淺議加壓浸出釜液位的過(guò)程控制

1、淺議加壓浸出釜液位的過(guò)程控制2007年第1期金川科技淺議加壓浸出釜液位的過(guò)程控制張艷金川集團(tuán)自動(dòng)化研究所【摘要】簡(jiǎn)要說(shuō)明了加壓酸浸工藝中,加壓浸出釜過(guò)程控制的關(guān)鍵液位控制的實(shí)現(xiàn)方法,存在的問(wèn)題以及解決的方【關(guān)鍵詞】過(guò)程控制冗余閥門(mén)前后壓差o前言加壓酸浸工藝是二十世紀(jì)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù),是一種基本上無(wú)污染的清潔工藝,它以其浸出率高,能耗低,無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn),在國(guó)內(nèi)外有色冶金行業(yè)得到了越來(lái)越多的運(yùn)用.在金川集團(tuán)公司鎳精煉流程改造和十一五發(fā)展規(guī)劃中,把加壓酸浸工藝作為鎳精煉工藝重點(diǎn)開(kāi)發(fā)改造技術(shù),使其應(yīng)用于生產(chǎn),并成為集團(tuán)公司的核心技術(shù).目前,集團(tuán)公司的3500t/a加壓浸出項(xiàng)目,1.3萬(wàn)t粗粒合金浸

2、出項(xiàng)目,3萬(wàn)t加壓及萃取項(xiàng)目都采用該工藝.加壓酸浸工藝的核心設(shè)備是加壓浸出釜,簡(jiǎn)稱(chēng)加壓釜.由于加壓釜的工作條件有許多不利于過(guò)程儀表的檢測(cè)和控制,如高溫,高壓,強(qiáng)腐蝕,有泡沫,帶攪拌,耐磨損等,所以加壓釜的過(guò)程控制始終沒(méi)有得到比較理想的解決.下面是對(duì)加壓釜過(guò)程控制的一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)和設(shè)想.1加壓釜的工作過(guò)程和工作條件加壓釜是一個(gè)密閉的反應(yīng)容器,如圖1所示,每臺(tái)加壓釜有四個(gè)或五個(gè)格室,每個(gè)隔室之間用隔板隔開(kāi).進(jìn)料口在一格室的上部,排料口在五格室的中部和下部各有一個(gè),一般情況下使用上排料口.經(jīng)過(guò)常壓和預(yù)浸工藝處理后的礦漿由加壓泵加壓,經(jīng)加壓釜一格室上部的進(jìn)料口打人加壓釜內(nèi),保持釜內(nèi)的溫度和壓力,并通人純氧,

3、使礦漿在釜內(nèi)充分反應(yīng),并由一格室依次自流人五格室,再經(jīng)排料口排出釜外,保證礦漿在釜內(nèi)的反應(yīng)時(shí)間為5.5小時(shí)左右.所以五格室的液位是加壓釜至關(guān)重要的工藝參數(shù),如何檢測(cè)液位,如何控制液位,如何控制排料量,如何延長(zhǎng)排料閥的壽命,都是值得深入研究和探討的.加壓釜的工作條件如下.溫度:160;壓力:0.8mpa;酸度:l一2ph;密度:1.4g/cm;液固比:l5:1;浸出時(shí)間:5.5h;固態(tài)物質(zhì)粒度:小于320目;主要成份:硫化銅,硫化鎳,赤鐵礦,二氧化硅等.2加壓釜液位的檢測(cè)由于加壓釜的液位測(cè)量是加壓釜至關(guān)重要的工藝參數(shù),所以在液位測(cè)量上采用冗余配置,以保證液位數(shù)據(jù)的可靠性,二臺(tái)液位計(jì)均裝在五格室.

4、根據(jù)加壓釜的工作特點(diǎn),在選型方面按如下思路進(jìn)行考慮.2.1選用一臺(tái)導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)是利用超高頻電磁波,經(jīng)導(dǎo)波管向被測(cè)容器的液面發(fā)射,儀表檢測(cè)出電磁波碰到液面后又返回發(fā)射器的時(shí)間,從而計(jì)算出液面上部空間的高度,經(jīng)計(jì)算得出實(shí)際液位.導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的特點(diǎn)是:不受液位表面泡沫的影響,不受介質(zhì)密度的影響;缺點(diǎn)是加壓釜內(nèi)的強(qiáng)力攪拌會(huì)影響測(cè)量精度.為了增加儀表的防腐性能,導(dǎo)波管材質(zhì)選用鈦材.2.2選用一臺(tái)扭力矩式內(nèi)浮簡(jiǎn)液位計(jì)浮筒液位計(jì)是依據(jù)阿基米德原理制成的,它是根據(jù)浮筒所受的浮力,間接測(cè)出液面的實(shí)際位置.為了消除攪拌對(duì)浮筒測(cè)量的影響,在浮筒外面加裝一個(gè)防護(hù)靜井;考慮儀表的防腐性能,浮筒和防護(hù)靜

