Способ управления приготовлением двухкомпонентной бокситовой спекательной шихты

института "Цветметавтоматик СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРИГОТОВЛЕНИЕМДВУХКОИПОНЕНТНОЙ БОКСИТОВОЙСПЕКАТЕЛЬНОЙ ВИХТЫ 1Изобретение относится к цветной . металлургии и может быть использовано для управления процессом приготовления двухкомпонентной бокситовой спекательной шихты при производстве глинозема методом спекания. 5Известен способ управления приготовлением двухкомпонентной бокситовой спекательной шихты из боксита и соды в группе параллельно работающих мельниц, включаоций измерение и стабилизацию потока содового раствора 11 1.Недостаток способа - относительно низкая точность стабилизации вещественного состава шихты на выходе из измерениеосле поом выхода бок- эаданна придлагаемому достигаеуправления ентной бок- включаю- риготовленя улучшеется споием двухленногопы перед мельниц. . Наиболее близким к пре по технической суцности и мой цели является способ приготовлением двухкомпон ситовой спекательной щихт щий измерение плотности п ной из насыщенного и разб растворов соды содовой пу мокрым размолом с бокситом,.плотности полученной шихты имола и классификации, при этчисляют текуцее значение рассита и при отклонении его отного изменяют поток боксита.готовлении шихты 2 .Недостаток известного способа за"ключается в том, что он предусматрива"ет лишь одно управляющее воздействиеизменение расхода боксита и можетстабилизироваться лишь одинтехноло"гический параметр шихты, напримеркаустическое отношение, но посколькукачество содобокситовой спекательнойшихты оценивают по двум показателям,каустическому отношению и влажности,такой способ не позволяет получитьдостаточно высокий выход кондицион"ной пихты.Целью изобретения являетсние качества шихты.Поставленная цель достигасобом управления приготовлен3 983 4как последняя является основным компонентом. Помимо этого плотность содовой пульпы определяет ее влажность.Следовательно изменение плотности со")довой пульпы приводит к изменениюсоотношения в ней общей щелочи и воды.Таким образом, появляется воэможность совокупной стабилизации каустического отношения шихты и ее влажО ности одновременным изменением расхода содовой пульпы и ее плотности.Периодическая корректировка заданийпо текущим значениям каустическогоотношения и влажности позволяет ском"15 йенсировать неконтролируемые возмущающие воздействия.Зависимость между содержанием общей щелочи и плотностью содовой пульпы описывается уравнениями20 с н = А 1 3 с + А 0 (1)Ч = - + Ь, (2)3 сгде С- содержание общей щелочи впульпе в пересчете на МаО,кг/мЧс - влажность содовой пульпы,4; устического отношения и влажности шихЬ Аои А- постоянные коэффициенты,характеризующие статистическую связь параметров= 150,8, Ъ = йб,9На фиг. 1 показана графическая35 зависимость плотности содовой пульпыот содержания общей щелочи в содовойпульпе; на фиг. 2 - зависимость влажности шихты от расчетной влажности;на Фиг. 3 - блок-схема системы авто 40 матического управления процессом приготовления содокарбокситовой шихтыдля спекания.График зависимости плотности отсодержания общей щелочи (фиг. 1).45 Среднеквадратицеское отклонение отлинии регрессии при этом равно(3) где ИшМш АЯ,АЗ компонентной бокситовой спекательной пихты, включающим измерение плотности приготовленной иэ насыщенного и разбавленного растворов соды содовой пульпы перед мокрым размолом с бокситом, измерение плотности полученной шихти после. размола и классификации, при этом определяют заданные значения плотностей содовой пульпы и шихты по заданным значениям каустического отношения 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 содовои пульпы на размол, причем для уменьшения плотности шихты поток содовой пульпы увеличивают, и наоборот.Периодически измеряют значения каты, сравнивают их с заданными величинами и при отклонении измеренного каустического отношения от заданного иэ" меняют 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 из-. меренная влажность больше заданной, заданное значение плотности шихты увеличивают, и наоборот.Кондиционность содобокситовой спекательной шихты определяется соответствием ее каустического отношения и влажности заданным значениям. Каусти" ческое отношение шихты определяется молярным отношением общей щелочи в ней к суммарному содержанию алюминия, железа, кремния и серы в пересчете 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 Исследованиями установлена эависи мость между влажностью спекательнойшихты и комплексным параметром, в который входят измеренные значения плотности шихты и содовой пульпы5 983050 6 и Л 1 - постоянные коэфФициенты, ха- Преобразовав уравнения (6) с учерактеризующие статистическую том зависимостисвязь параметровдля спека- (7)тельной широты Ар = -66,87, находятА = 144,1 А 2 = 32,0). 