淺議加壓浸出釜液位的過程控制

1、淺議加壓浸出釜液位的過程控制2007年第1期金川科技淺議加壓浸出釜液位的過程控制張艷金川集團自動化研究所【摘要】簡要說明了加壓酸浸工藝中,加壓浸出釜過程控制的關鍵液位控制的實現(xiàn)方法,存在的問題以及解決的方【關鍵詞】過程控制冗余閥門前后壓差o前言加壓酸浸工藝是二十世紀發(fā)展起來的一項先進技術(shù),是一種基本上無污染的清潔工藝,它以其浸出率高,能耗低,無污染等優(yōu)點,在國內(nèi)外有色冶金行業(yè)得到了越來越多的運用.在金川集團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開發(fā)改造技術(shù),使其應用于生產(chǎn),并成為集團公司的核心技術(shù).目前,集團公司的3500t/a加壓浸出項目,1.3萬t粗粒合金浸

2、出項目,3萬t加壓及萃取項目都采用該工藝.加壓酸浸工藝的核心設備是加壓浸出釜,簡稱加壓釜.由于加壓釜的工作條件有許多不利于過程儀表的檢測和控制,如高溫,高壓,強腐蝕,有泡沫,帶攪拌,耐磨損等,所以加壓釜的過程控制始終沒有得到比較理想的解決.下面是對加壓釜過程控制的一點經(jīng)驗和設想.1加壓釜的工作過程和工作條件加壓釜是一個密閉的反應容器,如圖1所示,每臺加壓釜有四個或五個格室,每個隔室之間用隔板隔開.進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,一般情況下使用上排料口.經(jīng)過常壓和預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,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)的反應時間為5.5小時左右.所以五格室的液位是加壓釜至關重要的工藝參數(shù),如何檢測液位,如何控制液位,如何控制排料量,如何延長排料閥的壽命,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加壓釜液位的檢測由于加壓釜的液位測量是加壓釜至關重要的工藝參數(shù),所以在液位測量上采用冗余配置,以保證液位數(shù)據(jù)的可靠性,二臺液位計均裝在五格室.

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

5、井材質(zhì)均為鈦材.這種測量方法的優(yōu)點是可消除攪金川科技2007年第1期拌和泡沫對測量的影響.缺點是要受介質(zhì)密度變化的影響;浮筒不可能做得很長,需要依據(jù)實際情況做一修正.上述二種測量液位的方法都可以適應高溫,高壓的環(huán)境,兩種方法取長補短,通過操作工和控制系統(tǒng)識別,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重要,如何來控制呢?只能通過控制進料量和排料量來控制液位.進料量決定于加壓釜的處理能力,正常生產(chǎn)情況下應該是一個定值,所以只能控制排料量,如圖1所示,加壓釜設置二臺排料閥.二臺液位計測出的液位信號經(jīng)控制系統(tǒng)比較,確定一個真實液位值參與控制,控制系統(tǒng)選定排料閥后將經(jīng)pid運算后的輸出值

6、加到調(diào)節(jié)閥上,控制排出量的大小.液位的控制指標必須在最后一個隔板之下,在上排料口之上,精度要求不是很高,但可靠性要求很高.為什么要用二個排料閥呢?有以下幾個原因:(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)閥流過的介質(zhì)流速太快,對閥體和閥芯的磨損比較嚴重.(2)介質(zhì)里含固態(tài)顆粒,加速了對閥芯和閥體的磨損,一臺質(zhì)量較好的進口閥門的使用壽命僅為23個月.(3)該生產(chǎn)過程是一個連續(xù)的生產(chǎn)過程,不允許間斷,為了使檢修過程不影響生產(chǎn).根據(jù)現(xiàn)場的特點,確定對排料閥的選用原則: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、最終選用了一臺美國蘇莫斯(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,延長排料閥的使用壽命.一臺加壓釜正常生產(chǎn)一年,大約需要更換46臺排料閥,每臺排料閥大約需要56萬元,一臺加壓釜一年僅排料閥一項的維護費用大約為2530萬元左右,而且維修量非常大.通過對生產(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.針對上述原因,考慮采用下面幾個辦法對調(diào)節(jié)閥的使用

8、環(huán)境予以改進.4.1安裝節(jié)流件l孑1.板在排料閥下游側(cè)安裝一個節(jié)流件一孔板,使閥門前后的壓差分一部分在孔板上,孔板的口徑要經(jīng)過計算.這種方法簡便易行,已經(jīng)在現(xiàn)場得到應用,但效果不是很理想,閥門壽命由原來的23個月延長至4個月左右,延長僅1個多月,而且還要定期更換節(jié)流孔板.4.2安裝擴徑管在排料閥下游側(cè)管道進行擴徑,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的口徑,安裝一臺壓力調(diào)節(jié)閥pv01,在擴徑管上取一個壓力測點pt01,由控制系統(tǒng)經(jīng)pid運算輸出控制信號,控制調(diào)節(jié)閥pv01,使擴徑管上的壓力為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,擴徑管不易太長.此方法由于工藝和生產(chǎn)的原因還未得到應用,估計能對問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,并安裝一壓力測點pt02,在出液管上安裝一臺壓力調(diào)節(jié)閥.由控制系統(tǒng)經(jīng)pid運算輸出控制信號,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,應該能徹底解決問題.5結(jié)語總之,加壓釜液位的過程控制如能理想

10、解決,經(jīng)濟效益非?？捎^.到2006年金川公司僅精煉廠就有大小加壓釜8臺,每臺加壓釜僅液位和排料的維護費用為30萬余萬,全年費用為250多萬元.上述的一些方法雖然有其可行性,但還需要得到工藝和設備的支持,才能夠得以實現(xiàn).參考文獻1石油化工自動控錯設計手冊【m】第三版.北京:化學工業(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.有色冶金工業(yè)是俄羅斯最重要的工業(yè)部門之一,目前冶金業(yè)約占俄羅斯國內(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)的競爭力居國際領先位置,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,有色冶金進出口產(chǎn)品繼續(xù)保持20032006年的增長趨勢.低冶煉產(chǎn)品(未加工的鋁,精銅,銅盤條,鎳)的出口占有絕對優(yōu)勢,約占出口的75%,價格波動更加依賴國際市場.第三,有色冶金業(yè)的吸引外資規(guī)模處于俄國內(nèi)部門的第二位.大型冶金企業(yè)的財政狀況更加穩(wěn)定.第四,由于受礦石勘明儲量,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)展開采能力和擴大原料基地轉(zhuǎn)移.這主要與金屬國際價格上漲,公司收入結(jié)構(gòu)調(diào)整(開采和精選的收入在增長)以及整頓完成有關.第五,投資的第一階段(現(xiàn)代化改造)基本完成,并開始實施第二階段的投資,在該階段要完成一系列大型建廠項目(鋁廠,鋅廠,銅廠)以及開采新礦項目.應當強調(diào),20052006年的發(fā)展趨勢是新建工廠及其生產(chǎn)能力大規(guī)模增加(超過30%).20世紀90年代和2000200