автореферат диссертации по металлургии, 05.16.03, диссертация на тему:Исследование процесса переработки никельсодержащего медного концентрата в вертикальном кислородном конвертере

h M %

ЧОзКЖХЖ mZïttïZTT

lia правах рукописи

БЕРЗСНЕВ Алексей Деонцдоют

КССДЩШйЗ ПРОЦЕССА ПЕРЕРАБОТКИ ШЖШОДЕРШЕГО МЕДНОГО КОНЦЕНТРАТА В РЬРПКАЛЖд.! КИСЛОРОДНОМ KDHBEPÏIPS

Специальность 05.15.03 - 1,'дззаллтрг2я ш'егшк " л рздкнз нзгадлов

А В Г 0 ? Е'О'В ? А Г

' дп'ссзртгщта'Еэ ccrosaaus учзкой сзепена . ^андидага газзпгазсхнзс нзух •.

Caнет- ПсгерСург,- ISS2

Работа выполнена в Акционеркам общества научно-технического комплекса "Цветметавгоматика" СевероКавказский филиал и институте "ГЕпрсникель"

Научный руководитель: доктор технических наук, - • профессор, лауреат премил

игл. Б.П.Константинова АН СССР Л.Ш.ЦЗЛЕХМАИ

0.;:л::ильчые оппоненты

?:п техн.паук,ст.н.с. З.И.ЕКОЗ

.-"■г~лкелеЕы£ (.хкСикат

:а:цпта состоится

1С " час. " СО " Н2 киедьаяк специглизжзсьанного

сом та К.063.38.05 пои Ленинградском гссудноетзекном Ч •• ■ •

техническом университете по адресу: 195251. Санкт-Петербург, Политехническая ул.,29, ;ос;ически2 корпус, аул. 51

С диссертацией мояно ознакомиться в фундаментальной библиотеке института.

Автореферат разослан " с&Ду апреля'' 1992 г.

Учений сьл'егарь

апдддат

■ д^оуальнооть ?e:-v. 1:а ;;:..jiii'aie С-еверонядель" в медеплавильной . в :.■. яровой металлургической сракллгз .освоена действует

"К^слйродно-конб'зртерлая Технология получения черновой мед:: кз ¡¿елно-го ксядзнтрата- от разделения ба£г. гтеЯна с применением автогенной плавке ксяаеяхрага. Скало 50 % владного кончен грата поступает для сулкл з шчь' кяшеэго слоя, после чего с поиоздао пневмотранспорта рцеувек-н::Л концентрат нгкапл^ззе-'с: з ójr.xtspax с. целыэ посдедуктего агтвакпя 2 деявзргзр г"ерез 1Я;.здеро;'дс-ллдгоЕуэ фурму. Оставшаяся часть кслдсл-тратя подвергается плавгл в отрат..Г2льяоЗ печя. Образуются яте:':; ззлзрюгся з в;рг;!клли;д" келгэр'.зр.

•Up^íearsxsC -'з кг.сго.сге- все:/- г.етод гэдешк процесса конвзртирз-гангл я азтог-ллс'; лллдлд з "¡ рг^'Я-з^пл:.нлелорегдаг конвертерах оо-ловал. кд-cyd: зкгдзло:: едгахк состоялял процесса л не исгзг сбзслзлдть раЗот? сб!з:::а :• onsxr/ax^rra. рагхс:е, т.е. аолучас-.vir: данных недоста-. астдо "-Z. слрздс-.енил ссз-з::;: ххслвзртзрязЛ касса, spevems сколязяля процесса, етттях успозяпяг хл слорода. 3 дастоядзз гремя нз-sa пемз-... яотзетп л:--"ролл Trxраспял йз.дьгя гзвзрять.сб оагхгал*-с:: т.здлро. .ссг л у: '"л с:;:.:: срока '\лду а тяг-ля едкого arpara та. ■ т слохшссгл эрекааа.еггзчашм плалдя стезеггзт зла-

снезть поду-дхдл пекочяпцгояяоЗ "зрлазей гадя л сбразозалдя здаллтэ-п.-ого ххолххчзеегл об*ротоз из-за яерадувл расплава.

Отсутствие .номтраля за пояохгзнхеэм фурх.'.к в'кояЕзргоре езлохдчяе? _ ззхг.'еддозтв'стаЗлдязацял стзденл усвоения Якзлсрода, а такг.е подвалят кЧаие iji:c:pci.:y лзяосу яакокеянхяха gyptra.