5、井材質(zhì)均為鈦材.這種測(cè)量方法的優(yōu)點(diǎn)是可消除攪金川科技2007年第1期拌和泡沫對(duì)測(cè)量的影響.缺點(diǎn)是要受介質(zhì)密度變化的影響;浮筒不可能做得很長(zhǎng),需要依據(jù)實(shí)際情況做一修正.上述二種測(cè)量液位的方法都可以適應(yīng)高溫,高壓的環(huán)境,兩種方法取長(zhǎng)補(bǔ)短,通過(guò)操作工和控制系統(tǒng)識(shí)別,最終得到可靠的液位值.3加壓釜的排料控制加壓釜的液位至關(guān)重要,如何來(lái)控制呢?只能通過(guò)控制進(jìn)料量和排料量來(lái)控制液位.進(jìn)料量決定于加壓釜的處理能力,正常生產(chǎn)情況下應(yīng)該是一個(gè)定值,所以只能控制排料量,如圖1所示,加壓釜設(shè)置二臺(tái)排料閥.二臺(tái)液位計(jì)測(cè)出的液位信號(hào)經(jīng)控制系統(tǒng)比較,確定一個(gè)真實(shí)液位值參與控制,控制系統(tǒng)選定排料閥后將經(jīng)pid運(yùn)算后的輸出值

6、加到調(diào)節(jié)閥上,控制排出量的大小.液位的控制指標(biāo)必須在最后一個(gè)隔板之下,在上排料口之上,精度要求不是很高,但可靠性要求很高.為什么要用二個(gè)排料閥呢?有以下幾個(gè)原因:(1)加壓釜工作壓力為0.8mpa,排至閃蒸槽的壓力近似為常壓,閥前后壓差為0.7mpa,使得調(diào)節(jié)閥流過(guò)的介質(zhì)流速太快,對(duì)閥體和閥芯的磨損比較嚴(yán)重.(2)介質(zhì)里含固態(tài)顆粒,加速了對(duì)閥芯和閥體的磨損,一臺(tái)質(zhì)量較好的進(jìn)口閥門(mén)的使用壽命僅為23個(gè)月.(3)該生產(chǎn)過(guò)程是一個(gè)連續(xù)的生產(chǎn)過(guò)程,不允許間斷,為了使檢修過(guò)程不影響生產(chǎn).根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的特點(diǎn),確定對(duì)排料閥的選用原則:選用閥芯和閥體材質(zhì)較硬的調(diào)節(jié)閥;選用流量特性為等百分比的調(diào)節(jié)性能較好的調(diào)節(jié)閥.

7、最終選用了一臺(tái)美國(guó)蘇莫斯(xomox)公司生產(chǎn)的527旋塞閥,閥芯和閥體材質(zhì)均為20合金;選用了一臺(tái)艾默生fisher公司生產(chǎn)的v500偏心旋轉(zhuǎn)閥,閥芯材質(zhì)為6鈷基合金,閥體材質(zhì)為鈦.4改善排料閥的工作條件,延長(zhǎng)排料閥的使用壽命.一臺(tái)加壓釜正常生產(chǎn)一年,大約需要更換46臺(tái)排料閥,每臺(tái)排料閥大約需要56萬(wàn)元,一臺(tái)加壓釜一年僅排料閥一項(xiàng)的維護(hù)費(fèi)用大約為2530萬(wàn)元左右,而且維修量非常大.通過(guò)對(duì)生產(chǎn)工藝的研究,確定造成排料閥損壞的主要原因是閥門(mén)前后的壓差太大,使得液體流速太快,加以液體中的固態(tài)顆粒,造成調(diào)節(jié)閥閥體被磨損而泄漏,閥芯被磨損后調(diào)節(jié)性能減弱.針對(duì)上述原因,考慮采用下面幾個(gè)辦法對(duì)調(diào)節(jié)閥的使用

8、環(huán)境予以改進(jìn).4.1安裝節(jié)流件l孑1.板在排料閥下游側(cè)安裝一個(gè)節(jié)流件一孔板,使閥門(mén)前后的壓差分一部分在孔板上,孔板的口徑要經(jīng)過(guò)計(jì)算.這種方法簡(jiǎn)便易行,已經(jīng)在現(xiàn)場(chǎng)得到應(yīng)用,但效果不是很理想,閥門(mén)壽命由原來(lái)的23個(gè)月延長(zhǎng)至4個(gè)月左右,延長(zhǎng)僅1個(gè)多月,而且還要定期更換節(jié)流孔板.4.2安裝擴(kuò)徑管在排料閥下游側(cè)管道進(jìn)行擴(kuò)徑,如圖1所示.圖1加裝變徑管及其裝置圖2加裝緩沖槽及其裝置然后再縮回原來(lái)的口徑,安裝一臺(tái)壓力調(diào)節(jié)閥pv01,在擴(kuò)徑管上取一個(gè)壓力測(cè)點(diǎn)pt01,由控制系統(tǒng)經(jīng)pid運(yùn)算輸出控制信號(hào),控制調(diào)節(jié)閥pv01,使擴(kuò)徑管上的壓力為0.4mpa.這樣排料閥前后的壓差僅為現(xiàn)在的一半0.4mpa,壓力調(diào)節(jié)

