Способ управления технологическим процессом плавки в жидкой ванне сульфидных концентратов

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для автоматизации 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 S02 и сравнивают его с текущим выходом, и в заданном интервале между максимальной и минимальной температурами плавления шихты при п рев ышении допустимого выхода S02 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 пропорционально сумме расхода шихты и топлива. 2 ил. со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

00 (О

iQO (21) 4839376/02 (22) 04.07.90 (46) 15,01.93. Бюл, М 2 (71) В сесоюзн ый научно-исследо вател ьский, проектный и конструкторский институт горного дела и металлургии цветных металлов (72) В,Ю.Шнирлин, T.С.Свиридова, Б.И.Равданис, M À,Áåëÿâñêèé, B.Á.Ñåðåáðåííèêoâ, В,А.Генералов, В.С.Коган и B.Ã,Þøèí (73) Научно-исследовательский, проектный и конструкторский институт горного дела и металлургии цветных металлов (56) Плавка в жидкой ванне/Под ред.

А.B.Âàíþêoâà. М.: Металлургия, 1988, с,105, 108, 114. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ ПЛАВКИ В

ЖИДКОЙ ВАННЕ СУЛЬФИДНЫХ КОНЦЕ HTPATOB (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 кислородного дутья, Недостатком указанного способа является то, что управление процессом осуществляется без учета количества выходящего

ÄÄ5UÄÄ 1788983 АЗ (я)5 С 22 В 5/02, F 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 ЯО2 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. сернистого ангидрида, что усложняет под- держание оптимального режима с высокой эффективностью, приводит к неполному использованию серы шихты и, как следствие, к загрязнению атмосферы.

Предлагаемый способ направлен на устранение указанных недостатков и обеспечение автоматического регулирования процесса автогенной плавки в жидкой ванне.

Цель изобретения — повышение эффективности плавки сульфидных койцентратов и обеспечение экологичности процесса за счет полной утилизации серы, содержащейся в шихте.

1788983

Поставленная цель достигается тем, что дополнительно измеряют концентрацию сернистого ангидрида в отходящих газах, определяют его выход и сравнивают его текущее значение с заданным по тех- 5 нологии предельно допустимым; в заданном интервале между максимальной и минимальной температурами плавления шихты при превышении (или снижении) допустимого выхода сернистого ангидри- 10 да уменьшают (или увеличивают) расход шихты; при понижении температуры ниже заданной минимальной увеличивают расход углеродсодержащего топлива, при повышении температуры выше заданной 15 максимальной уменьшают расход углеродсодержащего топлива, а расход дутья изменяют пройорционально сумме расхода шихты и углеродсодержащего топлива.

Таким образом, в новом способе регулируются не один или два показателя, а все показатели плавки системно, причем каждый показатель регулируется в оптимальном пределе физически и технологически 25 обоснованных параметров плавки, В качестве исходных параметров вводятся:

tnn" " — минимальная температура плавления шихты; 30

tnn — максимальная температура плавления шихты;

6шихты расчетный (теоретический) расход шихты;

6ул — расчетный (теоретический) рас- 35 ход угля;

Оду а> — расчетный (теоретический) расход дутья;

Qso — предельно допустимый выход сернистого ангидрида, исходя из техниче- 40 ских возможностей агрегата плавки в жидкой ванне и экологических норм, В процессе плавки производятся непрерывно текущие замеры температуры (тек), расхода шихты (6шихты" ), расхода yr 45 ля (Gyros ), расхода дутья (Оду,ьn" ), расхода отходящего газа (Огааа) и концентрации сернистого ангидрида (KsoT), по которым и рассчитываются переменные величины с использованием коэффициентов 50

m — коэф. расхода шихты; р — коэф. расхода угля; п — соотношение расхода топлива к расходу дутья.

