МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра Автоматизации Производственных Процессов
Курсовой проект по дисциплине
"Информационно-измерительное обеспечение систем управления"
Выполнил:
ст. гр. АТП
Проверил:
Елшин В.В.
Иркутск 2007г.
Содержание
1. Введение
2. Технологическая часть.
2.1.Механизм растворения золота в цианистых растворах
2.2.Цианирование перемешиванием
2.3.Технологические параметры процесса сорбционного выщелачивания.
2.4.Технологическая схема процесса сорбционного выщелачивания золота
3. Выбор и обоснование технологических параметров
4. Таблица параметров контроля
5. Спецификация оборудования
6.Спецификация
Приложение
1.Схема технологическая
2.Схема функциональная.
3.Схема функциональная
4.Схема функциональная
Используемая литература
Введение
Современный уровень развития химических и других промышленных установок характеризуется интенсификацией технологических процессов с использованием агрегатов большой единичной мощности. В последние годы сильно возросли скорости протекания технологических процессов, число измеряемых параметров на одном агрегате, которые в настоящее время исчисляется тысячами.
Поэтому надежность средств измерения информационно-измерительных систем во многих случаях определяет надежность агрегата в целом. Без достоверных значений параметров и автоматического контроля за этими значениями в большинстве случаев нельзя управлять процессом или агрегатом, без средств измерения невозможна автоматизация. Особенно большое значение приобретают вопросы получения достоверных значений измеряемых параметров в связи с задачами комплексной автоматизации технологических процессов и более эффективного использования производственного потенциала. Решение этих задач требует анализа процессов и их технико-экономических показателей, а для этого нужны надежные и точные средства измерения.
вопросам измерения технологических параметров, разработке новых методов и средств измерения, повышению точности измерений во всх странах мира уделяется большое внимание.
2.1.Механизм растворения золота в цианистых растворах
Растворение золота в цианистых растворах протекает в присутствии кислорода по реакции:
2Au+4NaCN+SO2
+H2
0=2Na[Au(CN)2
]+2NaOH.
Из реакции видно, что золото переходит в раствор виде золотоцианистой соли натрия, которая диссоциирует в растворе на ионы:
Na[Au(CN)2
]=Na+
+[Au(CN)2
].
Так как золото в природе в чистом виде никогда не встречается, поэтому большая часть золоти остается в контакте с сопровождающей горной породой и ее спутниками.
Наличие контакта между двумя металлами или между золотиной и минералом способствует возникновению разности потенциалов. Золото в этом случае электроположительно к серебру и минералам. Это означает, что при опускании в цианистый раствор золота, находящегося в природном сплаве с серебром или в контакте с пиритом, в растворе цианистого электролита протекает ток электронов от поверхности золота к поверхности пирита.
Под влиянием электрического тока катионы Na
+
направляются к катоду-пириту, а анионы CN
-
движутся к аноду-золоту. КатионыNa
+
, достигнув катода, отдают свой заряд, и натрий тотчас реагирует с водой по реакции:
2
Na
+
+2
H
2
O
-2
e
=2
NaOH
+
H
2
с выделением водорода.
Анионы (CN)-
точно так же, соединившись с анодом, разряжаются и соединяются с золотом по уравнению:
Au
+
+(
CN
)-
=
AuCN
.
При этом образуется цианистое золото, но оно пока не переходит в раствор. Только взаимодействуя дальше с избытком цианида, образуется двойная цианистая соль золота, которая способна переходить в раствор:
AuCN+NaCN=Na[Au(CN)2
].
2.2.Цианирование перемешиванием.
Этот способ цианирования золотосодержащих руд является наиболее эффективным процессом по сравнению с перколяцией и кучным выщелачиванием. Выщелачивание пульп перемешиванием протекает быстрее и дает более высокое извлечение золота и серебра вследствие того, что при тонком измельчение руды обеспечивается хорошее вскрытие золота, а при интенсивном перемешивании создаются более благоприятные условия диффузного подводов ионов CN
и молекул растворенного кислорода к поверхности золотин. Поэтому по скорости выщелачивания и полноте извлечения золота цианирование перемешиванием значительно превосходит перколяционный процесс и кучное выщелачивание. Достаточно сказать, что цианирование перемешиванием обеспечивает 80-90% извлечение золота, а длительность процесса составляет от 6 до 30 часов (сравните аналогичные показатели процессов перколяции и кучного выщелачивания).
