Способ автоматического регулирова-ния непрерывного процесса выщелачива-ния

Союз Соввтских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АИОРСКОМУ СИИ ЕТЕЛЬСТВУ н 1812715(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 15,0 331.бюллетень ИВ 10 Дата опубликования описания 15. 03, 81 53) УДК 622.775(72 Авторы изобретения Институт металлургии и обогащения АН Казахской Й;Р- --- (71) Заявитель(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ НЕПРЕРЫВНОГО ПРОЦЕССА ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ Изобретение относится к переработке глиноземного сырья, а именно к, способам автоматического регулирования процесса выщелачивания в аппаратах непрерывного действия.Известен способ автоматическогорегулирования непрерывного процессавыщелачивания, включающий поддержание соотношения расходов боксита иоборотного раствора с коррекцией покаустическому модулю после выщелачивания ГЦ .Недостаток известного способа состоит в относительно низкой степениизвлечения,Цель изобретения - повышение степени извлечения путем поддержанияскорости выщелачивания в реакторена оптимальном значении.Поставленная цель достигается тем,что поддерживают соотношение расходов боксита и оборотного раствора скоррекцией по каустическому модулюпосле выщелачивания, измеряют плотности исходной пульпы, пульпы наверхнем и нижнем разгрузочных уровнях, среднюю плотность пульпы на вы"ходе реактора, определяют текущеезначение скорости выщелачивания, ипри наличии положительной разности между заданным и текущим значениямискорости выщелачивания увеличнваютрасход пульпы с верхнего разгрузочного уровня и уменьшают на ту же величину расход пульпы с нижнего разгрузочного уровня, а при условии,если разность между заданным и текущим значениями скорости выщелачивания отрицательна, расход пульпы сверхнего разгрузочного уровня уменьшают, а с нижнего разгрузочного уровня увеличивают.В основу для регулирования расходов пульпы с верхнего и нижнего раз грузочных уровней по предлагаемомуспособу положено использование уравнения баланса твердой фазы: СоР = К + С(Ь)Р + С(О)Р(1) 20где Со, С (Ь), С (О) - соответственноконцентрации твердого в исходной пульпе на верхнем и нижнем разгрузочных уровнях, кг/м 8;25 Р, Р, Р - соответственно расходисходной пульпы, расходы пульпы сверхнего и нижнего разгрузочных,уровней реактора, м /ч 10 - количество твердого в реакто- ЗО ре, кг;К - кинетическая константа растворения, 1/ч, определяемая экспериментально для данного типа сырья;Ь - высота реактора.Причем О = С Ч (2) где С - средняя концентрация твер 3дого в реакторе, кг/мЧ - объем реактора, м3,К= КС Ч (3)К - средняя скорость растворения твердого, кг,/ч; с(ь) + С(О),Йфк р(4) С - средняя концентрация разгрузки на выходе реактора, кг/мАх3С учетом выражений (2), (3) и (4) уравнение баланса (1) можно записать в виде: КР Фьх Концентрация твердого по высоте реактора (с механическим перемещением) постоянного сечения определяется по формуле (5):С(Е) = С(0)е (б) где Ь - экспоненциальный множитель, равный Ь = Ы - ;ФМ На основании измеряемых значений С(Ь) и С(0) из уравнения (б) определяется значение экспоненциального множителя в условиях выщелачивания данного реактора и по уравнению (7) вЫчисляется С.Уравнение для определения скорости выщелачивания (растворения) К имеет вид (из уравнения (5К = Р(Со-Ср (д),. (8)Причем объемный расход исходной пульпы Р равен сумме объемных расходов пульпы с верхнего и нижнего разгрузочных уровней, исходя иэ условия стабилизации уровня пульпы в реакторе, обусловленной требованиями безаварийной работы оборудования:+ Р 2 2 - текущая координата по вертикальной оси реактора; .в( - эмпирический коэффициент;И - скорость свободного падения частиц, м/чуМ - коэффициент перемешивания,мД/ч.