004Реагенты. Адрес Казахстан, г. Караганда, ул. Жамбыла, 28 ТелефонФакс (7212) 501150, 501000
 Скачать 1.6 Mb.
|
|
ТОО «KAZPROM ENGINEERING» Системы управления дозированием реагентов ТОО «KAZPROMENGINEERING» Адрес: Казахстан, г. Караганда, ул. Жамбыла, 28 Телефон/Факс: (7212) 50-11-50, 50-10-00 web: www.avtomatika.kz E-mail:info@avtomatika.kz Оглавление1.Технологическая часть 3 1.1Общая информация 3 2.Описание технических решений 7 2.1Системы на основе дозирующих клапанов 7 2.2Системы на основе дозирующих насосов 11 2.3Обзор принадлежностей 22 3.Типовая схема автоматизации 26 4.Типовая спецификация АСУ ДР 27 Технологическая частьОбщая информацияШирокое применение в гидрометаллургии как высокоэффективный способ обогащения полезных ископаемых (руд, минералов) после их предварительного измельчения получила флотация. Флотация представляет собой процесс, при котором пульпу тонкоизмельченной руды после добавления небольших количеств особых флотационных реагентов продувают воздухом и интенсивно перемешивают. Под действием флотационных реагентов рудные минералы теряют способность смачиваться водой, поэтому зерна их прилипают к пузырькам воздуха и всплывают на поверхность в виде пены, а пустая порода остается в пульпе. Несущую частицы рудных минералов пену снимают и обезвоживают, получая концентрат. Реагенты, применяемые при флотации, должны изменять поверхностные свойства минералов, обеспечивать избирательную флотацию различных минералов, способствовать образованию прочных, но легко разрушаемых пузырьков воздуха, образованию минерализованной пены и всплыванию флотируемых минералов в виде пенного продукта. Флотационные реагенты представляют собой химические соединения, способствующие избирательному прилипанию пузырьков воздуха к минеральным частицам и осуществлению флотации определенных компонентов. В зависимости от целевого назначения флотореагенты делят на три класса — собиратели, пенообразователи, регуляторы. При флотации применяют определённый ассортимент реагентов и порядок их подачи, что составляет основу флотационного режима. Реагентный режим флотации преимущественно определяется типом и характеристикой полезного ископаемого, степенью его измельчения и кондициями, предъявляемыми к продуктам обогащения. Минимально возможные расходы реагентов обеспечивают наименьшие затраты на переработку минерального сырья и лучшие результаты флотации. Необходимый расход реагентов определяют с помощью лабораторных флотационных опытов, уточняют в полупромышленных и промышленных условиях. Собиратели — органические вещества, закрепляющиеся преимущественно на поверхности раздела твердое — жидкость. Назначение собирателей — гидрофобизация минеральной поверхности (понижение ее смачиваемости водой), увеличение скорости и прочности прилипания частиц к пузырькам воздуха. Молекулы или ионы собирателей (за исключением чистых углеводородов и некоторых др.) являются полярно-аполярными (дифильными). Полярная часть собирателя, обладая сродством к минералу, определяет прочность закрепления реагента на минеральной поверхности и селективность его действия на различные минералы. Примеры собирателей: ксантогенаты, дитиофосфаты, диалкилтиокарбаматы (в практике обогащения «диалкилтионо-карбаматы»), тиомочевина ,ветлужское масло и др. Рассмотрим один из собирателей – этиловый ксантогенат калияC2H5OCS2K. Своим полярным концом ион ксантогената закрепляется на сульфидах, а неполярная часть его молекулы обращена в жидкую фазу. Неполярные вещества гидрофобны: они охотнее контактируют с воздухом, чем с водой. При встрече частицы минерала, покрытой собирателем, с пузырьком воздуха она прилипает к пузырьку и выносится им на поверхность пульпы. Ксантогенаты с различной длиной углеводородной цепи – этиловый, бутиловый, амиловый и другие, а также дитиофосфаты и другие собиратели позволяют при флотации извлекать в пену сульфиды и оставлять в пульпе оксиды, силикаты, карбонаты и другие минералы пустой породы. Для флотации достаточно тончайшей пленки собирателя на частице сульфида, поэтому расход флотационного реагента невелик, обычно лишь сотни граммов на тонну руды. Экономному расходованию флотационных реагентов способствует поверхностная активность большинства из них. Эти вещества способны сорбироваться на границе раздела твердой и жидкой фаз, поэтому концентрация их здесь значительно выше, чем в объеме пульпы. Ксантогенаты