Цель рг..;оИссд-здодапдз певзденяя сояэдшх кс.-.'.г.снептохз денвзр-'ххзрягЛ ¡.-ассл содлззлдо с друпс/.ц технелогхпеехцз.'.д парамзгря!лл .для со-сд-лгл j-2T;vaTr:3or.c:: х'еяелх: процесса я зз хя;енгллл1:адлд. Изуяеяяо с-гг.аля, гдлу-:ао::сго г.опзертзрг:«. в гдродс! ддадазспе частот для рлвтха-5о:г.д кзгег^э г.зктрогд " управлз;дхд грсягссс.! полуяелхл: перповей медл

л. Последе: -„v.* зву.алле дат-".:'л?рлстхя,.д сяячала в процессах клело-рохлего ;:сцвзрг"рова:г:.с ледлега лте:"!ла л аз тог злы о! пладлл г.едногс ксгпеяхрога от ск:ег..,чгя - • ,:.х:ст.у.д?, яа.зуяс:г;'»ого х'-сяматэтэс:; 'я обвалу:"" ;то'.я пр х г-.-зг!с-.'..зтгг.: з^и глзлерела с 1'огт~зртзглс:*. racccí..

- c.iiT.ri г? г..-:. ; ' . ; Гур-:;: ;:v.:

расплавом; . .....

- зависимость сигнала па частоте. 150 Гц от состава расплава и его температуры. - .............. - ...

2.¡Исследованы цветовые характеристики сигнала, излучаемого факелом конвертера в процессах кислородного конвертирования медного штешн и автогенной плавки медного концентрата от разделения файнатейна.

Устайовяены: . '

- зависимость полного излучения от заглубления фурмы;

- зависимость полного излучения от состояния сопла фурмы; ..

- зависимость сигнала, излучаемого в ближнем инфракрасном диапазоне, от содержания сернистого'ангидрида в отходящих газах.

3. Исследовано тепловое поле наружной стенки вертикального кисло родного конвертера в процессах кислородного конвертирования медного зге»яе и автогенной плавки медного концентрата. Установлено, что конвертер имеет две наиболее нагруженных тепловых зоны: щгянюю, которая з з:;в;ю:„\:остк от уровня расплава,по мере набора массы, перемещается к опорному кольцу конвертера, к верхнюю, располояенную менду опорным кольцом п горловиной конвертера.

4. Разработана общая математическая модель процесса получения черновой меди в вертикальном конвертере, включающая в себя следующие модели:

- модель простоя пустого конвертера;

- модель простоя конвертера о расплаве.-;

- модель стадии конвертирования цтейаа; модель стадии автогенной плигкн концентрата;

- модель стадии доводки черного!! меди.

Практическая ценность. . ' •

1. На основании данных, полученных при исследовании сигналов,из лучаемпх конвертером в звуковом и цветовом спектрах разработан метод контроля положения фурмы в конвертере и выявлена возможность диагнос тирования состояния ее наконечника, что позволит повысить срок слуяб гурми па 20-40/5 и степень усвоения кислорода на 10-20

2. ¡la основании разработанной детерминированной математической модели выпег''л анализ влияния основных технологических параметров н протекание процесса в целом.

Математическая модель позволяет по известному количеству я cool ву поступающих в конвертер продуктов, а такяе по количеству, темпера туре и составу отходящих конвертерных газов определить текущий соек :: температуру конвертерной массы, а Также провести прогноз онидаемо! 2

результата п время окончания процесса.

3. На основании веданных рекомендаций разработана АСУ III "Медь-1" процесса получения черновой меди в вертикальных конвертера?:, которая принята к внедрению з медеплавильном цехе комбината "Североникель".

Озддаемы" годовой экономический эффект ог внедрения результатов работы составит 300 тыс.руб.

Апробац;1я работы. Материалы работы доложены и обсутаепы ка научно-практической конференции "ХХЛГ съезду'СПСС мастерство' и поиск ммо-.. дых" (г.Ордконикадзе, 1928 г.), нй научно-технической конференции тогенные процессы в металлургическом производстве" ^г.Мончегорск, 1388 г.) и на научно-техническом совещании "Состояние и перспективы автоматизации производственных процессов цветной металлургии" (г.Орджоникидзе, 1939 г.).

Публикации. По результата выполненных исследований опубликованы 4 работы. ...

Объем работа. Диссертация состоит,из введения, восьми глав, общих выводов, библиографии (?6 наименований) а приложении, изложена из 251 ■' странице машинописного' текста, включая 35 рисунков и 22 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОЗЫ .

I.-МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ 1ЗД0Г0 КОШЩГФАЗА ' ОТ РАЗДЕЛЕНИЯ ;ЯШ0-НККЕЛЕВ0Г0 ФАШШТЕЙУ. рассмотрены и проанализированы имеющиеся в.литературе сведения об 'основных методах переработки концентрата ЦРО, о физико-химических за-' кономерностях поведения меди, никеля, кобальта, г.елеза и серп з процессе конвертирования штейна о1ра:каТельной плавки, установлено, это данные вопросы требугат существенного дополнительного изучения.

Определено, что до настоящего времени не исследовался сигнал,излучаемый конвертером при взаимодействии струи вдуваемого кислорода с' расплавом в звуковой и инфразвуковой областях, II сигнал, излучаемый факелом конвертера в вэдзмом и инфракрасном диапазонах.

При изучении литера турки:; данных не выявлена детерминированная математическая модель процесса получения черновой меди в кислородном конвертере. . .

2. ■ ОПИСАНИЕ МЕТОДИКИ ПР0Б£ЦЕШ!Я ИССЛЕДОВАНИЙ

Все эксперикешелышз лсслчдозаЕия провод:япсь п медеплавильном цеха ксм.бппата "СеььролЁк-г^'', Ошийтаэ плав:с: ззлксь по <

Цзтсгпка проводе::::'! ялаг^:: ¿гита лтпляз-. ~

"ертер ззлнв'лся зтейц а прово;-.:его ¡г.-. ^гргзъо.^';/?, у у?.

необходимости чгргз -ззювуз Фурму подавался концентра? и ьс-лась амо-генная плавка, в заключении при помощи кислородной фурмы осуществил-, лась стадия доводки черновой меди. По мере необходимости производились загрузки холодных оборотов и повалки конвертера..

В ходе процесса регистрировались температура, расход и состав штейна, концентрата, кислорода и отходящих газов и ряд 'других технологических параметров.

Дополнительно конвертер бьш оборудован оригинальными звуко- к ц^етометрическими системами, позволяющими дискретно исследовать звуковой сигнал, излучаемый конвертером в-диапазоне от 10 до 1000 Гц и сзе-товоЛ сигнал от 0,2 до 30 шел. 'Приемник звукометрической системы был направлен на ::озсух конвертера, а световые датчики визировались на кон> ¿эргер!;ь"д ,'пакел под откатной газоход. Для определения температурного поля ааг./лаоЗ стенки кояЕертера применен прибор, разработанный на баз Селло.ме < -г специально для данного .конкретного случая.

3. .:ССЛ2Д0Ш,ЖЗ П053ДЕНИЯ 0СН0Е-1ЫХ КОЖНЕНТСВ СПЛАВА В ПРОЦЕССЕ ПОЛУЧЕНИЯ ЧЕРВОВОЙ МЕДИ В ЕЕРТтаЛЫОМ К0НВЗР1ЕРЕ Исследовалось поведение гзлеза, кобальта, никеля, меди и серы в процессах конвертирования-и автогенной плавки. Результаты исследоЕани приведены в таблице. I.- Первая плавка с „стояла из чистого конверхкроЕе ндк и автогенной плавки.

ИЗМЕНЕНИЕ 00С"--'

;.*ДССЫ

Номер плав Г" ' | (мня) (°С) - > со; ермишез С : ) тякмено-!ванне ! пробы

! медь ! никель ¡железо ! кобальт сепа

I 0 1195 71,12 5,12 3,42 0,16 19,21 шТейн

25 1260 72,61 6,88. 1,20 0,08 15,89 штейн

57 1275 81,47- 7,54 0,42 14,46 лтейн

82 1325 83,03 8,49 0,40 • 0,03 3,98 металл

93 1310 89,2'6 8;02 0,16 1,85 ме талл

117 12 та 93,35 . 5,60 - 0,51 металл

124 г-:о 98,17 0,92 - 0,047 металл

П С 1220 68,41 4,08 1,54 0,19 19,95 щтейн

30 1235 71,18 5,56 0,48 0,05 16,04 :итейя

61 1255 71,54 5,73 0,77 0,01 18,37 атейн

с8 1260 75,84 5,82 0,32 - -

122 1235 83,33 5,64 0,61 - 3,02 металл

I 1 2 1 3 ! иель :н:"'оль ! . одезэ (яг&гльт 1 «5953

150 1310 81,85 О.л-У 0,01 1,08

17Э 1240 84,53 б,¿7 . 0,1? - ' ■ ' 3,13

210 1235 89,72 4,65 - 1,80

240 1205 97,84 0,93 - 0,043

9

металл металл металл металл

а процессе продувки игаииа отради-гельнои плавки происходит расслоение расплава в конвертере. Чзрловая медь.образуется-в виде донной фазы.Сульфидная фаза концентрируется в верхнем слое,что при верхнем кислородном дутье способствует скорейшему окислений сульфидов и переходу кзталлов в сплав. . . . ......