5 СБ 3 ш -с (8)о В3"6 в а График зависимости влажности шихты (фиг. 2 ). Среднеквадратическое отклонение от линии регрессии составляет ф.1,844,где д - плотность влажного бокси" та,т/м Используя зависимостьИспользуя информацию о величинепотоков и составе боксита и содовойпульпы, поступающих на приготовлениеспекательной шихты, можно записатьуравнение 5где у - плотность сухого боксита,т/,Зи решая совместно уравнения (1), (8),(10) где Ь и онная с сита, к кг 10- 0,6 где СЛ,СР,СК и СБ ржание сооттвенно А 1203 З 02 вет Гег 3Для содобокситовопиво уравнение хты справедношея инСо+ Ос Яб + Ос и ( - расходы(6) По заданным каустичению и влажности шихты,формацию о среднем состего влажности, испопьзууравнений3 ) и 11 П ), оданные значения плотнос испол аве б где оответстве ксита икупностьяют за но содовои пульпы,.т/ч и влажного боксита,Э пред ти с ч. о- расходы влажного боксита и содовой пульпы для приготовления шихты, соответственно т/ч и 2 м /ч;влажность боксита, кг/ /кг;каустификаци пособность бок г/ в боксите, 4;постоянный коэбйициент, определяемый средним содержанием А 120 в со 3 довой пульпе;каустическое от 4 ношение шихты, кг/кг. Совокупность уравнений 10 ) и ( 3) представляет собой математическую модель процесса приготовления содобокситооой спекательной шихты, При ис- пользовании этой, модели для управления процессом плотности содовой пульпы и шихты служат управляемыми входными параметрами, Остальные члены уравнений математической модели неуправляемые изменяющиеся входные па" раметры (у,й), постоянные коэффициенты (А, Ар, Й 1-А,1) и выходные параметры (К, И, ), определяющие качество спекательной шихты,Способ осуществляют следующим образом. Расход боксита в мельницы мокрого размола стабилизируют.на уровне, оп" редепяемом заданной производственной программой. Общий поток содовой пуль ,пы в процесс готовят смешением насы" щенной и разбавленной соды. Насыщенная содовая пульпа имеет плотностьвыше максимально необходимой для ведения процесса. Разбавленная содовая пульпа имеет плотность ниже мини мапьно необходимой дпя ведения процесса.скому от4 9830 пульпы на вводе в процесс и шихты на выходе размола и классипикации, Измеряют текущие значения 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 об щий поток содовой пульпы и процесс.Параллельно с управлением составом йихты по входным параметрам периодически определяют текущее значение каустического отношения и влажности 15 шихты поеле размола и классификации по химанализу или экспрессанализу, и при отклонении измеренных значений от заданнь 1 х, корректируют заданные значения плотности содовой пульпы 20 и шихты.БлсВ-схема системы автоматического управления процессом приготовления содобокситовой шихты для спекания содержит мельницу 1 мокрого размола, 25 в которую подают боксит через регулирующую заслонку 2, Потоки насыщенной и разбавленной соды через механичес- ки сочлененные регулирующие заслонки 3 и 1 подают в смеситель 5 и после 30 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, Плотность содовой пульпы и шихты измеряют плотномерами 11 и 12 соответственно. Состав шихты определяют анализатором 13, Информация о составе шихты,45 среднем составе боксита и задания по каустическому отношению и влажности поступает на вход вычислительного устройства 11 в котором произвоДят расчет заданий плотности содовой пуль о пы и шихты. Текущие значения плотности содовой пульпы и шихты, а также задания, расчитанные вычислительным устройством, подают, на вход регулято. ров 15 и 16 соответственно, Регулятор 15 вырабатывает и передает воздействие на сочлененные регулирующие заслонки 3 и , стабилизирующее заданную плотность содовой пульпы из50 8 менением соотношения потоков насыщенной и разбавленной соды на входе смесителя 5. Регулятор 16 вырабатывает и передает воздействие на регулирующую заслонку 6, стабилизирующее заданную плотность шихты изменением по,тока содовой пульпы в процесс.П р и м е р. Для спекания используют боксит Южно-Уральского бокситового рудника, характеризующегося следующими усредненными показателями у = 0,16 отн.ед.; Фб = 34 или 0,03 отн.ед; у = 3,2 т/м. Содержание А 120 З в содовой пульпе, поступающей на переработку, в среднем составляетСдр= 003 0 ОМт/м КоэФициент А определяет молярное содержание А 120введенное в шихту содовой пульпой, выраженное в молярных .