реагируют со всеми тяжелыми металлами и действие их на разные сульфидные минералы почти одинаково. Поэтому для разделения сходных минералов, например, сульфидов разных металлов, флотируемость одного из них подавляют действием реагентов-депрессоров. Реагенты-регуляторы применяются для повышения избирательности закрепления собирателей на поверхности определённых минералов, увеличения прочности этого закрепления, снижения расхода собирателя и изменения характера пенообразования. Когда регулятор действует непосредственно на поверхность минерала, способствуя лучшему закреплению на нём собирателя и активируя флотацию, он называется активатором. Например, добавление сульфида натрия сульфидизирует поверхность оксидных минералов цветных металлов и позволяет закрепиться на них молекулам ксантогената. Регулятор, затрудняющий взаимодействие минерала с собирателем, называется подавителем, или депрессором. Например, жидкое стекло предотвращает закрепление мыл на силикатных минералах, подавляя их флотацию; известь и цианиды подавляют флотацию пирита. Кроме активаторов и подавителей, имеются реагенты-регуляторы среды, придающие среде определённую щёлочность и кислотность. Регуляторы, разобщающие (пептизирующие) частицы микронных размеров (тонких шламов), например, силикат натрия, уменьшая их отрицательное действие на флотацию, называются реагентами-пептизаторами. Регуляторы активирующего действия (активаторы)применяются во флотационном процессе для активации поверхности минералов, в результате которой создаются условия для закрепления реагентов-собирателей и флотации минералов. Активаторы применяются тогда, когда поверхность минералов не может взаимодействовать с собирателем недостаточно или минералы были задепрессированы. Активация происходит либо при образовании на поверхности минерала активирующего поверхностного соединения, либо при растворении депрессирующего поверхностного слоя. Регуляторы депрессирующего действия (депрессоры, или подавители) - реагенты, введение которых в процесс флотации вызывает уменьшение извлечения тех или иных минералов. Применение депрессоров приводит к вытеснению собирателя с поверхности минерала и к созданию условий, препятствующих сорбции собирателя; возможно также образование на поверхности депрессируемых минералов гидрофильных покрытий, перекрывающих гидрофобизирующий эффект собирателя. Депрессоры используют как при отделении ценных минералов от пустой породы, так и при разделении полезных минералов. Важнейшие депрессоры: сернистый натрий и другие водорастворимые сульфиды, цианиды (депрессоры сульфидных минералов); сульфиты, гипосульфиты и некоторые сульфаты (депрессоры сфалерита); хромовые соли (депрессоры свинцовых минералов); силикат натрия — т.н. жидкое стекло (депрессоры кварца и других минералов пустой породы, применяется также для разделения несульфидных минералов — шеелита и кальцита, флюорита и кальцита и др.); органические высокомолекулярные полимеры — крахмал, декстрин, карбоксиметилцеллюлоза и др. (депрессоры несульфидных минералов); известь (депрессоры пирита).Расходы реагентов-регуляторов во избежание ухудшения результатов флотации и увеличения расхода флотореагентов других классов должны строго поддерживаться на минимально необходимом уровне. Действие регуляторов среды связано с изменением рН пульпы, оказывающего сложное влияние на состояние растворенных в пульпе веществ и межфазные поверхности. При изменении рН пульпы изменяются свойства и растворимость как флотореагентов, так и минералов. В зависимости от реагентного режима и минерального состава пульпы изменение рН может как активировать, так и подавлять флотацию минералов. При флотации сульфидов тяжелых цветных металлов с сульфгидрильными собирателями для каждого минерала характерен критический рН, определяющий границу флотируемости. Изменяя рН, можно поддерживать определенную концентрацию ионной и молекулярной форм собирателя и подавителя, регулировать селективность флотации. Щелочные регуляторы предотвращают также отрицательное действие ионов тяжелых металлов на флотацию, переводя их в осадок в виде гидратов. Пептизируя или флокулируя шламы и коллоиды, регуляторы снижают их тенденцию поглощать реагенты и образовывать покрытия на минералах флотационной крупности. В практике флотации руд цветных металлов из регуляторов активирующего действия наиболее распространены медный