. 3 рассматриваемых'экспериментах все 2Эл.ззо и кобальт, э .основном, окислялись за первые 20 ь -30 минут. -

Характер поведения никеле при продувке определяется двумя факторами: распределением манду сульфидом и медью и склонностью к.окисле-., нию. Первые признаки окисления никеля появляются,как правило, пооле-тридцати минут дутья,когда образуется первый шлак с включениями .гра- . аул сухого твердого никелевого шлака. Из таблицы I видно',что окисла- . низ никеля в первый пзрнгд идет незначительно по сравнению с осталь- , кыма металлами. Содзрга.та никеля в конзертерной массе растет вплоть до времени почти полного окисления железа. А окончательный перэзод никеля в шла:; происходит, в период .доводки черновой кэди. . • -Содернаане меди в конвертерной массе монотонно возрастаем.на протяжении всего процесса, а начальный период в основном за счет окисления сульфидов велеза, а в дальнейшем за счет окисления самого'су-" льфида меди. ' _ '■ '••••' ••» - '- •

Поведение серы в процессе-носит слолкый характер,зависящий от . многих факторов. Основное значение имеет то, окисление сульфида какого ииталла а даапоо время превалирует. • • • 4. ИССЛЕДОВАНИИ . СИГНАЛА, ЩЛУЧШОГО КОНВЕРТЕРОМ ' В ДИАПАЗОНЕ ЗВУКОВЫХ ЧАСТОТ И В ДИАПАЗОНЕ ДЛИН.

ВОЛН ЦВЕТОВОГО СПЕКТРА ' • ... ' . .... ■Конвертер являете.". заергакагрукенЕни-объектом, -излучающим сиг---нал з широком диапазоне длин голйча ыозет йыть представлен как резонатор Гольигольца с ''астоюй V

■ . с I )

где: ь9 '-сечена? горловиян «окзертера, м2

у - свободЕЧй объем рабочего поосгранстга,

■с ~ р-гдиуа ;:0рл0йИ1": хонг?ргере, а

<1 - окороог'4 ре:-прогтрг.чозпя звугл, ч/се.»

•В агрегате присутствуют, как минимум две зоны, Езлучагщиэ звуковые колебания: зона, образующаяся при-заглублении струи кислорода в . расплав, и.зона, образующаяся от барботажа пузырьков сернистого ангидрида. 8 конвертере присутствуют также две ¡зоны, .излучающие свотовоЗ-сигнал: сам конвертер излучает сигнал в инфракрасном диапазоне, а фа»-кел, выбивающий из горловины, является источником излучения как в видимом, так и в невидимом.спектрах.

Энергия собственного излучения запыленного объема определяется как . . ( 2 )

Энергия внешнего излучения,отраженного конвертером определяется как Е2 >(!-аъ) . (3 )

гдеScS^oC- степень черноты и температура газового объема, °С;

' Sn ,Тч - степень черноты и температура конвертерной массы, °С;

-.Оер/Тси- степень черноты, .коэффициент поглощения и температура в рабочей пространстве конвертера, °С: (у - постоянная Стефана-Больцмана, Вт (м • °С4); СХг- коэффициент поглощения газового зазора.

3 работе изучены звуковые сигналы в пяти диапазонах и цветовые сигналы. в .ше о ти .диада зонах.

. После проведения эксперимента были получены следующие коэффициенты корреляции: -

положение фурмы - резонансный гзулово8 сигнал - 0,74-0,8$ положение фурмы - полный цвсгозгр ст-.чол - (¡,68- 0,79.

.И были выявлены параметры, до^гамздю уг-ед^иь эти коэффициенты.

Таким образом, при полностью ц.'ирйшад '-г:.дологическом оборудовании и" соблюдении, технологических параметров ведения процесса,- введя коррективы на изменение температуры расплава и его состава, можно с высокой степенью достоверности судить о положении фурмы над расплавом по звуковому с ¡шкалу на резонансной частоте.

.. Ведя одновременный контроль за изменением излучающей способности факела, ыояно своевременно получать информацию об отклонении процесса конвертирования от нормы.

Исследог ::а возможность диагностирования состояния наконечника фурмы по полному световому сигналу. Диаграммы, полученные в ходе одного из экспериментов, приведены на рис.1.

Яри совместном изучении спектральных характеристик цветового и звукового сигналов обнаружено, что звуковой сигнал на частоте 150 Гц несет информацию об изменении состава конвертерной массы, а сигнал в

ближнем инфракрасном диапазоне хороао скорректирован о содержанием сернистого ангидрида в отходящих гагах.

