Способ индивидуальной корректировки расхода флюса в агломерационную шихту

 

Использование: изобретение относится к области подготовки сырья к доменному переделу. Сущность: для повышения точности и оперативности стабилизации основности производимого агломерата расход флюса в шихту оперативно корректируют по результатам контроля химического и физического состава шихты и флюса, устанавливая расход флюса равным: при условии где Qф, Qф.коп - текущее и откорректированное значения расхода влажного флюса; т/г; Qш - текущее значение расхода влажной шихты; Kв.ш., Kв.ф. - коэффициенты потерь массы шихты и массы флюса от испарения содержащейся в них влаги; qСаОш, qСаОф - содержания SiO2 и СaO в шихте и во флюсе, %; RA.з. - заданная основность агломерата; qFe.А.пр = qFe.АЗ - qFe.П.Пр прогнозируемого содержания железа в агломерате qFe.А.Пр=qFe.АЗ - отклонение прогнозируемого содержания железа в агломерате qFe.А.пр от заданного значения qFe, %; qFe.А.доп - допустимое отклонение содержания железа в агломерате от заданного значения: прогнозируемое содержание железа в агломерате; Kмех - коэффициент, учитывающий механические потери массы шихты; qFe.ш, qFe.ф - содержания железа в шихте и во флюсе, %, Kпш и Kпф - коэффициенты потерь масс шихты и флюса при прокаливании.

Предложение относится к области автоматического управления в агломерационном производстве.

Известен [1] способ оперативной корректировки расхода известняка при дозировании агломерационной шихты, состоящий в использовании номограмм, построенных с учетом возможных для конкретного предприятия изменения состава шихты и свойств компонентов. С помощью монограмм возможно приблизительное графическое решение уравнений для определения расходов компонентов шихты.

Недостатком данного способа является неудобство пользования и низкая точность.

Известен [2] способ корректировки расхода дозируемого в шихту известняка в зависимости от отклонения основности шихты от заданного значения, исключающий необходимость полного перерасчета шихты. По данному способу величина изменения расхода известняка (регулирующее воздействие) принимается равной где Qк.з, Qи.з - текущие заданные значения расходов концентрата и известняка; Rш - изменение основности шихты; Qк - управляемое изменение расхода концентрата, равное qFe.ш - отклонение содержания железа в шихте; K1 - K4 - коэффициенты, определяющие связь между показателями качества и регулирующими воздействиями и устанавливаемые опытным путем.

Недостатком указанного способа является использование коэффициентов, для определения которых необходимо проводить специальные исследования.

Известен [3] способ регулирования основности аглошихты, состоящий в том, что усредненные значения содержаний CaO и SiO2, необходимые для формирования управляющего воздействия, определяются по формуле: X = X0 + 0,5(r - X0), (3) где X0 и r - данные предшествующей и текущей пробы.

По результатам расчета определяют усредненное значение основности и его отклонение от заданной, которое после преобразования по определенному закону регулирования служит управляющим воздействием.

Недостатком данного способа является отсутствие однозначного соответствия между величиной управляющего воздействия и отклонением стабилизируемого параметра.

Прототипом предлагаемого способа является способ стабилизации основности шихты при изменениях химического состава ее компонентов [4]. Способ состоит в периодическом контроле химического состава шихтовых компонентов, в частности содержания в них CaO и SiO2 определении основности шихты и ее отклонения от заданного значения, перерасчете требуемого расхода известняка, если отклонение основности превышает 0,07 относительных единиц, по формуле: , где 100 - базовая масса сухого концентрата, равная 100 кГ; Mб.с - базовая масса сухого бентонита, кГ;
Mи.с.кор - откорректированная базовая масса сухого известняка, кГ;
содержания SiO2 в концентрате, бентоните и известняке, %;
qCaO.к, qCaO.б, qCaO.и - содержания CaO в концентрате, бентоните и известняке, %;
Rшз - заданная основность шихты.