купорос (активирует сфалерит, марматит, в ряде случаев — сульфиды железа и арсенопирит) и сернисттый натрий (активирует карбонаты и сульфаты свинца, карбонаты меди и др.), реже применяют нитрат свинца (активирует стибнит, также сульфиды меди, депрессированные цианидом), сульфат аммония (активирует сфалерит) и некоторые и др. Многие регуляторы активирующего и депрессирующего действия одновременно являются регуляторами среды (медный купорос, сернистый натрий и др.). Пенообразователи — поверхностно-активные органические вещества, адсорбирующиеся преимущественно на поверхности раздела жидкость — газ. Назначение пенообразователей — способствовать образованию в объеме пульпы воздушных пузырьков с определенными свойствами, а на поверхности пульпы — достаточно устойчивого пенного слоя необходимого строения. Пенообразователи, подобно собирателям, поверхностно активны; они сорбируются на границе раздела воды и воздуха – на поверхности пузырьков и делают их прочными. Адсорбируясь на границе раздела вода — воздух, поверхностно-активные вещества ориентируются полярной группой в водную фазу. Взаимодействуя с полярными группами молекул пенообразователя, диполи воды гидратируют их, создавая каркас известной жесткости и способствуя упрочению поверхностного адсорбционного слоя пузырька воздуха. Чем больше гидратированы молекулы пенообразователя, тем медленнее стекает вода с поверхности пузырька в пенном слое, тем устойчивее пена. Слишком хрупкие и устойчивые пены не являются оптимальными для флотации. В отсутствие пенообразователя пузырьки воздуха разрушаются практически сразу после достижения ими поверхности. Наиболее флотационно активны пузырьки диаметром 0,6— 1,2 мм. Крупные пузырьки обладают достаточной подъемной силой для извлечения крупных минеральных частиц и сростков, но вследствие больших скоростей подъема их время контакта с частицами невелико и они малоэффективны. Тонкие и сверхтонкие пузырьки находятся в пульпе значительное время, способствуют прикреплению к частицам пузырьков более крупных размеров, но сами по себе плохо флотируют минеральные частицы даже средней крупности. Эффективность флотационного применения пенообразователей зависит от рН пульпы. Условно пенообразователи можно разделить на три группы: кислые, обладающие максимальным пенообразующим действием в кислой среде (фенолы); основные, обладающие максимальным пенообразующим действием в щелочной среде (некоторые гетероциклы); нейтральные, пенообразующее действие которых практически не зависит от рН (спирты, эфиры). Описание технических решенийДозировка реагентов при флотационной переработке руд является одним из факторов, непосредственно влияющих на технологические показатели и качество конечной продукции обогатительной фабрики. Очевидно, что в этом случае, точность дозировки реагента имеет ключевое значение. Автоматическое (автоматизированное) управление дозированием реагентов позволяет экономить реагенты и более точно следовать режимным технологическим картам. На современных фабриках для дозирования флотационных реагентов наибольшее распространение получили системы на основе дозирующих насосов либо дозирующих клапанов. Общим для всех типов систем дозирования является необходимость в получении данных о количестве поступающего на флотацию материала. Данная задача может быть решена установкой конвейерных весов либо установкой связки расходомера и плотномера. Дозировка реагентов при флотационной переработке руд является одним из факторов, непосредственно влияющих на технологические показатели и качество конечной продукции обогатительной фабрики. Очевидно, что в этом случае, точность дозировки реагента имеет ключевое значение. Автоматическое (автоматизированное) управление дозированием реагентов позволяет экономить реагенты и более точно следовать режимным технологическим картам. На современных фабриках для дозирования флотационных реагентов наибольшее распространение получили системы на основе дозирующих насосов либо дозирующих клапанов. Общим для всех типов систем дозирования является необходимость в получении данных о количестве поступающего на флотацию материала. Данная задача может быть решена установкой конвейерных весов либо установкой связки расходомера и плотномера. Системы на основе дозирующих клапановСистемы дозирования на основе клапанов строятся на базе следующих компонентов: Автоматических питателей