4«

4

)

с JL] рч j / И if4

J1 ill! \

^Шут.

-V

. . I ' t ' I 'I' ' ■ "I

is г5> г! JO >г If (4 14 и

I - график.полоетния фуркн над расплавка; 2 - диаграмма згудозо-

го сигнала; 3 - диаграмма оеэтового сигнала.

Рис. I Совлещешшэ эксперпкангальные дпзграглш "

При соп'зстдсм изучзгша саектралншх. характеристик цвэтовогэ я звукового.сегяздоз обнаружено, 1То .звугопса. спглал пе частота-оноло 150 Тц песет ш£орагцта об агкенеаша состава soaBspfcepaoS шссы, а cmsa з блиггя rajpc^jacaca дсапавосэ херозо скоррезароавн с содср-

Па пг:с,2 хитрит, получена» при СПвК1раЛЫ!0Я

зрагозгшп цта гсдого очп;зда. . ■

. Дрл язртозла тэиае?агурнсго лоаа- стаака Ecaaeptapa вздго .катав-', •га sea каабоасо ояаргояаг^ггканнг пояса. НйаягЗ, температура которого ет уродил я "тшератда расп-гага. ВэргнЕй,. температура- кото-. Р^гс гзозсгт ох срота сяупЗя ч^ввзртара с TaaaepiSTps газовой'фает»'

'Г' t—"Г™ 'i »У

I

1+

- ...На рис.2 представлены диаграммы, полученные при спектральном разложении цветового сигнала". • ■ .

Ш/М^

}{■■ И з/ а-? ■ - зУ ¿3 Л

I - диаграмма цветового сг-.-'-сп^ ь допасопз 0,45 мкм; 2 - диаг-» . $шша цветового сигнала.а ;--;ас"азоав 0,ь кй:г; '3 - диаграмма цветового сигнала в диапазоне Ч.7' г»»«; 4 ~ диграмма цветового сиг • нала в диапазоне. I мкм; 5 • дпагргллй полного цветового сигнале Рис.2 Совдещёшше диаграммы сигналов, излучаемых факелом конвертера в цветовом диапазоне На рио. 3 представлен звуковой сигнал,, излучаемый конвертером ] идфразвуковом диапазоне при продувке трехсопловой фурмой, несущий ш формацию о ее положении.

71 /и 71

] J 1

-г--1-I-1---- '| I 1 1 I 1 I-

Рис.3 Диаграмма инфразвукового сигнала,излучаемого конвертером

На рис.4 приведена диаграмма звукового сигнала, излучаемого конвертером на частоте около-100 Гц.. По ней. видно.соответствие с предыдущей диаграммой, уменьдакцееся к концу процесса.'

-^Xvjvij

av 1 Е ^ ' li ■ - "ТТ. П.

Рис.4 Диаграмма сигнала,излучаемого конвертером на частоте 100 Гц

. На рис.5 приведена дД^рамма, полученная при прослушивании конвертера на частоте 150 Гц. Из диаграммы зидно, что постоянная составляв дая данного сигнала шее г тенденцию к монотонному уменьшению во времени, что соответствует изменению состава конвертерной массы.

г« гг ео ч it

Рис.5 Диаграмма сигнала,излучаемого конвертером на частоте 150 Гц

На рис.6 приведена диаграмма, полученная при изменении расхода отходящих газов. Она.несет информацию о разрежении в газоходе и интен-.сивности процесса продувки.

Минимумы на диаграмме соответствуют уменьшению отходящих., газов за счет прекращения реакций в конвертере и соответствуют по времени моментам прекращения продувки. ■

1 ■-г——т-1-1—:-1 l i---—г— ■

'У (3 /г 11 ю » . _ г ? с

Рис.6 Диаграмма расхода отходящих газов процесса получения ' черновой меди

5. TAlVr,£Om МОДЕЛЕЙ ПРОЦЕССОВ

ЛЗГОГаККйЛ ШаВКИ'ВДНОП) К0НЦШРА1А И КОНВЕРЖИРОВАНИЯ В ВЕРТИКАЛЬНОМ АГРЕГАТЕ С Е2Р.ШИН КйСТОРОДНЫД ДУ№ ■. , ■

. Обзг.лматематическая .модель состоит. из пяти алгоритмов: алгори: простоя пустого конвертера; алгоритм.простоя конвертера с расплавом; алгориа; стадии конвертирования; алгоритм стадии автогенной плавки; алгоритм стадии доводка черновой меди. .