Результат перерасчета используется в виде управляющего воздействия для коррекции задания регулятору в системе автоматической стабилизации соотношения известняк/концентрат.

Формула (4) в общем виде выражается известным уравнением

где Mi.c, , qCaO.i - параметры i-того компонента;
- сумма, включающая параметры всех компонентов кроме известняка.

При многокомпонентном дозировании агломерационной шихты частый отбор проб и анализ химического состава всех компонентов затруднительны, что не обеспечивает возможность оперативной корректировки расхода известняка.

Целью данного предложения является повышение точности и оперативности стабилизации основности производимого агломерата.

Указанная цель достигается тем, что расход флюса в шихту оперативно корректируют по результатам контроля химического и физического состава шихты и флюса, устанавливая расход флюса равным:

при условии

Qф, Qф.кор - текущее и откорректированное значения расхода влажного флюса;
Qш - текущее значение расхода влажной шихты;
Kв.ш, Kв.ф - коэффициенты потерь массы шихты и массы флюса от испарения содержащейся в них влаги;
, qCaO.ш - содержания SiO2 и CaO в шихте;
qCaO.ф - содержания SiO2 и CaO во флюсе;
RA.з - заданная основность агломерата;
fFe.A.пр = qFe.A.з - qFe.A.пр - отклонение прогнозируемого содержания железа в агломерате qFe.A.прот заданного значения qFe.A.з;
qFe.A.доп - допустимое отклонение содержания железа в агломерате от заданного значения;

- прогнозируемое содержание железа в агломерате.

Шихта, предназначенная для производства агломерата, составляется на основании полного расчета, исходными параметрами для которого являются химсостав шихтовых компонентов, требуемые содержания железа и основность агломерата. По результатам расчета устанавливаются необходимые базовые массы всех компонентов и поддерживаются соответствующие их расходы.

Однако в связи с часто возникающими возмущениями, в основном из-за нестабильности химсостава компонентов, основность производимого агломерата может отклоняться от заданного значения.

Известный способ управления в таких случаях предусматривает выполнение полного перерасчета шихты и установление новых значений соотношений расходов компонентов. Такой способ требует достаточно частого отбора проб и химанализа всех компонентов, что затруднительно при дозировании многокомпонентной шихты. Кроме того, оперативные изменения расходов всех компонентов, влияя на физические свойства шихты (гранулометрический состав, влажность, комкуемость), отрицательно сказываются на процессах смешивания и окомкования шихты.

Практически, при дозировании агломерационной шихты основность агломерата оперативно стабилизируют путем индивидуальной корректировки содержания в шихте флюса (известняка). Известные способы [1-4], предусматривающие индивидуально корректировку, не обеспечивают достаточно высокого качества (точности и оперативности) стабилизации основности агломерата.

Сущность предлагаемого способа состоит в следующем.

Основность агломерата RA определяется отношением взвешенный по массам содержаний CaO и SiO2 в сухих компонентах шихты:

где Mi.с= MiKв.i - масса i-того сухого компонента;
Mi - масса i-того влажного компонента;
Kв.i - коэффициент, учитывающий потерю массы i-тым компонентом от испарения содержащейся в нем влаги;
qCaO.i, - содержания CaO и SiO2 в i-том компоненте;
n - количество компонентов в шихте.

Вычленив в уравнении (6) флюсовый компонент, запишем его в виде:

где Mф.с, qCaO.ф - параметры флюса;
- параметры остальных компонентов, кроме флюса.

Так как при откорректированной массе флюса Mф.с.кор- обеспечивается заданная основность агломерата RA.з, аналогичное уравнение запишем как:

Решая совместно уравнения (7) и (8) с учетом равенства

получаем, что для установления заданной основности агломерата масса флюса должна составлять:

Преобразуем полученное уравнение на основании следующих соотношений:

где Mш.с - масса сухой шихты;
qCaO.ш, - содержания CaO и SiO2в шихте.