Средняя концентрация тверцого вреакторе С определяется как отношение .) С(Е)ЙЕ к высоте реактора Ь: о Скорость выщелачивания в реактореподдерживается на оптимальном значении К, обусловленном тем, что приККначинают преимущественно растворяться вредные примеси (кремнезем),образующие нерастворимые соединения(гидроалюмосиликат натрия) с.извлекаемым полезным компонентом АРО,что приводит к его потерям - уменьшению извлечения полезного компонента. Накопление нерастворимых соединений (шламов) в реакторе уменьшаетдолю твердого с полезным компонентомв реакторе (степень извлечения).На выходе технологической цепочкистепень извлечения полезного компо нента не может превышать значения(4"р Я 8щ где а - постоянная и для перерабатываемого сырья гидраргиллитовогоФаО, ЮОз, 1,7 8 Од Н Н 0 а:1.Выраженйе (10) определяется содержанием Й Од и АЕОЗ в боксите.По этой степени извлечения с помо:;ьл математического моделирования( 7 ) задается оптимальное значениескорости выщелачивания на выходе каждого Н-реактора.Из уравнения баланса (1), учитывая,что К = к а, с учетом наиденного изуравнения ( 8) значения К и измеренных значении концентраций твердогона верхнем и нижнем разгрузочныхуровнях СГЬ) и С ГО) можно определить З расходы на соответствующих разгрузочных уровнях Р и Рц, Р - РСОР К С(о) РС(Л) - С рПо результатам сравнения задаваемого К и вычисленного по уравнению- опт(8)определяется прирост 6 ( тогоили иного знака.Приросту К соответствует прирост 4 концентрации д С того же знака на соответствуюцих разгрузочных уровнях,причем д С=ВС(/1)6 С (О) (при 8 (1 вданиэл реакторе), а такжеф (12) 50 .К УТогда значение регулирующего расхода разгрузки для достижения значенийК +Я определяется следующим выражением:55Сф ц")ф(ф дС3) Р+ВР=(С(Ь)+В С) -(С(О) + 6 С) откуда с учетом уравнения (12) поя лучаем выра. кение для прироста регулируюцего расхода:11 оддержание К на оптимальном значении осуществляется следующим образом: если Д КЭ(КК), то следует расход пульпы с верхйего разгрузочного уровня увеличить Л РО (т, е, С(д)С (Й), учитывая распределение твердого по высоте реактора по уравнению ( 6), а с никнего разгрузочного уровня уменьшить, Л Р О.Необходимые для расчетов концентрации твердого в пульпе вычисляются и через измеряемые плотности пульпы по Формуле: С:/ . (15) 15 ж 3 т -Гж где р - измеряемая плотность пульпы;плотность твердой Фазы пульт,пы 1 боксита), являющаяся постояннойвеличиной, 20плотность лидкой Фазы пульпы,оп,еделле:лая по содер,канию ДР 0 ифаО (о).Объемный расход исходной пульпы Ропределяется на основании измеренных 25значений объемного расхода оборотного раствора Ро, м ч и весового расхода боксита Р., т ч по следующейФормуле: 30116) РуР-Р +д Расход оборотного раствора расчитывается иэ найценной по Формуле (9) дозировки и корректируется по значению каустического модуля(Ы)на выходе реакторов,На фиг. 1 приведена блок-схема системы управления, на )иг. 2 - блоксхема управляющего вычислительного 40 комплекса ( УВК) .Схема содержит датчик 1 расхода боксита, датчик 2 расхода оборотного раствора, регулятор 3 расхода оборотного раствора, датчик 4 плот ности исходнои пульпы, цепочку реактора 5 для выщелачивания, управляющии вычислительный комплекс,б, датчик 7 плотности и регулятор 8 расхода пульпы с верхнего разгрузочного уровня, дачтик 9 плотности и регулятор 10 расхода пульпы с нижнего разгрузочного уровня, датчик 11 средней плотности пульпы на выходе реактора, концентратомер 12.УВК содержит блоки приведения плот плотностеи, к концентрациям БПК 13- 16, подключенных к выходам датчиков плотности 4,7,9 и 11..Выходы БПК 14 и 15 подсоединены ко входу блока 17 экспоненциального 40 мнокителя ( БЭМ), выход которого подключен ко входу блока 18 средней концентрации (БСК) . Вход БСК подключен так,ке к выходу 15 Б 1.