9、閥前后的壓2007年第1期金川科技27差也只有0.4mpa.由于液體中的固態(tài)顆粒要沉積,擴(kuò)徑管不易太長(zhǎng).此方法由于工藝和生產(chǎn)的原因還未得到應(yīng)用,估計(jì)能對(duì)問(wèn)題的解決有一定的作用.4.3安裝緩沖槽在排料閥下游側(cè)安裝一臺(tái)緩沖槽,如圖2所示.液體由緩沖槽上部流入,由緩沖槽下部流出,緩沖槽加裝攪拌裝置,并安裝一壓力測(cè)點(diǎn)pt02,在出液管上安裝一臺(tái)壓力調(diào)節(jié)閥.由控制系統(tǒng)經(jīng)pid運(yùn)算輸出控制信號(hào),控制調(diào)節(jié)閥pv02,使緩沖槽內(nèi)的壓力為0.4mpa.這樣排料閥前后的壓差就僅為0.4mpa.壓力調(diào)節(jié)閥前后的壓差也只有0.4mpa.此方法如果能投入使用,應(yīng)該能徹底解決問(wèn)題.5結(jié)語(yǔ)總之,加壓釜液位的過(guò)程控制如能理想

10、解決,經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^.到2006年金川公司僅精煉廠就有大小加壓釜8臺(tái),每臺(tái)加壓釜僅液位和排料的維護(hù)費(fèi)用為30萬(wàn)余萬(wàn),全年費(fèi)用為250多萬(wàn)元.上述的一些方法雖然有其可行性,但還需要得到工藝和設(shè)備的支持,才能夠得以實(shí)現(xiàn).參考文獻(xiàn)1石油化工自動(dòng)控錯(cuò)設(shè)計(jì)手冊(cè)【m】第三版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2o00;l;iji;t;t;i;tjjt;ttj;l;ttt;l;il;itttjt;l;ititi;i;tt;iitij;t;it;iii;i;ttiiij;ii俄羅斯有色冶金業(yè)前景誘人俄羅斯冶金企業(yè)產(chǎn)量大幅增長(zhǎng).有色冶金工業(yè)是俄羅斯最重要的工業(yè)部門(mén)之一,目前冶金業(yè)約占俄羅斯國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的5%,占工業(yè)產(chǎn)值的

11、18.3%,其中有色冶金業(yè)占俄羅斯國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的2.8%,占工業(yè)產(chǎn)值的10.2%.俄羅斯許多有色冶金企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力居國(guó)際領(lǐng)先位置,如:諾里爾斯克鎳業(yè)公司鎳產(chǎn)量居世界第一位,俄羅斯鋁業(yè)公司礬土和鋁產(chǎn)量居世界第一位,阿維斯馬鈦鎂聯(lián)合企業(yè)鈦產(chǎn)量居世界第一位.分析家們通過(guò)分析俄羅斯企業(yè)的現(xiàn)狀,前景,投資規(guī)模后指出,20062011年俄羅斯有色冶金的主要特點(diǎn)如下:第一,有色冶金業(yè)集約化程度更高,6家控股公司的產(chǎn)品產(chǎn)量將占90%.第二,由于俄羅斯有色冶金需求較低,企業(yè)將更注重出口,有色冶金進(jìn)出口產(chǎn)品繼續(xù)保持20032006年的增長(zhǎng)趨勢(shì).低冶煉產(chǎn)品(未加工的鋁,精銅,銅盤(pán)條,鎳)的出口占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì),約占出口的75%,價(jià)格波動(dòng)更加依賴(lài)國(guó)際市場(chǎng).第三,有色冶金業(yè)的吸引外資規(guī)模處于俄國(guó)內(nèi)部門(mén)的第二位.大型冶金企業(yè)的財(cái)政狀況更加穩(wěn)定.第四,由于受礦石勘明儲(chǔ)量,再生原料出口有限的影響,俄羅斯有色冶金業(yè)從企業(yè)改造戰(zhàn)略向優(yōu)先發(fā)展開(kāi)采能力和擴(kuò)大原料基地轉(zhuǎn)移.這主要與金屬?lài)?guó)際價(jià)格上漲,公司收入結(jié)構(gòu)調(diào)整(開(kāi)采和精選的收入在增長(zhǎng))以及整頓完成有關(guān).第五,投資的第一階段(現(xiàn)代化改造)基本完成,并開(kāi)始實(shí)施第二階段的投資,在該階段要完成一系列大型建廠項(xiàng)目(鋁廠,鋅廠,銅廠)以及開(kāi)采新礦項(xiàng)目.應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào),20052006年的發(fā)展趨勢(shì)是新建工廠及其生產(chǎn)能力大規(guī)模增加(超過(guò)30%).20世紀(jì)90年代和2000200