долях относительно МаО А = -62 Сдд 102 102 и 62 - молекулярные веса соответственно А 1 О и йа О, Принимаем Р = = 0,02 отн.ед,После подстановки приведенных постоянных коэфйрциентов и условно-постоянных значений у., М 6 Яб Р Урав нения ( 3 ) и (10) принимают вида "ьо,ьь 81(отн,ед); (12) 1 4 Ф 4 032 Х К К(отн.ед) Каждому соцетанию конкретных значений с и . соответствует определенное сочетание,К и %,(табл. 1, состав ленная на основании совместного решения уравнений 12 и 13).Состав шихты регламентируется следующими показателями- 1006 0,03) отн.ед. и (1 ЧФ= 32(+ 2)Ф или 032(+002) отн.ед. где Ки Ж ш - заданные значения со ответственно каустического отношения и влажности шихты. Заданные величины по ( 11) обеспечивает лишь стабилизация следующих значений плотностейУ = 1,519 т/м;д,= 1,825 т/м при соответствии технологического режима принятым усредненным показателям,9 9830500ового баланса смеше- ДлЯ Уменьшенив плотности шихты До за"Исходя из массового аланса смешения потоковдания при постоянном расходе бокситаОн 0. у = (О + 0 ) унеобходимо увеличить расход содовойпульпы. Пои этом он равен-нУн+ РЗР= -н -р С ф1,825Й( .щ), Б );11).), ),Ь у - у ) В) )В),- 112,05 м /ч.Соответственно, при фактической плотч ч1 Онои содовои пульпы, ности шихты ниже за анной для увелиЪ где 0 и и Ор - расход соответственнонасыщенной и разбавлен- . етствен"- плотность соо но насыщенной ленной содово т/мзначения 4 и плотазбавленной сод азбавльпы,Задаюыщеннойы ности наовой пуль 65 т/м; у = 1,1 авнение 1имает . 2 ю пу до чн ФПредлагаемый способ позволяет получать с потока без использования кор.ректирующих емкостей шихту с точнос) тью по каустическому отношению М 0,08 т/т, по влажности 2,53, среднеквадратические отклонения при стабилизации расчетных значений плотностисодовой пульпы и шихты по каустическому отношению и влажности шихты 4 О,+0,06 т/т и + 1,91 соответственно,погрешность системы управления ф 0,02 т/т и + 0,63 соответственно.Экойомический эффект от реализации способа за счет повышения производительности и уменьшения потерьсоды и боксита составит 100 тыс.руб.на 100 тыс, т глинозема.Таблица 1 Отклонение пл данной представл табл. 1. Решая с и (9), подставля а= 0,03;ости шихты от но варианто овместно уравнения 3 Хс= м боксита ш -3 с. 1 88=1:ф (отн.ед) . (16)Юр 1, 5-тс,Дляизменения плотности содовойльпы а изменяют соотношение расхонсв насыщенной и разбавленной пульпы/Ор, сохраняя стабильным суммар-. ный расход соды с = 0 к 0 р100 м/ч. Результаты операции, рас 30 читанные на основании уравнения (16) приведены в табл. 2. Ачения 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 " ная влажность меньше заданной, плотность шихты уменьшают, увеличивая еевлажность ( варианты 3 и 6 табл. 1). Корректировку завышенного по отношению к заданию фактически измеренного каустического отношения шихты произ" водят уменьшением плотности содовой пульпы ( варианты 3 и 1 ). Если практи" чески измеренное каустическое отношение меньше задания, плотность содо-. вой пульпы увеличивают (варианты 3 и 2).983050 Таблица 2 Вариант 2 4 5 6 79 н, м/ч 48,00 52,00 55,99 59,60 6399 68,00 72,00 ар, мЗ/ч 52,00 48,00 44,01 40,40 36,01 32,00 28,00 Ор/бр Оь 923 1083 1 э 272 1475 11777 2)126 2 ф 571 фс, т/м 1,52 1,53 1,54 1 549 1 56 1,57 1 58в ге ещеФормула 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, о т л и ц а ю щ и,й с я25 тем, что, с целью улучшения качества шихты, определяют заданные знацения , плотностей содовой пульпы и шихты по заданным значениям каустического отношения 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, при чем для увеличения плотности поток насыщенного раствора соды увелицива.ют, а поток разбавленного раствора соды уменьшают, и наоборот, а при от. клонении измеренной плотности шихтыот заданной изменяют общий поток содовой пульпы на размол, причем для уменьшения плотности шихты поток содовой пульпы увеличивают и наоборот.2. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что йериодически измеряют значения каустического отношения и влажности шихты, сравнивают их с заданными величинами и при отклоне- нии измеренного каустического отношения от заданного изменяют заданное 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 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. 304. 2. Авторское свидетельство СССР М 770155, кл. С 01 Г 7/38, 1978.983050МО РР лд да .а Ргржа юР РАКлР 4 жюкУ У ыАаЬу . луыгЬг.илиал ППП "Патент" Ужгород, ул. Проектная адаиагаустическ ойдоОюаОаюеые ллюЮ Фю 8