К, а выход - к блоку 19 константы растворения (БКР) . 65 Входы блока 20 скорости растворения(БРП), а выходы - к БЕР и блоку 22сравнения (БС) . Вход БС так,ке соединен с выходом блока 23 установкиоптимальной скорости растворения,а выход - с блоком 24 расходов разгрузки (БРР). Входы ВРР также подключены к выходам БРП, БПК - 14 и 15,БКР, а выход подсоединен по входурегуляторов 8 и 10 расхода пульпыс верхнего и нижнего разгрузочныхуровней.Входы блока 25 соотношения (БС)подключены к выходам датчиков 1 и2 расхода боксита и оборотного раствора, концентратомера. 12, а выход -ко входу регулятора 3 расхода оборотного раствора.Регулирование по предлагаемомуспособу осущестлвяется следующим образом,Боксит и оборотныи,раствор черездатчики расходов 1 и 2 поступают вцепочку реакторов 5 для выщелачивания ( иг. 1). Датчиками 4,7,9 и 11,пульпы на выходе реактора ф, выходные сигналы которых поступают на входуправляющего вычислительного комплек:са б, а именно на вход блоков приведения Б 1 К 1-4 (Фиг, 2) согласно уравнения (15) .Сигналс выходов БПК 2 и 3 поступают на вход БЗМ, в котором по уравнению (б ) вычисляется значение в,Сигнал, соответствующий этому значению, поступает на вход БСК, тудаже поступает сигнал с выхода БПК 3.В БСК по уравнейию (7 ) вычисляетсязначение С, соответствующий ему выходнои сигнал поступает на вход блока БКР. На входы БСР поступают сигналы с выходов БРЦ, БПК 1 и 4. ВБСР по уравйению 18) проводится расчет величины К, соответствующий ейвыходной сигнал. поступает на входБСр и БКР. В ьКР по уравнению (3) вычисляется значение 8, выходной сигнал которого поступает на вход БРР.В БСО по результатам сравнения задаваемого е выхода БУ значения К,д-, и вычисленного значения К вырабатывается сигнал Ь К, поступающий на вход БРР. Туда же также гоступает сигнал с выходов БРП, БПК 2 и 3.В БРР по уравнению (14) производится расчет прироста расхода пульпы с верхнего Ь Р и нижнего Ь Р =ЬР разгрузочных уровней, сигналы которых поступают на вход соответствую" щих регуляторов 8 и 10 расходовПричем значение прироста прибавляетбалачсаления ся к уже имеющимся значениям расходов в виде Х Ь РЕсли К(К , то на входе БРР Формируются сигналы на увеличение расхода пульпы с верхнего разгрузочного уровня, и на уменьшение на соответствующую величину расхода пульпы снижнего разгрузочного уровня (согласно условию стабилизации уровня в реакторе (9). Если КК, то на выходе БРР Формируются сйгналы на уменьшение с верхнего разгрузочного уровня и на увеличение с нижнего разгрузочного уровня расходов пульпы.В БС поступают сигналы с выходов датчиков 1 и 2 расхода боксита и 15 оборотного раствора, в которых на основании этих значений по Формуле(9) определяется необходимая дозировка и соответствующий ей расходоборотного раствора Р . Значение Ро Щ корректируется по измеренному концентратомером 12 эначениюок с выхода цепочки реакторов 5 для выщелачивания. Эта величина сравнивается с измеренным датчиком 2 значением Р и преобразуется в прирост расхода оборотного раствора того или иного знака + Л Р , который прибавляется к ужеиме:оиемуся значению Р в виде ХЬ Р,П р и м е р. Предйоженный способавтоматического регулирования процесса выщелачиванияопробован в гидрометаллургическои цехе алюминиевого завода на бокситах гидраргиллитового типа НайО РГпоз ф 1,7, 502, 35Э Н 0 состава, Ъ: ЪГ 0 42, 3, Я 0227,3, плотность боксита т2,73 г / см 3.выщелачивание проводится в цепных реакторах ( агитаторах) размером8 х 10 м и объемом 500 м при атмос3ферном давлении, число реакторов в технолонической цепочики и, температура выщелачивания 105 С.В головной реактор поступает исходнаясырая) пульпа плотностью45-" 2,62 г / см 3 (С:250 кг / м 3)о фДозировка сырой пульпы 3,2 м /расход оборотного раствора Р = =252 мз/ ч, а боксита РД = 78 т / ч,Вычисленный по уравнению (16)объемный расход исходной пульпы Р=:280 и ч.3Задаваемая максимально возможная степень извлечения полевого компонента для данного сырья=82,7 (10) .