Модель ьгльчает в себя более ста ура&чений и зависимостей. Она. написана на языка ФОРТРАН с реализована в медеплавильном цехе на «а-аине типа Cbi.I300.06.'Кроне того,-модель пригодна к для реализации

обучающих и црогнозирув'щх .целей _на-ЛЭШ тша. JEM........ -

.... При подаче кислорода в конвертер модель просчитывает количество прореагировавших сульфидов по формуле

- mär^-äffe'mätf - ( 4 )

и количество металлов, переирдсгк в сплав

. тМс~Ц.тгиa'ffiF- . . ■..... (5.)

nfi 1 ' Мс

где . Коколкчество кислорода, .прореагировавшее с соогвагству&-■j щш сульфидом, м3;

Мм?«, Ммс - молекулярная масса соответствующего сульфзда я ого металла, кг; . . .. .Л .-.стезагдаезгрвческий коаффяднен!.. - _ • Дэдее определяется ""суммарное тепло вкзо^ормЕчеоких решаем.

. . (О

■ где Q - тоаю-с абрззохшлд'соогштегаупщзя реакции, Дд;

& - сг^одазрэтескяа ко&<фщиея?........-

.. _Колг?5с*во хеша, co»jjis»oa тарвз стсаку конжэртара, в?з»т сет

Äyßwe Qc-tccTnkwii+^W&äTU+jf-. (7)

где Сс - яаысежоегь'матвргзга станка ког,ге.рТср2,Дг./(кг ♦ °С); Юч/Пй,,^ - масса нерудного, .глутреапеге с атоапаго' влекеях'ов схсдкд конвертора, к?; йИ- соотвахстгувщая раззоогъ Уй^г.зр^'.тр для каждого блоксп-

. Til.. °С........ .

1'емдература распева с учатся ьосд кзхарь гаака ксагя Сы5ь caps

и® .. . u,)

где Q. потерь - . icc.'isz^o noVcpii, Дс

то СР - iüiiseeirxoorb paoonatа, Дж/(кг . °0)

rnp - масса расплава, кг;. ,

Qp - количество тепла, содержащееся в расплаве, Дз

S. ИДЗШФИШЩЯ ¡ШШ'ШВСКОй МСДШ '

В соответствии с многими компетентными рекомендациями и яакоп-.. :ниым •опытомидентификация полученной детерминированной математиче-сой. модели.с распределенлшя. параметрами проведена двумя методами: зтодом.Пауэла и методом Флексиплехс.

Первый метод работает.без ограничений и за относительно продол-■иельное время позволяет определить минимум функций во всем ряде зйствительных чисел.

' IIa второй метод накладываются ограничения, (не являющиеся очень грогима), позволяющие прийти к минимуму функции' з довольно короткий * рок.

3 коэффициенты идентификации были вынесены:

И. I - соотноление кислорода, идущего на окисление сульфида ле-лзза до Fe<iO$ I О*, в первой стадии;

Ü2_ соотношение .меди, перешедзей в металл к'меди, прореагировавшей о Sa во второй стадия;

En - степень черноты газового пространства .з конвертере;

Дга- коэффициент теплоотдача верхней части кохуха конвертера;

Атн - "коэффициент теплоо^ачи нижней части кожуха конвертера.

Даяние, полученные в результате идентификации обоими методами,

зшзэдены э таблице 2. „

Таблица 2

■ коэфсяишы вдипшнащи юдш

зэффицяент 1 Значение коэффициента ! по методу Пауэла 1 Значение коэффициента! по методу <?лекс;:ялекс

I 0,76 0.771

а" 0,9 0,883

гв 20 Вт/м,°С. 20,0025 ВТ/м• °С

Гн 4 Вт/м -°С 4 Вт/м -°С

2 0,08 0,088

а 0,8 0,825

гв 24 ВТ/м -°С ' 23,002 ВТ/м -°С

гн 5. Вт/м -°С • 5,100 ВТ/м -°С

texho/i? m ыдодоя .чьноьой меди из концентрата црф ■

С аэис&п ¿.ат~-'Я5гк«исгой кодели исследованы процессы: ковергиро-вашч uioijEc 01'раЕ:-.?ольяоИ плавки; совместный процесс конвертирования к авто:-.-зной ылек^; а^югэйг.сй плавка влажного концентрата; доводки

Чернове/. ....... ........

Пр'-. йкадизс процесса конвертирования выявлено, что более эффективно протекав правки с загрузкой до 30 тонн стейна. При большем его количества значительно увеличивается необходимость в холодных прибад-ках. - .........