При цианировании перемешиванием необходимая степень измельчения руды зависит только от крупности частиц золота в руде и характер его распределения. В некоторых случаях при тонковправленном золоте руду подвергают весьма тонкому измельчению до крупности-0,074мм и даже до 0,043мм. Но если характер вкрапленности золота не требует такого измельчения, то пульпу цианируют при более грубом помоле кпупностью 0,15-0,2мм.
При наличии в руде крупного золота его перед цианированием извлекают в цикле измельчения методами гравитационного обогащения, поэтому в процесс цианирования перемешиванием с рудой поступает только мелкое золото, растворение которого происходит достаточно быстро.
Рудные пульпы , поступающие на цианирование перемешиванием, имеют повышенную вязкость, что затрудняет диффузию цианистых ионов и молекул растворенного кислорода к поверхности частиц золота. Кроме того, сульфидные минералы, часто присутствующие в руде, довольно легко окисляются растворенным кислородом, в результате чего его концентрация в жидкой фазе может стать значительно ниже необходимой для растворения золота. Поэтому при цианировании пульп особое значение имеет энергичное перемешивание и непрерывное насыщение ее кислородом воздуха.
Процесс цианирования руд перемешиванием ведут при концентрации NaCN
,
составляющей 0,05-0,1%, и концентрации CaO
равной 0,01-0,03% (pH
=9-11).
Кроме реагентного режима важными параметрами процесса цианистого выщелащивания золота является отношение Ж:Т в пульпе и продолжительность процесса. Максимальное извлечение золота при цианировании кварцевых руд достигает при Ж:Т=1,5:1. На практике хорошие результаты получаются при Ж:Т=1:1, иногда даже при 0,67:1 при более грубом помоле. При обработке пульпы , содержащей кристаллический материал, и при отсутствие примесей в растворе жидкая фаза пульпы даже при высоких плотностях пульпы не утрачивает способности сохранять необходимую концентрацию кислорода.
Для обеспечения наилучших условий извлечение золота из сульфидных руд и руд с высоким содержанием окислов железа или глины требуется более высокое разжижение пульпы. Для таких руд принимают Ж:Т=2-2,5:1, для некоторых руд требуется еще большее разжижение.
Время цианирования или продолжительность пребывание пульпы в аппаратах цианирования определяется уравнением:
T
=
V
/П
Где:T
- время цианирования в часах,
V
- суммарный объем всех аппаратов цианирования, м3
,
П-
потокпульпы, м3
/ час.
Совершенно очевидно, что значение Т
должно быть достаточным для перевода в раствор всего содержащегося в материале золота. Из уравнения следует, что при постоянном рабочем объеме аппаратуры цианирования инструментом регулирования процесса является часовой поток пульпы , поступающей в переработку или, что то же самое, регулирование производительности цианистой установки по переработке руды или концентрата.
Процесс цианистого выщелачивания золота осуществляют в периодическом или не прерывном режиме.
При цианировании в периодическом
режиме пульпы периодически отдельными порциями закачивают в параллельно работающие аппараты для выщелачивания. После интенсивного перемешивания с цианистым раствором и защитной щелочью в течение определенного промежутка времени, необходимого для растворения золота, пульпу выпускают и перекачивают в чаны-сборники, а в аппараты выщелачивания закачивают новую порцию пульпы. В чанах-сборниках выщелоченная пульпа накапливается и поддерживается во взвешенном состоянии до поступления в следующую стадию обработки, например, на отделение золотосодержащих растворов от твердой фазы методом фильтрации.
Периодический режим цианирования руды используется на фабриках небольшой производительности с применением фильтрации пульпы и последующим осаждением золота из цианистых растворов цинковой пылью или стружкой. Как правило, в периодическом режиме цианируют небольшие количества гравитационных концентратов и других золотосодержащих продуктов.
При непрерывном
выщелачивании пульпа поступает в каскад из последовательного соединенных аппаратов цианирования. Число аппаратов в каскаде обычно выбирают не более 4-6 с суммарным рабочим объемом, обеспечивающим при прохождении пульпы через них необходимое время для растворения золота.
Непрерывно-действующая система цианирования обязательно сопрягается с дальнейшей технологической схемой переработки выщелоченной пульпы.
По сравнению с периодической, непрерывная схема цианирования дает следующие преимущества:
возможность полной автоматизации управления процесса,
меньшее количество обслуживающего персонала,
более эффективное использование оборудования,
меньшая единичная мощность двигателей и насосов.
В зависимости от требуемой производительности, технологической схемы переработки руды избирают тот или иной режим цианирования пульп.
