Автоматизация процесса сгущения красного шлама

Содержание

      Введение      3

      Список  использованной литературы                                                          30

      Спецификация  на приборы и аппараты

 

Введение

 

      Автоматизация — одно из направлений научно-технического прогресса, применение саморегулирующих технических средств, экономико-математических методов и систем управления, освобождающих человека от участия в процессах получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов или информации, существенно уменьшающих степень этого участия или трудоёмкость выполняемых операций. Требует дополнительного применения датчиков (сенсоров), устройств ввода, управляющих устройств (контроллеров), исполнительных устройств, устройств вывода, использующих электронную технику.

     Автоматизация технологических процессов является решающим фактором в повышении производительности труда, улучшении качества выпускаемой продукции, экономии сырья и энергии.

     Создание  средств измерения, контроля и управления оборудованием и техническими процессами характеризуется переходом от решения частных, относительно простых задач автоматизации к созданию на основе микроконтроллеров и другой микроэлектронной элементной базы устройств автоматики с программным управлением, обеспечивающих автоматический режим работы как автономно, так и в составе автоматизированных систем, решающих сложные функциональные задачи контроля и управления при большом объеме перерабатываемой информации.

     Процесс сгущения красного шлама на АО «Алюминий  Казахстана» является энергоемким  производство, что делает его очень дорогим, поэтому любое снижение энеpгозатpат ведет к большой материальной экономии. Основным способом снижения энеpгозатpат пpоцесса сгущения является стабилизация pежимных паpаметpов сгустителей. Это ведет к более качественному выходу пульпы после передела.

     Более стабильная pабота аппаратуры участка  позволяет стабилизиpовать в некотоpой степени и все пpоизводство в  целом (из-за очень жесткой связи  между пеpеделами). Стабилизация и  есть основная цель создания АСУ. 

 

      1 Описание технологического процесса и технологического оборудования 
 

     Всего на узле четыре сгустителя диаметром 40 м. Выдержанная пульпа из последних мешалок ниток выщелачивания центробежными насосами подается в распределительную (питательную) коробку сгустителя диаметром 40 м. Питание регулируется изменением производительности питающего насоса прикрыванием или открыванием клапана всаса.

     Для улучшения качества сливов и ускорения  осаждения используют специальные  добавки - синтетические флокулянты  «Алкар-600», «Сайтек», которые приготавливаются на участке №1, откуда откачиваются насосами и подаются в сгуститель.

     Осветленный алюминатный раствор через сливные  коробки, расположенные в верхней  части сгустителей, самотеком поступает в промежуточные баки слива, а затем на всас насосов, которыми подаются в мешалку нефильтрованного раствора узла контрольной фильтрации. Сгущенный шлам также непрерывно выводится через отверстия в нижней части сгустителей в мешалки слива, из которых откачивается на узел промывки красного шлама.

     Шлам  одного сгустителя обеспечивает питание одной нитки промывки.

     Ниже  на рисунке 1 технологическая схема узла сгущения представлена виде структурной схемы

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Рисунок 1 – Структурная схема узла сгущения 

     Эффективное функционирование узла сгущения при малом расходе энергии осуществляется при правильном подборе видов аппаратов. При производстве глинозема широкое применение нашли цепные мешалки.

     Мешалка представляет собой цилиндрический бак, который установленный на железобетонном фундаменте, как показано на рисунке 2.

Перемешивающее  устройство состоит из вала и прикрепленной  к нему траверсы. На траверсе подвешиваются волокуши на цепях. Волокуши присоединяются к нижней части вала цепями, чтобы во время работы они не могли касаться цилиндрической части мешалки. Вал внизу заканчивается коротышом, который вращается в подпятнике и служащий роль крепления между валом и днищем. Подпятник закреплен к днищу мешалки.   

  

     Рисунок 2 – Цепная мешалка в разрезе 

          Перемешивающее устройство приводится  в движение через редуктор от электродвигателя. Редуктор соединяется с валом крестовым сцеплением.

          Каждая мешалка имеет переливную  трубу для исключения попадания  раствора на крышку.

          Внутри мешалок выщелачивания  расположен барбатер для подогрева пульпы острым паром. Для транспортировки пульпы в мешалках выщелачивания имеются вертикальные перетоки.

     Цепные  мешалки просты в исполнении и  низки по цене, результативны по перемешиванию и многофункциональны. Но также имеются и минусы - малый  объем, тихоходность, что влечет за собой трудность производства однородного раствора как по сечению, так и по высоте; не подходят для перемешивания растворов с разными плотностями.

