способ управления приготовлением шихты при переработке нефелинового сырья

Формула изобретения

Способ управления приготовлением шихты при переработке нефелинового сырья с получением глинозема и содопродуктов, включающий изменение расхода нефелиновой руды, известняка и оборотного карбонатного раствора для получения шихты, отличающийся тем, что известняковый и щелочной модули шихты рассчитывают, исходя из заданных значений известнякового и щелочного модулей спека и с учетом изменения зольности угля и доли мазута в топливе по следующим выражениям:

М_{и шр}=М_{и сз} +(0,000165 A²+0,00479 A)·(1-Q/Q_max ), ед.,

М_{щ шр}=М_{щ сз}+(0,00006 А²+0,00183 A)·(1-Q/Q_max ), ед.,

и поправок на величину модулей шихты Р _и и Р_щ, учитывающих изменение удельного расхода топлива и теплотворную способность угля:

Р_и=(М _{и шф}-М_{и сф})-(М _{и шр}-М_{и сз}), ед.,

Р_щ=(М_{щ шф}-М_{щ сф})-(М_{щ шр}-М_{щ сз} ), ед.,

величину известнякового и щелочного модулей шихты получают суммированием расчетного модуля с поправкой, учитывающей изменение удельного расхода топлива и теплотворную способность угля:

М_{и шз}=М_{и шр} +Р_и,

М_{щ шз}=М _{щ шр}+Р_щ,

где М_{и сз}, М_{щ сз} - заданные значения известнякового и щелочного модулей спека, ед.;

А - содержание золы в пылеугольном топливе, %;

Q - средний рабочий расход мазута на одну печь, т/ч;

Q_max - расход мазута на печь при работе на одном мазуте при средней производительности по спеку, т/ч;

М_{и шф}, М_{щ шр} - фактические значения известнякового и щелочного модулей шихты, ед.;

М_{и сф}, М _{щ сф} - фактические значения известнякового и щелочного модулей спека, ед;

0,000165; 0,00479; 0,00006 и 0,00183 - поправочные коэффициенты, учитывающие содержание золы топлива.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к процессам цветной металлургии и может быть использовано для переработки по способу спекания нефелинового сырья.

Известен способ управления приготовлением шихты при переработке нефелинового сырья, основанный на регулировании дозировки компонентов шихты, исходя из молярных отношений оксидов натрия и алюминия (М_щ) и оксидов кальция и кремния (М_изв), включающий изменение расхода нефелина, известняка и оборотного карбонатного раствора в зависимости от изменения химического состава компонентов для получения шихты с учетом содержания соединений серы и хлора [Комплексная переработка щелочного алюминийсодержащего сырья. Арлюк Б.И., Лайнер Ю.А., Пивнев А.И.].

Недостатком данного способа является то, что при использовании угольного топлива в процессе спекания не учитывается влияние присадки к спеку золы топлива и отклонения за счет этого модулей спека от расчетных значений по шихте.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ управления приготовлением шихты при переработке нефелинового сырья с получением глинозема и содопродуктов, включающий изменение расхода нефелиновой руды, известняка и оборотного карбонатного раствора для получения шихты в зависимости от изменения химического состава компонентов для получения шихты со следующими молярными отношениями:

[Производство глинозема. Лайнер А.И., Еремин Н.И., Лайнер Ю.А., Певзнер И.З., изд. Металлургия 1978, с.184-186].

Недостатком этого способа является невозможность оперативного управления процессом приготовления шихты из-за значительных колебаний зольности угольного топлива, что приводит в свою очередь к расшихтовке спека по модулям и снижению товарного выхода глинозема.

Задачей изобретения является повышение качества спека и увеличение товарного выхода глинозема при переработке нефелиновых руд.

Поставленная задача достигается способом управления приготовлением шихты при переработке нефелинового сырья с получением глинозема и содопродуктов, включающим изменение расхода нефелиновой руды, известняка и оборотного карбонатного раствора для получения шихты. Известняковый и щелочной модули шихты рассчитывают, исходя из заданных значений известнякового и щелочного модулей спека и с учетом изменения зольности угля и доли мазута в топливе согласно следующим выражениям:

и поправок на величину модулей шихты Р_и и Р _щ, учитывающих изменение удельного расхода топлива и теплотворную способность угля и рассчитываемых по следующим выражениям:

величину известнякового и щелочного модулей шихты получают суммированием расчетного модуля с поправкой, учитывающей изменение удельного расхода топлива и теплотворную способность угля:

где М_{и сз}, М_{щ сз} - заданные значения известнякового и щелочного модулей спека, ед.;

А - содержание золы в пылеугольном топливе, %;

Q - средний рабочий расход мазута на одну печь, т/ч;

Q_max - расход мазута на печь при работе на одном мазуте при средней производительности по спеку, т/ч;

М_{и шф}, М_{щ шр} - фактические значения известнякового и щелочного модулей шихты, ед.;

М_{и сф}, М_{щ сф} - фактические значения известнякового и щелочного модулей спека, ед;

0,000165; 0,00479; 0,00006 и 0,00183 - поправочные коэффициенты, учитывающие содержание золы топлива, приводящие выражения для их расчета к безразмерной величине.

Предлагаемый способ в отличие от известных и от способа, принятого за прототип, обладает наличием новых отличительных признаков.

Отличительной особенностью предлагаемого способа является управление модулями шихты в зависимости от изменения зольности угля и доли мазута в топливе по заявляемым выражениям. Необходимость регулирования модульными характеристиками шихты обусловлена значительными колебаниями зольности угля, которые составляют от 8 до 30%. Каждый 1% изменения зольности угольного топлива от нормативных значений ведет к расшихтовке спека по известняковому модулю на 0,01 ед. и щелочному модулю на 0,004 ед., что в свою очередь приводит к снижению товарного выхода оксида алюминия на 0,2-0,3% и ухудшению технико-экономических показателей производства глинозема. Изменение доли мазута в топливе приводит к изменению расхода угля и соответственно к расшихтовке спека по модулям. Управление известняковым и щелочным модулями шихты согласно заявляемого способа осуществляется с учетом изменения зольности угля и доли мазута в топливе по предлагаемым выше выражениям, что ранее в других способах управления приготовлением шихты при переработке нефелинового сырья не применялось и является отличительным признаком данного изобретения. Оперативное регулирование модулями шихты, учитывая изменение зольности угля и долю мазута в сжигаемом топливе, позволяет стабилизировать физико-химические свойства спека и увеличить химический и товарный выход глинозема. На основании заданных известнякового и щелочного модулей спека и с учетом поправочных коэффициентов, учитывающих содержание золы в топливе и расход мазута по предлагаемым формулам, рассчитываются модульные характеристики шихты.

Предлагаемый способ опробован в промышленном масштабе в ОАО "Ачинский глиноземный комбинат" при переработке нефелиновых руд Кия-Шалтырского месторождения. Использование данного способа управления модульными характеристиками шихты обеспечивает максимальный товарный выход глинозема. Применение известного способа управления приготовлением шихты без учета зольности угольного топлива и доли мазута ведет к расшихтовке спека по модулям за счет изменения присадки золы топлива и снижению химического и товарного выхода глинозема.

Примеры конкретного выполнения способа.

Известняковый и щелочной модули шихты с учетом изменения доли мазута и зольности угля при прямом регулировании модульных характеристик рассчитывают по предлагаемым выше выражениям (3, 4). Поправки известнякового и щелочного модулей на изменение удельного расхода топлива за счет изменения его калорийности определяются как разность между фактической и расчетной расшихтовками модулей по выражениям (5, 6). Задание на величину известнякового и щелочного модулей шихты получают суммированием расчетного модуля с поправкой на изменение удельного расхода топлива по выражениям (7, 8). Результаты расчета заданий модулей шихты в режиме реального времени вводятся в информационную систему в контрольные карты исполнения задания. Адрес файла: 1 - сырьевой цех; 2 - бассейны схем усреднения; охватываемый интервал времени - 24 и 72 часа. Ввод информации в систему автоматизированного выполнения расчета задания на модули шихты:

1. Ввод информации по расходу мазута производится на момент корректировки задания.

2. Ввод информации по зольности угольного топлива производится на момент корректировки задания. Учитывается 2-6 последних 4-часовых анализа угольного топлива с мельниц №1, 2.

3. По результатам опроса рассчитывается задание на модули шихты по прямому регулированию.

4. Для расчета поправки на изменение удельного расхода топлива по обратному регулированию производится ввод средних данных по величине фактической и расчетной расшихтовке опека за последние 24 часа.

5. Корректировка задания на модули шихты производится один раз в сутки.

Пример расчета модулей шихты.