2.3.Технологические параметры процесса сорбционного выщелачивания
Сорбцию золота и серебра из пульпы с применением сорбентов в настоящее время осуществляют двумя путями
1.После операции предварительного цианирования или
2.Совмещением процессов цианирования и сорбции.
Ии в том и другом случае в присутствии сорбента идут два совмещенные во времени процесса -
Перед выводом насыщенного сорбента из процесса он должен контактировать с цианистой пульпой , в растворе которой имеется достаточно высокая концентрация золота.
Это достигается тем , что руду или концентрат перед сорбционным выщелачиванием подвергают операции предварительного цианирования
. В этом случае часть или больше половины золота из твердой фазы переходит в раствор с максимальной концентрацией его в жидкой фазе. Процианированная таким образом пульпа поступает в процесс сорбционного выщелачивания , где происходит дорастворение золота и его сорбция на активный уголь.
Предварительное цианирование пульпы осуществляется в том числе , если в руде или концентрате отсутствуют поглотители цианида , углистые вещества , способные сорбировать растворенное золото , а также в случае , когда процесс цианирования не осложняется большим содержанием окислительных минералов меди , цинка и других цветных металлов.
При обработке золотосодержащих материалов, в которых имеются углистые вещества или другие минералы, затрудняющие процесс растворения золота, операцию предварительного цианирования не проводят, и тогда цианирование ведут в присутствии сорбентов, т.е. осуществляют прямой процесс сорбционного выщелачивания
благородных металлов. В этом случае ионит или активный уголь являются более сильными конкурентами природных сорбентов.
Процесс растворения золота идет в диффузионной области, т.е. скорость процесса растворения зависит от скорости диффузии растворителей и продуктов реакции. Если скорость диффузии растворителей – участников реакции обмена – больше, чем скорость диффузии продуктов реакции, то введенный в систему сорбент способствует ускоренному отводу из реакционной зоны цианистых анионов золота по схеме:
2Au+4NaCN+H2
O+O=4Na+
+2[Au(CN)2
]-
+2OH-
2[
Au
(
CN
)2
]-
сорбент
Иными словами, присутствие сорбента в пульпе устраняет лимитирующую стадию диффузионного процесса, а именно – увеличивает скорость диффузии аниона [
Au
(
CN
)2
]-
из зоны реакции путем поглощения его сорбентом.
В результате этого создаются хорошие условия для растворения золота. Воздействие сорбента на скорость растворения продолжается до тех пор, пока весь процесс не станет лимитироваться диффузией цианида к поверхности частиц золота, а это происходит обычно в концевых аппаратах, когда содержание золота в твердой фазе становится незначительным.
К основным технологическим параметрам процесса сорбционного цианирования относят следующие:
1. Продолжительность процесса;
2. Единовременная загрузка сорбента в процесс;
3. Время пребывания сорбента в процессе сорбции;
4. Количество ступеней сорбции;
5. Величины потоков пульпы и сорбента.
2.4.Технологическая схема процесса сорбционного выщелачивания золота
3.Выбор и обоснование технических средств автоматизации процесса
Для измерения расхода применим расходомер переменного перепада давления Метран-350 выполненный во взрывозащищенном исполнений. Степень защиты от воздействия воды и пыли IP57 по ГОСТ 14254.
Расходомер Метран-350 предназначен для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами в различных отраслях промышленности.
Основные преимущества:
- простая установка в трубопровод через одно отверстие.
-установка в трубопровод без остановки процесса
- минимальная вероятность утечек измеряемой среды
- более низкие потери давления и меньшие длины прямолинейных участков по сравнению с расходомерами на базе сужающих устройств
-легкость взаимодействия с существующими контрольными системами или вычислителями расхода посредством интеллектуального протокола коммуникаций HART.
Датчики выполнены с видом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» и соответствуют требованиям ГОСТ Р51330.0, ГОСТ Р52330.10 и выполняются с уровнем взрывозащиты «особовзрывобезопасный» и маркировкой по взрывозащите ExiallCT4 X.
При измерений уровня применим волновой уровнемер серий 3300. Это новый интеллектуальный прибор, построенный на основе волноводной технологий и обеспечивающий надежные измерения уровня жидкостей и взвесей в сложных условиях эксплуатаций. Исполнение по взрывозащите «искробезопасная электрическая сеть» (Ex,Bn).
Достоинства:
- точность измерения не зависит от диэлектрической проницаемости, плотности, температуры, давления.