В результате получаем, что

Переходя к расходам влажных материалов, получаем, что

где
Qф, Qф.кор - текущее и откорректированное значение расхода влажного флюса;
Qш - расход влажной шихты;
Kв.ш = Mш.с/Mш, Kв.ф = Mф.с/MФ - коэффициенты потерь массы шихты и массы флюса от испарения содержащейся в них влаги;
Mш, Mф - массы влажных шихты и флюса.

Уравнение (11) является алгоритмом определения величины необходимой индивидуальной корректировки расхода флюса в шихту по результатам анализа химического и вещественного состава шихты и флюса. При установлении расхода флюса, равного Qф.кор, обеспечивается заданная основность агломерата.

Важной характеристикой агломерата, обеспечивающей ровный ход доменного процесса, является стабильность содержания в нем железа. В связи с тем, что при индивидуальной корректировке расхода флюса происходит определенное нарушение заданных полным расчетом соотношений расходов компонентов шихты, это приводит, в том числе, и к отклонению содержания железа в агломерате от заданного значения. Указанное отклонение не должно превышать допустимых пределов. Поэтому в предлагаемом способе перед выполнением индивидуальной корректировки расхода флюса предусматривается проверка прогнозируемого содержания железа в агломерате.

Прогнозируемое содержание железа в агломерате определяется по формуле:

где
qFe.ш, qFe.ф - содержания железа в шихте и во флюсе;
Kп.ш, Kп.ф - коэффициенты потерь масс шихты и флюса при их прокаливании;
Kмех - коэффициент механических потерь масс шихты и флюса.

Индивидуальная корректировка расхода флюса осуществляется, если qFe.A.пр не выходит за минимальный и максимальный допустимые пределы содержания железа в агломерате.


При осуществлении предлагаемого способа производят следующие действия.

1) Непрерывно контролируют расходы дозируемых шихты Qш и флюса Qф.

2) Периодически (например, один раз в час) контролируют показатели химсостава шихты (qCaO.ш, , qFe.ш) и флюса (qCaO.ф, и проверочно (например, один раз в сутки) параметры Kв.ш, Kп.ш, Kмех, Kв.ф, Kп.ф.

3) Определяют прогнозируемую основность агломерата по формуле.


4) Определяют отклонение прогнозируемой основности агломерата от заданного значения:
RA.пр RA.з-RA.пр (15)
5) Сравнивают указанное отклонение с его допустимым значением по условию

6) При отклонении большем допустимого определяют необходимое откорректированное значение расхода флюса по уравнению (11).

7) Определяют прогнозируемое содержание железа в агломерате при откорректированном расходе флюса по уравнению (12).

8) Определяют отклонение прогнозируемого содержания железа в агломерате от заданного значения:
qFe.A.пр= qFe.A.з-qFe.A.пр (17)
9) Сравнивают указанное отклонение с его допустимым значением по условию

10) При отклонении меньшем допустимого устанавливают и далее поддерживают откорректированное по уравнению (11) значение расхода флюса, дозируемого в шихту.

Рассмотрим процесс дозирования при следующих исходных параметрах: Qш = 1231,3 т/ч; Qф= 126,7 т/ч; Kв.ш = 0,9296; Kв.ф= 0,988; qCaO.ш = 11,28%; qCaO.ф = 53,50%; Kп.ш = 0,874; Kп.ф = 0,576; qFe.ш = 45,43%; qFe.ф = 0; Kмех.ш = Kмех.ф = 1; RА.з = 1,30; RA.доп= 0,05; ; qFe.А.з = 52,50%; qFe.A.доп= 0,60%.
При указанных параметрах прогнозируемая основность агломерата по уравнению (14) составляет:

Предположим, что очередной химанализ шихты показал, что содержание SiO2 в шихте стало равным а содержание железа qFe.ш = 45,66%. При этом прогнозируемая основность агломерата и ее отклонение от заданной по уравнениям (14) и (15) равны:

Для индивидуальной корректировки расход флюса в шихту по уравнению (11) должен быть установлен равным:

Прогнозируемое содержание железа в агломерате при такой корректировке составляет (12):

следовательно условие (18) удовлетворяется.