Оптимальная величина известнякового и щелочного модулей спека, обеспечивающие максимальный товарный выход глинозема, составляет М_и=1,93 ед., М_щ=1,08 ед. Текущая зольность угольного топлива (А) за последние 8 часов составляет в одном случае 20%, в другом 25,5%.

Текущий расход мазута (Q_м) при зольности угля 25,5% в одном случае составляет 1 т/час, в другом - 2 т/час.

1. Расчет модулей шихты при зольности угля 20% и текущем расходе мазута 1 т/час и максимальном расходе мазута при исключении угля 11,0 т/час

М_{и шр}=1,93+(0,000165×20²+0,00479×20)×(1-1 ¹/₁₁)=2,08

М_{щ шр} =1,08+(0,00006×20²+0,00183×20)×(1-1 ¹/₁₁)=1,14

2. Расчет модулей шихты при зольности угля 25,5% и текущем расходе мазута 1 т/час и максимальном расходе мазута при исключении угля 11,0 т/час

М_{и шр}=1,93+(0,000165×25,5²+0,00479×25,5)×(1-1 ¹/₁₁)=2,14

М_{щ шр} =1,08+(0,00006×25,5²+0,00183×25,5)×(1-1 ¹/₁₁)=1,16

3. Расчет модулей шихты при зольности угля 25,5% и текущем расходе мазута 2 т/час и максимальном расходе мазута при исключении угля 11,0 т/час

М_{и шр}=1,93+(0,000165×25,5²+0,00479×25,5)×(1-1 ²/₁₁)=2,12

М_{щ шр} =1,08+(0,00006×25,5²+0,00183×25,5)×(1-1 ²/₁₁)=1,15

Текущие расчетные модули шихты по прямому регулированию, рассчитанные в соответствии с выражениями (1,2), составят

1. А=20%; Q_м=1 т/час; М_{и шр}=2,08 ед.; М_{щ щр} =1,14 ед.;

2. А=25,5%; Q_м=1 т/час; М_{и шр}=2,14 ед.; М_{щ шр}=1,16 ед.;

3. А=25,5%; Q_м=2 т/час; М_{и шр}=2,12 ед.; М_{щ шр}=1,15 ед.

Фактические модули шихты и спека за предшествующие 24 часа составили

М_{и шф}=2,08ед. М_{щ шф}=1,14 ед.

М_{и сф}=1,92ед. М _{щ шф}=1,08 ед.

Поправки на величину известнякового и щелочного модулей шихты по обратному регулированию в соответствии с выражениями (3, 4) для случая А=20% и Q _м=1 т/час составляют

Р_и=(2,08-1,92)-(2,08-1,93)=0,01

Р_щ=(1,14-1,08)-(1,14-1,08)=0

Задание на модули шихты в соответствии с выражениями (5, 6) будут следующими:

1. А=20%; Q_м=1 т/час; М_{и шз} =2,08+0,01=2,09 ед.; М_{щ шз}=1,14 ед.;

2. А=25,5%; Q_м=1 т/час; М_{и шз}=2,14+0,01=2,15 ед.; М_{щ шр}=1,16 ед.;

3. А=25,5%; Q_м=2 т/час; М_{и шз}=2,12+0,01=2,13 ед.; М_{щ шз}=1,15 ед.

При работе на постоянных модулях шихты, например при М_и=2,09 ед. и М_щ=1,14 ед., без учета изменения зольности угольного топлива и расхода мазута известняковый модуль спека во втором случае снизился бы до 1,87 ед. за счет расшихтовки спека с увеличением присадки золы топлива, щелочной модуль до 1,06 ед., что значительно отличается от заданных значений известнякового и щелочного модулей спека 1,93 ед. и 1,08 ед. соответственно. Отклонение величины модулей спека от оптимальных заданных значений повлекло бы за собой снижение химического и товарного выхода глинозема в пределах 1,0-1,5%.

Результаты испытаний предлагаемого способа управления приготовлением шихты при переработке нефелинового сырья с использованием угольного топлива различного качества подтверждают возможность управления модульными характеристиками шихты с получением качественного спека и повышенного товарного выхода глинозема по сравнению с управлением модулями без учета зольности топлива и доли мазута в топливе (таблица 1). Увеличение товарного выхода глинозема при переработке нефелинового сырья по предлагаемому способу составляет не менее 0,5% по сравнению со способом, принятым за прототип.