Ясследоззн^е процесса конвертирования совместно с автогенной-плавкой сухого .концзкрата делооь следующим образок: вначале моделировав лась ситуация проведения продувки почти до полного окисления сульфида аелеза, после чего начиналась подача концентрата. Изменялось как количество залитого штейна, так и расход вдуваемого концентрата.*

-.'с результатам эксперимента на модели можно сделать вывод, что . кгиОолее удачкни является процесс с загрузкой 20 тонн стейна,позволяю-иий аа счет варьирования количества подавазг,с.го концентрат« глбко управлять всей .процессом в.целой. • - .

Для изучения процесса автогенной плавка исследовалась следуедая ситуация: в конвертер заливалось около тонны штейна, а-далее сз эксперимента к эксперименту -варьировались расход концентрата от 24- до.....-

42 тонн/час к расход кислорода-от 4200 до 6000 м3/час. Результаты расчете показали, что область суцествоваиия процзеоа при возможности широкого вззг-ироваияя количеством холодных оборотов и временем.доводки черно сой 1'эдк льлит з пределах изменения соотношения кислород-концентрат 08 Ш ДО НО К3/Т0ЕН. . •- - • - -При siou получаемый перед.стадией доводки расплав содер&ит,

медь S0 » Sói никель ¿¡5 * 4,5; сера 0,4.* 8. ... - ......

Кизняг. граница удовлетворительного.существования процесса опу'ска стся с увеличение*: расхода кислорода, что объясняется опережением роста положительных статей в тепловом балансе над отрицательный, верхня граница удовлегворйгельного существования процесса, по этой же причине имеет противоположные.тенденции. Кроме того, следует-отметить, что на нболес удачный является соотноиение 200 ms/t . ....

- Е случае исследования плавки влг^вого концентрата показано,что аиогеикость процессе uoset- сохраняться вплоть до влажности 4,8 nf дальнеГ-пей увеличении вдшюоть кзобходаи^ подача топлива в конверте]; нув ванну. j ••■

3 заключен:» была ксследсгана стадия доводка чернозо:; мед:; и показало, чю лс*едстзаи снижении itíuuspaiypa доцлава с l?00üC до 12С0°С при содержания никеля а начало 3 а серы 1,5 £ зрела доводки uosei быть снижено с 16 минут до 7.

8. Е'£ХСЦЕНдАЩЯ ПО PAoPABGECE АСУ ТП ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ЧЕРНОВОЙ ::2ДИ ¡13 KOHÍU.HIPATA ЦР5

В результате проведенной работы получена достоверная информация, поззолягиая з случае применения математической модели провести процесс получения чзрновон мед л по заранее заданному пути к необходимому результату.

Комплекс технических средств АСУ ТП прздстазляет аооои дэухурсэ-assya с истоку управлении. На нжкнеа. уровне используются локальные слотами автоматики, а на зерхнеи-упразлялжиа вычислительный комплекс.

Решении уровень обладает необходимый объемом оперативно:: л злоа-•;í:í ламяти я нлеег диспетчерское оборудование для предоставления пн-,срмацни и созетоз мастеру.

для решения поставленной задачи зыбран базозыл тссмолекс С.; I3C0.C6.05, обладавзкй необхэдкюш количеством адрессз приемников ::.: -штей-оИсу "о&,ая xmr и необходимом объемом памяти. -

АСУ ТП реализует слсдувде функции:

- периодически:: сбор информации от аналоговых и дискретных дат-чихоз;

- ззод ^кхтизимх параметров;

- гихы)яи.гачисьу» оораоотку данных;

- расчет тохнико-економических показателей;

- сигнализации об отклонении'параметров за технологические л ьчарилние границы;

- спгмлизацид о нарушениях работы ооорудезанля;

■ - печать сменных, суточных и месячных рапортов; - •

- расчет и выдача советов мастеру отделения конвертировании;

- печать зидеиграмм мгнов'ешшх значена!. ■

3 систему вводятся от камдого конвертера около 50 парамэтроз, пеззедявдих точно идентифицировать процесс.

Применение АСУ Til позволит решить следующие лроолеыи:

- повышение безопасности производства и улучшение услали.'! труда;

- соблюдение качественных показателей готово;) продукт:;!;

- лазлгонке гехнмко-экоаомичзскоЯ э^еятизвоотя работы ллазиль-нсго отделения.

г н в о л и

I, В ыедеглзкглгьсяя цеха комбината "Севвронкколь" на промшлен-'шас вергшйяышх нколорсдах конвертерах изучено поведение железа, .кобальта, umev. к серн з конвертерной кассе в ходе процессов конвертирования ¿'?е£ка отра_ательной плавки, автогенной плавки концентрата от разделения фазн-ллейна и стадии доводки, в зависимости от теьшерату ры и состав? шейк, концентрата и холодных присадок, а такае от дате: енвности дутья и состава с количества отходящих конвертерных газов.