В интервале температур tnn "- спл " 55 коэффициент расхода шихты, m = 1, тек

РдСХОД ШИХТЫ, бшихты= бшихты Х " тек выход сернистого ангидрида, Qso

= Qraaa x Kso.

Расход шихты (1-й уровень регулирования) корректируется в пределах между минимальной и максимальной температурами плавления tnn " и tnn " в зависимости от п!и

Qso, ", который сравнивают с предельно допустимым выходом сернистого ангидрида

Qso.

Если Оэо"" < Оэо„рассчитывается коэффициент расхода шихты, m1 как (Qso "), если Ояо," > Qso„то тг рассчитывается как f2 (Qsp ).

Скорректированный расход шихты оптек тек ределяется как бшикты х т илибшикы х

xm.

Расход угля (2-й уровень регулирования) определяется вне пределов минимального и максимального значений температур плавления и корректируется как Gyrnn и р. Если

t1 < tnn " коэффициент р1 рассчитывается как функция f3 (t1 ), если т2" > tnn коэффициент р2 рассчитывается как f4 (t2" ) и соответственно изменяется расход угля в и ро цессе.

Количество топлива определяется как сумма действительного расхода шихты и угля, а дутья с учетом соотношения расхода топлива к расходу дутья (3-й уровень регулирования).

Методика определения параметров регулирования и функциональных зависимостей коэффициентов расхода шихты и угля (m и р) и соотношения и состоит в том. что на основе теплового баланса процесса плавки, на комплексе ПЖВ, с учетом конкретных условий в процессе опытно-промышленного освоения, уточняются показатели, которые вводятся в систему управления, как исходные данные. В случае перехода на плавку концентратов с новыми свойствами параметры регулирования и функциональные зависимости уточ н я ются.

Пример, Исходные данные для управления плавкой:

Минимальная температура плавления шихты tnn "= 1250 С.

Максимальная температура плавления шихты tnn" "= 1350 С.

Расчетный расход шихты бшикты= 70 т/ч, Расчетный расход угля 6угля = 2 т/ч.

РаСЧЕтНЫй РаСХОД ДУТЬЯ Qpyrl,n = 16000 нм /ч.

Предельно допустимый выход сернистого ангидрида Озо; — 10000 м /ч. з

Первый режим, Текущая температура плавки," =

=1300 С.

Расход отходящих газов Qraa 30000 м /ч, 1788983

20 пи и

1тек < inn

35

45

55

Концентрация сернистого ангидрида

Vs — 30

Проверяем температурный режим

1250 С< tnt "" = 1300 С < 1350 С, т.е, плавка проходит в пределах нормального температурного режима, QsoTe" = 30000 х 0,3 = 9000 м /ч

Сравниваем с заданным Qso,= 10000 м /ч, необходимо увеличить выход сернистого ангидрида на 1000 м /ч,следовательно коэффициент расхода шихты должен быть увеличен до m>= 1,1.

Температура увеличивается до 1340 С. багаза= 32000 и Ksop 33, Qsop 10220 м /ч, Отклонение от нормы в допустимых пределах — 5,6, режим следует считать нормальным, Второй режим.

Температура плавки снизилась до txe<=

= 1230 С, т,е.

Коэффициент расхода угля должен быть увеличен до р = 1,15, тогда расход угля 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 — 70 т/ч, выход сернистого ангидрида около

10000 м /ч.

Соответственно, пропорционально суммарному увеличению топлива должно быть увеличено и количество дутья.

Третий режим, Температура плавки повысилась до тт к= 1380 С.

Коэффициент расхода угля должен быть уменьшен до р = 0;92

Расход у л Qyrns e x р= 2000 х 0,92=

= 1840 т/ч.

Расход дутья при неизменном расходе шихты должен быть соответственно уменьшен. Выход сернистого ангидрида

10000 м /ч.

На фиг.1 показан плавильный агрегат

1, в котором осуществляется плавка сульфидных медных и других концентратов в жидкой ванне; на фиг.2 — разрез А-А на фи г.1.

