,"к)Скорректированный расход шихты оптек текределяется как Ошикты х т 1 или Ошикы ххги.Расход угля (2-й уровень регулирования)определяется вне пределов минимального имаксимального значений температур плавления и корректируется как Оуля и р. Еслит 11 лл коэффициент р 1 рассчитываетСЯ КаК ФУНКЦИЯ ТЗ (Т 1 ек), ЕСЛИ Тг"1 П коэффициент рг рассчитывается как 14 (тг)и соответственно изменяется расход угля вп роцессе.Количество топлива определяется каксумма действительного расхода шихты и угля, а дутья с учетом соотношения расходатоплива к расходу дутья (3-й уровень регулирования),Методика определения параметроврегулирования и функциональных зависимостей коэффициентов расхода шихты иугля (ги и р) и соотношения и состоит в том,что на основе теплового баланса процессаплавки, на комплексе ПЖВ, с учетом конкретных условий в процессе опытно-промышленного освоения, уточняютсяпоказатели, которые вводятся в системууправления, как исходные данные, В случае перехода на плавку концентратов сновыми свойствами параметры регулирования и функциональные зависимостиуточ н я ются,П р и м е р, Исходные данные для управления плавкой:Минимальная температура плавленияшихты Тпл= 1250 СМаксимальная температура плавленияшихты 1= 1350 С.Расчетный расход шихты Ошикты= 70 т/ч,Расчетный расход угля Оугля = 2 т/ч,Расчетный расход дутья Одут, = 16000нм /ч.Предельно допустимый выход сернистого ангидрида Озо= 10000 м /ч.3Первый режим,Текущая температура плавки ,"=1788983 10 15 20 птп1 тектпл 25 30 35 40 45 50 55 Концентрация сернистого ангидрида Кзо; - 30 Проверяем температурный режим 1250 С тпрр " = 1300 С1350 С, т.е, плавка проходит в пределах нормального температурного режима,Озо" = 30000 х 0,3 = 9000 мз/ч Сравниваем с заданным Озо,- 10000 м /ч, необходимо увеличить выход сернистого ангидрида на 1000 м /ч,следовательно коэффициент расхода шихты должен быть увеличен до гп 1= 1,1.Температура увеличивается до 1340 С.Огаза= 32000 и Кзо= 33%, Озо= 10220 м /ч, Отклонение от нормы в допустимых пределах - 5,6 о , режим следует считать нормальным,Второй режим.Температура плавки снизилась до ттек= = 1230 С, т,е. Коэффициент расхода угля долженбыть увеличен до р = 1,15, тогда расходугля должен быть увеличен до Оугля" х р == 2000 х 1,15 = 2300 кг.После проверки и регулирования установлено, что режим плавки нормализовался. Подача шихты при этом стабильна - 70т/ч, выход сернистого ангидрида около10000 м /ч.Соответственно, пропорционально суммарному увеличению топлива должно бытьувеличено и количество дутья.Третий режим,Температура плавки повысилась доттек= 1380 С.Коэффициент расхода угля должен бытьуменьшен до р = 0;92Расход угля 6," х р= 2000 х 0,92== 1840 т/ч.Расход дутья при неизменном расходешихты должен быть соответственноуменьшен. Выход сернистого ангидрида10000 м /ч,На фиг.1 показан плавильный агрегат1, в котором осуществляется плавка сульфидных медных и других концентратов вжидкой ванне; на фиг.2 - разрез А-А нафи г.1.Загрузка шихты и угля в плавильнуюзону 2 производится через загрузочное отверстие 3 самостоятельными дозирующимивесовыми устройствами. Через фурмы 4 отраспределительного коллектора 5 в плавильную зону подается дутье, обогащенноекислородом. Расход дутья замеряется на подводящемтрубопроводе перед распределительным коллектором. Продукты плавки удаляются непрерывно: шлак - через окно 6, штейн - через окно 7, Газы, содержащие сернистый ангидрид (ЯО 2), 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 502 в отходящих газах замеряется газоанализатором ДИСК.Температура расплава в плавильной зоне может быть зэмерена с помощью термопары или оптического пирометра, Возможен также косвенный контроль температуры плавки по изменению температуры воды в кессонах Изменение температуры воды ( Л т) на один градус связано со сдвигом температуры расплава на 20 С,Таким образом, оценка значений тпл" и тпл" может производится путем измерения температуры охлаждающей воды на выходе из кессонов плавильной зоны. Эта зависимость уточняется при проведении пу сковых и наладочных работ на вводимых в эксплуатацию агрегатах,Выбор оптимального интервала температур плавления сульфидной шихты в жидкой 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 (Еез 04), который имеет более высокую температуру плавления по сравнению со всеми остальными компонентами расплава и оказывает влияние на вязкость расплава. Вязкость расплава влияет на осаждение капелек штейна, образующихся в процессе плавки шихты и, в конечном итоге, на потери металла со шлаками. Поэтому температуру плавления, обеспечивающую оптимальную вязкость и высокую 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 слишком глубокого восстановления железа.Помимо приведенных технологических соображений по выбору интервала температур плавления существуют и экономические: нижний предел тпл устанавливается в зависимости от состава шихты и вязкости расплава, оп редел я ющихдбпустимую величину потерь металла со шлаками; верхний предел тпрр " устанавливается по достижении оптимальной вязкости расплава, т.е. при дальнейшем увеличении темпе.Гунь актор Заказ 83 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытия 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 НТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина ратуры расплава вязкость уменьшается незначительно, но резко увеличиваются потери тепла, происходит разрушение гарниссажного слоя и др.Методика определения функций 1114 5 состоит в том, что в процессе пуско-наладочных работ на конкретном плавильном агрегате, материалах и шихте, проводится экспериментальное определение регулируемых зависимостей. 10Например, зависимости 11 и 12 изменения расхода шихты от выхода 302 производится при строго фиксированных расчетных значениях расхода угля Оугля и расхода дутья Одутья при постоянной тем пературе. Изменяя расход только шихты;.: определяют, экспериментальную зависимость Озоот Ошикты минимум по четырем - точкам, (Четыре точки выбраны для того, чтобы определить вид кривой с высокой 20 степенью точности). Путем математической обработки устанавливают вид зависимости Озо"= фп Ошикты), Аналогичным путем могут быть определены другие функциональные зависимости. 25Поскольку в агрегате создавать фиксированные значения заданных параметров затруднительно, необходимые значения изменяемых функций 1114 можно определятьна основе теории планирования эксперимента,Формула изобретенияСпособ управления технологическимпроцессом плавки в жидкой ванне сульфидных концентратов, включающий измерениетемпературы стек расплава, измерение и изменение расходов шихты, топлива и дутья,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения эффективности плавки и экологичности процесса, дополнительно измеряют концентрацию сернистого ангидрида302 в отходящих газах, по которой определяют его выход Озо,", и сравнивают теку текщее значение Озо," с заданным потехнологии предельйо допустимым Озо,сравнивают стек с максимальным и минимальным значениями температур спли 1 пл плавления шихты, заданными поминТЕХНОЛОГИИ, ПРИ Спл1 тек 1 плмин максиОзо,Озоуменьшают расход шихты, примйн макс тек1 пл1 тек 1 пл и ОБООЗОтуВЕличиминваЮт РаСхОД шихты, пРИ 1 тек Спл УвеличиВдют РаСХОД тОПЛИВа, ПРИ Стек 1 плуменьшают расход топлива, а расход дутьяизменяют пропорционально сумме расходашихты и топлива,