-надежное измерение сыпучих веществ
-простота установки
-возможность одновременного измерения уровня внешней поверхности раздела двух жидкостей.
Для измерения плотности применили резонаторный плотномер проточного типа. Датчик соответствует требованиям нормативных документов:
ГОСТ Р 51330, 0-99(МЭК 60079-0-99)
ГОСТ Р 51330,10-99(МЭК 60079-11-99).
Маркировка взрывозащиты 0ExiaЦВТ4.
Достоинства:
-точность измерения
-возможность измерения агрессивных сред
Для измерения концентрации использовали pH-метр типа pH-98103. Прибор выполнен в компактном исполнении и чрезвычайно удобен для измерения.
Изготавливается в соответствии с ГОСТ 22261-94 и техническими условиями ТУ 4215-012-35918409-2002.
Достоинства:
- позволяют проводить измерения в широком диапазоне pH;- могут заменять электроды ЭСЛ-63-07, ЭСП-01-14;- преимущественная область применения - измерение pH в сильнощелочных растворах с высоким содержанием ионов натрия (Na+
).
Специальная обработка чувствительной мембраны электродов обеспечивает быстрое установление электродного потенциала и, следовательно, позволяет уменьшить время, затрачиваемое на проведение измерений.
4.Таблица параметров контроля.
Наим ен ование парам етра. |
Ед. Изме рения |
Аппа рат |
Номин альные значе ния |
Допуст имые отклон ения или К.Т. |
Преде лы изм ерения |
Пока зания |
Зап ись |
Сум ми рова ние |
Сиг на лиза ция |
Регу лиро вание |
Блоки ровка |
Арх ивир ован ие |
| Расход | м3
/ч |
Трубопровод к пачукам цианирования | ||||||||||
| Плотность | т/м3
|
Трубопровод к пачукам цианирования | ||||||||||
| Единовременная загрузка | Трубопровод к сорбционной колонне | |||||||||||
| Расход | кг/т | Трубопровод к сорбционной колонне | ||||||||||
| Концентрация | мг/л | Емкость для приготовления раствора NaCN | ||||||||||
| Концентрация | ph | Емкость для приготовления раствора CaO | ||||||||||
| Расход | м3
/ч |
Трубопровод к пачуку цианирования | ||||||||||
Расход |
м3
/ч |
Трубопровод к сорбционной колонне | ||||||||||
| Уровень | м | Сорбционные колонны |
6. Спецификация.
| Позиция | Наименование и техническая характеристика | Тип, марка оборудования. | Завод - изготовитель |
Единица измерения | Кол – во |
1-1, 4-1 |
Измерение расхода воздуха на сорбцию и цианирование, потока пульпы, потока сорбента. Расходомер переменного перепада давления. предел измерения 0… 50000 м3
класс точности - 1,5 |
Метран-350 Р |
ЗАО ПГ «Метран» г.Челябинск |
шт. | 4 |
6-1, 11-1 |
Измерение уровня в сорбционных колоннах. Волновой уровнемер. пределы измерения от 0.1-23.5м., исполнение взрывозащищенное, вых.сигнал 4-20мА, класс точности 1.5, | 3300 |
ЗАО ПГ «Метран» г.Челябинск |
шт. | 6 |
12-1 |
Измерение плотности пульпы в трубопроводе к пачукам цианирования. Вибрационный плотномер. Пределы измерения от 0 до 100 кг/м3
. |
DC-500 |
АО «LemisBaltik» г.Рига |
шт. | 1 |
13-1, 14-1 |
Измерение концентрации в емкостях для приготовления растворов NaCN и CaO.pH-метр.Диапазон измерения pH 0ч12. | pH-98103 |
«ЭкоЮнит» г.Новосибирск |
шт. | 2 |
Используемая литература
1. Леонов С. Б., Минеев Г.Г., Жучков И.А. Гидрометаллургия. Ч.ΙΙ. Выделение металлов из растворов и вопросы экологии: Учебник.- Иркутск: Изд-во ИрГТУ.- 2000.- 492 с., ил.
2. В.В. Барченков. Технология гидрометаллургической переработки золотосодержащих флотоконцентратов с применением активных углей.- Чита: Поиск, 2004.-242 с., ил.
3. Кулаков М.В. Технологические измерения и приборы для химических производств: Учебник для вузов по специальности « Автоматизация и комплексная механизация химико-технологических процессов».-3е изд.. перераб. И доп.- М.: Машиностроение, 1983.-424 с.. ил.
4. Группа компаний «Метран», номенклатура, католог,2003г.