После выполнения индивидуальной корректировки расхода флюса основность агломерата будет равна:

Пример
Предлагаемое техническое решение предусматривается использовать в разрабатываемой АСУ ТП шихтоподготовки агломерационной фабрики металлургического комбината НЛМК.

Структурно АСУ ТП является двухуровневой иерархической системой с управляющим вычислительным комплексом УВК на нижнем уровне и центральным вычислительным комплексом ЦВК на верхнем уровне. Функции контроля и дозирования компонентов шихты выполняются УВК, а вычислительные и прогнозирующие функции - ЦВК.

Для реализации предлагаемого способа в ЦВК по периодически вводимым результатам химического анализа шихты и флюса определяются прогнозируемая основность агломерата. При значительном отклонении ее от заданного значения вычисляется откорректированное значение расхода флюса, необходимое для восстановления основности на заданном значении. Одновременно определяется прогнозируемое значение содержания железа в агломерате при откорректированном расходе флюса. Если его отклонение от заданного значения не превосходит допустимого, то откорректированное значение расхода флюса поступает из ЦВК в УВК в качестве нового задания для контура стабилизации расхода флюса. УВК осуществляет управление дозированием флюса в шихту в соответствии с откорректированным заданием, чем обеспечивает заданную основность агломерата.

В известных способах индивидуальная корректировка расхода флюса осуществляется на основании контролируемых химического и вещественного составов всех дозируемых в шихту компонентов. К числу недостатков этих способов, кроме отмеченной ранее их трудоемкости при большом числе компонентов, можно отнести и то, что в них не учитываются возможные погрешности дозирования компонентов. Предлагаемый способ основан на результатах контроля характеристик уже отдозированной шихты, поступающей на агломашины, следовательно базируется на более представительной информации и обеспечивает более высокую точность.

Предлагаемый способ обеспечивает достаточную оперативность при стабилизации основности агломерата и не допускает изменения содержания железа в агломерате сверх допустимых пределов.

Существенными отличительными признаками способа являются:
1) корректировка расхода флюса по показателям химического и вещественного составов шихты и флюса;
2) установление расхода флюса, равного вычисленному по уравнению (11);
3) выполнение корректировки расхода флюса при условии недопущения изменения содержания железа в агломерате сверх допустимых пределов.

В качестве базового образца может служить способ индивидуальной корректировки расхода известняка, используемый на аглофабрике Южного горнообогатительного комбината (ЮГОКа) для стабилизации основности агломерата [5].

По данному способу контролируют содержание SiO в шихте и при его изменении более чем на + 0,37% изменяют расход известняка относительно расхода железосодержащей части шихты на:

где - изменение содержания SiO2 в шихте.

Изменение расхода флюса по данному способу производится на величину приближенно определяемую по упрощенному уравнению (19). Для условий аглофабрики ЮГОКа это оказывается возможным благодаря относительно малому числу компонентов, дозируемых в шихту (4 компонента), и наличию только одного флюсующего компонента (известняк). При большем числе дозируемых компонентов, содержащих CaO и SiO2, корректировка расхода флюса по данному способу привела бы к значительным погрешностям.

Предлагаемый способ по сравнению с известными: менее трудоемок; более оперативен; обеспечивает более высокую точность стабилизации основности агломерата; не допускает чрезмерных колебаний содержания железа в агломерате.

Источники информации
1. Губанов В.И., Цейтлин А.М. Справочник рабочего-агломератчика. - М.: Металлургия, 1987 - 207 с. (стр. 35).

2. Денисенко В. М. , Хайзенс В.Д. Критерии оптимизации и алгоритмы управления процессом подготовки агломерационной шихты. -: Механизация и автоматизация производства, N 10, 1976, (стр. 35-37).