Загрузка шихты и угля в плавильную зону 2 производится через загрузочное отверстие 3 самостоятельными дозирующими весовыми устройствами. Через фурмы 4 от распределительного коллектора 5 в плавильную зону подается дутье, обогащенное кислородом. Расход дутья замеряется на подводящем трубопроводе перед расп ределительным коллектором. Продукты плавки удаляются непрерывно: шлак — через окно

6, штейн — через окно 7, Газы, содержащие сернистый ангидрид (SOz), из плавильной зоны через аптейк 8 направляются в котелутилизатор и далее на производство серной кислоты или элементарной серы (на фиг.2 не показано). Концентрация SOz в отходящих газах замеряется газоанализатором ДИСК108.

Температура расплава в плавильной зоне может быть замерена 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 tnn " и tn m " может производится путем измерения температуры охлаждающей воды на выходе из кессонов плавильной зоны. Эта зависимость уточняется при проведении пусковых и наладочных работ на вводимых в эксплуатацию агрегатах, Выбор оптимального интервала температур плавления сульфидной шихты в жидкой ванне базируется на известных рекомендациях. П ри этом учиты вается также то, что процесс плавки в жидкой ванне сульфидного сырья на медный штейн характеризуется наличием в расплаве магнетита (Рез04), 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 13001400 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 tnn устанавливается в зависимости от состава шихты и вязкости расплава, onределяющих дбпустимую величину потерь металла со шлаками; верхний предел tnn " устанавливается по достижении оптимальной вязкости расплава, т.е. при дальнейшем увеличении темпе1788983

Фиг1

Составитель А.Абрасимов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н.Гунько

Редактор

Заказ 83 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ратуры расплава вязкость уменьшается незначительно, но резко увеличиваются потери тепла, происходит разрушение гарниссажного слоя и др.

Методика определения функций f1...f4 5 состоит в том, что в процессе пуско-наладочных работ на конкретном плавильном агрегате, материалах и шихте, проводится экспериментальное определение регулируемых зависимостей. 10

Например, зависимости f1 и fz изменения расхода шихты от выхода SOz производится при строго фиксированных расчетных значениях расхода угля Gyrns u расхода дутья Сдутое при постоянной тем- 15 пературе. Изменяя расход только шихты.".: определяют .экспериментальную зависимость Qso,,îò G>« bi минимум по четырем— точкам, (Четыре точки выбраны для того, чтобы определить вид кривой с высокой 20 степенью точности). Путем математической обработки устанавливают вид завиСИМОСТИ QSP = f(m Ощиктм), АНаЛОГИЧНЫМ путем могут быть определены другие функциональные зависимости. 25

Поскольку в агрегате создавать фиксированные значения заданных параметров затруднительно, необходимые значения изменяемых функций f1...f4 можно определять на основе теории планирования эксперимента.

Формула изобретения

Способ управления технологическим процессом плавки в жидкой ванне сульфидных концентратов, включающий измерение температуры стек расплава, измерение и изменение расходов шихты, топлива и дутья, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности плавки и экологичности процесса, дополнительно измеряют концентрацию сернистого ангидрида

SOz в отходящих газах, по которой определяют его выход Qso,"", и сравнивают теку тек щее значение Qso, с заданным по технологии предельйо допустимым Qsp, сравнивают стек с максимальным и минимальным значениями температур тпл " и tnt плавления шихты, заданными по мин технологии, при тпл < ттек< пл мин макс и

QSp. ., к> Qsp,уМЕНЬШаЮт раСХОд ШИХтЫ, ПрИ мйн макс тек

1пл < ттек< мапл и QSO< < ОЗОтуввличи мин вают расход шихты, при ттек< tnn увеличиВдют РаСХОД тоПЛИВа, ПРИ ттек> пл уменьшают расход топлива, а расход дутья изменяют пропорционально сумме расхода шихты и топлива,