ПУтем математического модели . рования (7) задается максимальная степень извлечения на выходе первого реактора Е =25 (считая производи"тельность каждого реактора одинаковой 60 да на основании уравнени выражение для степени извл К перепишется в виде . = - р по котоо рому находится задаваемое оптимальное значение К . = 17750 кг / ч на вывыходе первого реактора.При осуществлении разгрузки пульпы с нижнего разгрузочного уровня реактора ( Р=О, Р "- 280 м/ ч), вычисляемая по уравнению (8 ) скорость выщелачивания К 16800 кг / ч. Значение К находят на основании вычисленных значений С= 250 кг / м , Р=230 и / ч3 -,3 и С = С (0) = 190 кг / и по результаЮых там измерений датчиков 1,2,4 и 11. Измеренные датчиками 7 и 9 плотности пульпы на верхнем и нижнем разгрузочных уровнях 3") = 2,25 г / см3 Р=2,35 г / см 3(Д =1,47 г / сл 3), а соответствующие ии концентрации С170 кгмЗ и С(0)= 190 кг / л 3 вычисляют по уравнению (15), По значения:л С (О ) и С Ь) вычисляют величины 8=11,2 10 и (6) и С=178 кг / м. 3 (7). При данном К, соответствующем перерабатываемому бокситу и вычисленной С, константа скорости К: 0,19 1 ч значение которой вычисляют по уравнению ( 3). Для обеспечения в реакторе оптимальной скорости вьпцелачивания Г = 17750 кг / ч, необходимо К уве.о т личить на Ь К:950 кг / ч, при этом концентрация твердого на верхнем и нижнем разгрузочном уровне увеличится наДС=С ", "м -10 кг/м согласно уравнению 12),Это достигается увеличением расхода с верхнего разгрузочного уровня и уменьшением расхода с нижнего разгрузочного. уровня на величину Ь Р(1); Таким образом, поддержание К на оптимальном значении осуществляется следующим образом.Для увеличения К на величину ЯК=950 кг / ч следует расход пульпы с верхнего разгрузочного уровня увеличить на 188 м 3 / ч, а расход с нижнего разгрузочного уровня уменьшить на ту же величину. Причем соответствующие 3 расходы разгрузки равны: Р =188 мч и Р:92 мэ/ч, вмес - то Р = 0 и Р 2= 280 м /ч при загрузке только с нижнего уровня, т.е. К м. соответствующая задаваемой максимальной степени извлечения, достигается при преимущественной разгрузке с верхнего уровня реактора.Применение предложенного способа позволяет увеличить степень извлеения на 1.формулая автоматического регулироерывного процесса вьпцела812715 10 2 чивания, включающий поддержание соотношения расходов боксита и оборотного раствора с коррекцией по каустическому модулю после выщелачивания, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повЫшения степени извлечения путем поддержания скорости выщелачивания в реакторе на оптималь- .ном значении, измеряют плотностиисходной пульпы, пульпы на верхнеми нижнем разгрузочных уровнях, среднюю плотность пульпы на выходе реак-. ф.тора, определяют текущее энааениескорости выщелачивания, и при наличии положительной разности между заданным и текущим значениями скорости выщелачивания увеличивают расходпульпы с верхнего разгрузочного уровня и уменьшают на ту же величинурасход пульпы с нижнего разгрузоч",ного уровня, а при условии, если разность между заданным и текущим значениями скорости выщелачивания отрицательна, расход пульпы с верхнегоразгрузочного уровня уменьшают, а снижнего разгрузочного уровня увеличивают. Источники информации,принятые во. внимание при экспертизе 1. Авторское сВидетельство СССР М 537028, кл. С 01 Г 07/04, 1974.83.211,5 7 Составитель А, АбросимовТехред С.Мигунова Коррек Лыж Швьщк а едакто ка н о й 4/ илиал ППП Патент, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 72/26 ВНИИП по 1130Тираж 50 Государственн елам изобретеМосква, ЖПодпкомитета СССРи открытийаушская наб