?.. Исследован тепловой р&»ш работы конвертера и определено изне-иевзе '¿.'емнературдсто поля его кояуха на переделах конвертирования, ав тогенной плавки и доводки. Выявлены две наиболее нагруженные тепловые зон": наружной сгенхт: конвертера. Определена зависимость температуры и местоположения шашей зеш от количества н температуры конвертерной массы*

5. На основании теоретического анализа звукозого сигнала, возник кикго при вдувании кислорода в расплав, образующийся на основе меди з вертикальна: конвертере, показана возможность определения раозтоядшя от сопла фурмы до конвертерной кассы.

Экспериментально установлено, что ишш, излучаемый конвертсрси на-резонансной частоте, идентифицируется с расстоянием фурмы до расш: ва, а по сигналу на частоте 150 Гц koeiio судить о составе конвертернс массы :: ее тегаёратуре.

4. TsoBCTH-iSoœ проанализирован сигнал, излучаемый факелом копво тсра при -¿роизводззвз меда в шдамш к инфракрасном диапазонах, и 'зке плракшхальа: ; становлено, что сигнал, излучаемый в инфракрасном диаг аоао, Едснх'и^лвауеТ'-я с количество;.: сернистого ангидрида в отходялзо газа::, а до сигналу г одного изучения модно диагностировать состояндс накоа;чнш'л

57 Разработав- датерьянировашхая самоподстраивашцаяся математик кая цодзль процесса получения черновой меди в.вертикальном кислороднс конвертере, учитыгандая изменение состава загружаемых в конвертер продут«ов и их температуру; состав к иыенспвнссть дутья; состав, ко-лачастхю и температуру отходяда газов.

модель проидентифицирована по -кспериментальнш данным методом Пауэла и Флексиплекс. Она позволяет по косвенным параметра!; опведоля' текуций состав расплава и его температуру, î. такхз прогнозирует Ерем, окончания процесса.

6. 0 использованием иагвкагичзской «одела, a гакгс данных, под-ченыых щга изучонга зцукового в цзс-'оьэго сигналов, создана АС." ТП

процесса получения чермвой меди.

При опытных испытаниях АСУ Til показана зозмпглеость определения текущего состава конвертерной массы и ее температуры по объективным косвенным параметрам и подтверждена возможность квазиоптикального ведения процесса без поволок конвертера.

Годовой окономичесюш ^4\*скт 02 внедрения АСУ III составит 300 тис.рублей.

Основное содеркаше диссертации опубликовано в следушшх работал:

1. йуковецкпн О.В., Береснев А.Л., Соешш C.B., Цед:ехг.;ан Л.Ш., Ермаков Т.П. Разработка структуры и выбор комплекса технических средстз АСУ ТП конвертирования медных концентратов в вертикальных конвертерах. - В кн.: Автогенные процессы в метал^'ргическсм производстве: Тоз.докл.наушо-техкической конференции. ¡/.ончегорск, IS88, с.57-58.

2. Береснев А.Л., ¿¿'ковецкил О.В., Цемехмал Л.И. Сбеге пг:лпд:-гт разработки системы автоматического управления процессом конвертировали автогенной плазки. - 3 кн.: ХХУП Съезд,' i-ЛСС мастерство поиск молодых: Тез.докл.республиканской научно-практической контракции, Срдконикидзе, ISÖ8, с.40.

3. 1Ъдиев 1.1.Б., Солдат C.B., Береснев А.Л., «уковецкяй O.S., Цемехмсш Л.И. Вихревой расходомер отходящих технологических газоз

и система преобразования передачи и пуикации расходомера. - В кн.: Состоите и перспективы автоматпзацпп производственных процессов цветной металлурги: Тез.докл.научно-технического совещания. Орджоникидзе, IÖ6S, C.S6-S7.

*1. Вересаев Я.Л.» Сошкин C.B.,Тотовчик A.B., дуков.ецкш! 'О.В., ■ uc.\.'exi'.aH Ji.lu., Щечка В .Г. Система газового анализа "Ф!ПШ1-3" в структуре АСУ ТЦ авзoroHiiOii.плавки и конвертирования медиа концентратов. - В кн.: Состояние.и перспективы автоматизации производственных процессов цветне]; металлурга:: Тез.докл.научно-те;с^гчос:;ого со-BeLüiHjij Ордоопикидзе, I-8ü, C.97-SÖ.