3. Патент Японии N 49-29401, кл. 10 A 14 (C 29 B 1/16). Регулирование основности аглошихты. (опубл. 03.08.74 г.).

4. Автоматизированные системы управления подготовкой металлургического сырья и доменным переделом. Под ред. К.А.Шумилова. М.: Металлургия, 1979, 184 с. (стр. 109). прототип.

5. Окускование железорудного сырья на аглофабрике ЮГОКа. Технологическая инструкция. Кривой Рог, 1988 г., стр. 11. Базовый образец.


Формула изобретения

Способ индивидуальной корректировки расхода флюса в агломерационную шихту, включающий непрерывный контроль расходов и дозирование компонентов шихты, оперативный периодический контроль химических и физических показателей шихты и флюса и определение прогнозируемой основности агломерата, отличающийся тем, что при отклонении прогнозируемой основности от заданного значения расход флюса в шихту устанавливают по следующей зависимости:

при условии
где Qф, Qф.кор - текущее и откорректированное значения расхода влажного флюса, т/ч;
Qш - текущее значение расхода влажной шихты, т/ч;
Кв.ш, Кв.ф - коэффициенты потерь массы шихты и массы флюса от испарения содержащейся в них влаги;
qCaO.ш, qCaO.ф - содержания SiO2 и CaO в шихте и во флюсе, %;
PА.з - заданная основность агломерата;
qFe.А.пр= qFe.А.з-qFe.А.пр - отклонение прогнозируемого содержания железа в агломерате qFe.А.пр от заданного значения qFe.А.з, %;
qFe.А.доп - допустимое отклонение содержания железа в агломерате от заданного значения,
при этом прогнозируемое содержание железа в агломерате определяют по следующей зависимости:

где Кмех - коэффициент, учитывающий механические потери массы шихты;
qFe.ш, qFe.ф - содержания железа в шихте и флюсе, %;
Кп.ш, Кп.ф - коэффициенты потерь масс шихты и флюса при прокаливании.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам термического окускования железных руд и концентратов и может быть использовано при агломерации руд и концентратов цветных металлов

Изобретение относится к процессу получения стального сплава, содержащего ванадий, для применения, например, в производстве стали

Изобретение относится к переработке окисленных никель-кобальтсодержащих материалов методом агломерации и плавки агломерата и может быть применено на заводах цветной металлургии для улучшения качества агломерата, снижения расхода топлива на производство никеля и кобальта, интенсификации процессов агломерации и плавки агломерата в шахтных печах

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к использованию железосодержащих отходов металлургического комплекса при производстве синтетических флюсов на ферритнокальциевой основе для агломерационного, доменного и сталеплавильного производств

Изобретение относится к способу спекания железорудных материалов на агломерационной машине, включающему загрузку содержащей твердое топливо шихты, ее зажигание, просос кислородсодержащего газа, отвод части отработанного газа и рециркуляцию другой части газа с предварительным обогащением его богатым кислородом газом

Изобретение относится к термическим способам окускования железных руд и тонкозернистых концентратов из бедных магнезитовых руд и может быть использовано при спекании аглоруд в черной и цветной металлургии
Изобретение относится к области металлургии, а более конкретно к области подготовки сырья к доменному переделу с использованием в шихте пиритных огарков
Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано на предприятиях вторичной цветной металлургии
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к аглодоменному производству, и может быть использовано для производства агломерата из железорудных материалов с магнезиальной пустой породой

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к получению агломерата, используемого в доменном и конвертерном переделах

Изобретение относится к металлургии, в частности к процессам спекания агломерационной шихты

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности для зажигания шихты на агломерационной конвейерной ленте

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве агломерата из железных и марганцевых руд, а также при производстве руднотопливных окатышей

Способ индивидуальной корректировки расхода флюса в агломерационную шихту, основность агломерата

Наверх