     При осаждении красного шлама бокситовой пульпы используется сгуститель ЦН-40, изображенный на рисунке 3. Он представляет собой стальной чан диаметром 40 м с коническим днищем и крышей, поддерживаемой центральной колонной. Внутри чана вращается крестообразная ферма, приводимая в движение через вертикальный вал, механизмом вращения. Механизм вращения расположен под чаном. В сгуститель диаметром 40 м питание подается в питающий стакан четырьмя трубопроводами диаметром 159 мм, заглубленных на 500-750 мм ниже зеркала слива и имеющие на конце отбойники, расположены в разных четвертях питающего стакана.   

     Питающий  стакан крепится на ферме перемешивания  и вращается вместе с ним. Служит для успокоения потока и равномерного распределения его по всему объему сгустителя.

     Для транспортировки сгущенного шлама  к центру конуса сгустителя, установлена  рабочая ферма, которая представляет собой жесткую трубную металлоконструкцию и состоит из четырех  крестообразных граблин. К граблинам на тросах подвешены волокуши (спаренные рельсы). Вращение от главного вала рабочей ферме передается через плиту верхней опоры, к которой приваривают балки рабочей фермы. Верхняя опора состоит из следующих составных частей: плита, втулка эксцентриковая, подшипник шариковый – радиальный, кожух, диафрагмы затвора. Плита представляет собой жесткую сварную конструкцию, с центральным отверстием, выполненным эксцентрично относительно оси главного вала.

       Главный вал представляет собой  трубопроводную конструкцию, с  фланцевым соединением отдельных  частей между собой. На кольцевую  площадку в верхней части вала  устанавливаются плиты верхней  опоры.

          Нижняя опора главного вала  служит для связи вала с  центральным редуктором и представляет  собой сварную цилиндрическую  конструкцию, опирающуюся на радиально-упорный  роликовый подшипник и опорное  кольцо. Механизм вращения представляет  собой центральный коническо– цилиндрический  редуктор, цилиндрическое зубчатое колесо, которое соединено с нижней опорой главного вала сгустителя, посредством шпоночного подвижного соединения. Вращение редуктора осуществляется двумя электродвигателями через клиноременную передачу и промежуточные редукторы типа ЦТИ. Осветленный слив отбирается через сливной порог в кольцевой желоб, расположенный внутри чана по периферии, из которого слив по коллектору поступает в бак слива.

          Отбор шлама осуществляется с  двух точек. Трубопровод имеет регулирующую заслонку, расходомер. На одной из разгрузок установлен плотномер. Шлам со сгустителей диаметром 40 м откачивается в шламовые мешалки. Регулировка отбора шлама может производиться в ручном и автоматическом режиме. Подробная характеристика сгустителей представлена

в таблице  1.

Сгуститель  предназначен для разделения разбавленной пульпы на твердую фазу (красный  шлам) и жидкую фазу (алюминатный  раствор) с получением осветленного раствора и сгущенного шлама.

          Принцип работы сгустителя. Исходная пульпа с мешалок разбавления насосами подается по питающим трубопроводам в аппарат и  сразу поступает в нижнюю часть зоны уплотнения и сгущения. Уплотнение и сгущение осуществляется по иному принципу, чем обычное отстаивание, из-за значительной разницы плотностей пульпы, находящейся в зоне уплотнения.

                Жидкая фаза вытесняется из  сгущаемой пульпы и направляется  в зону осветления расположенную  в верхней части сгустителя. При  этом уплотнённый шлам выполняет  роль фильтра, через который проходит жидкая фаза. В процессе фильтрования взвешенные частицы, содержащиеся в жидкой фазе, задерживаются в плотном слое шлама. Осветлённый раствор направляется к зоне осветления. Слив получается более чистым, чем при обычном отстаивании красного шлама. 

                                                                                   4

1 - перемешивающее устройство; 2 - вал (трубопитатель); 3 - корпус сгустителя; 4 - механизм вращения. 

     Рисунок 3 – Сгуститель 40 м в разрезе 

Таблица 1 – Техническая характеристика сгустителя

 

           
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2 Характеристика производственного процесса как объекта автоматизации 
 

     Узел  сгущения является промежуточной частью производства глинозёма, поэтому его  входные и выходные параметры  в основном жёстко заданы смежными переделами (переделами выщелачивания, складом сульфата (узел приготовления флокулянта), промывки красного шлама и контрольной фильтрации).

     Входными  потоками рассматриваемого передела является поток пульпы с передела выщелачивания, поток флокулянта q_ф.