реагентов АПУ или ПРИУ (возможны прямоточные электроуправляемые клапаны фирмы Burkert) Установки УРИП-6 для размещения питателей ПРИУ-4 или АПУ (стойка УДР для размещения электроуправляемых клапанов фирмы Burkert) Напорных баков из нержавеющей стали с системой поддержания уровня Шкафа управления с ПЛК, панелью оператора, коммутационной аппаратурой Кабелей, разъемов, соединительных коробок Трубопроводов, арматуры, соединений  Автоматический питатель универсальный АПУ-2 предназначен для автоматической подачи в технологический процесс не кристаллизующихся на воздухе, очищенных от механических примесей флотационных реагентов. АПУ-2 работает с устройствами управления, размещается по 4 штуки на установке УРИП-6.  Автоматический питатель универсальный АПУ-2 состоит из корпуса 3 (фторопласт), средняя часть которого полая и имеет сливное отверстие. К нижней части корпуса питателя прикреплено основание 13, в верхней своей части имеющее седло. Снизу основание имеет входной патрубок 1, а с правой стороны корпуса сливной патрубок 2. Выдача реагента в технологический процесс происходит из клапанной полости в зависимости от положения золотника клапана 5, укрепленного на якоре электромагнита 4. Клапанная полость закрывается под действием пружины 7. Регулировка пружины 7 производится при помощи втулки 8. Ход якоря регулируется винтом 9. Электромагнит помещен в колпаке 6, который крепится к корпусу питателя винтами 12. Для того чтобы пары реагента не попадали в катушку электромагнита 10, последний отделен от клапанной полости диафрагмами 11 из фторопласта, укрепленными на якоре электромагнита и зажатыми между ним и корпусом питателя. Работа питателя АПУ характеризуется тем, что расход реагента, проходящего через клапан питателя, определяется как частотой следования, так и длительностью управляющих импульсов, поступающих в электромагнит питателя. Реагент поступает в питатель из напорного бака, расположенного над питателем на высоте от 2,5 до 5 м. Большой напор жидкости через питатель снижает погрешность при дозировании реагентов с повышенной вязкостью. При срабатывании электромагнита клапан питателя открывается, а реагент из бака через клапан питателя направляется в технологический процесс. При обесточенном электромагните клапан закрывается и реагент в процесс не поступает. В зависимости от расхода сырья на секцию и задания удельного расхода флотореагента для каждой точки подачи рассчитывается своё значение длительности управляющих импульсов по формуле:  Здесь t — длительность управляющих импульсов (с), Т — период следования импульсов (с), F — расход сырья на секцию (т/ч), k — удельный расход флотореагента на тонну сырья (г/т), f 0 — расход флотореагента через полностью открытый клапан ПРИУ (мл/с), С — концентрация твердого реагента в воде (г/мл), 3600 — константа перевода часов в секунды (с/ч). Контроллер управления системы дозирования предназначен для: Выдачи управляющих сигналов на питатели реагентов в соответствии с внутренним алгоритмом, программой верхнего уровня или заданием с пульта ручного управления. Дозирование флотореагентов осуществляется либо путем изменения величины единичного вылива (длительности импульса управления) при постоянной частоте их следования, либо изменением частоты следования управляющих импульсов при постоянном единичном выливе. Ввода аналоговых сигналов с датчиков переработки руды. Расчета расхода реагентов по каждой точке дозирования осуществляется путем математического подсчета количества управляющих импульсов при известном постоянном единичном выливе. Организации связи с системой визуализации Исходя из принципа работы дозирующих клапанов, системам дозирования на их базе присущи следующие недостатки: Доза набирается в полностью или частично открытый сосуд и происходит испарение реагента в производственное помещение, что оказывает отрицательное влияние на окружающую среду. Слив дозы в технологический процесс осуществляется при отсутствии избыточного давления. Поэтому время слива является нестабильной величиной и зависит от многих факторов. Может обеспечить подачу только некристаллизующихся на воздухе, очищенных от механических примесей реагентов. Необходимо расположение системы выше флотации на 2,5-5м. Не допускается изменение уровня реагента в питающем баке. К преимуществам данных систем можно отнести относительно небольшую стоимость внедрения и владения. |