Контроль и управление процессом фильтрации хвостов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  РУСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

 

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ

 

 

Факультет Горного дела и  инженерной экологии

 

Кафедра «Горные работы»

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

по дисциплине: «Управление процессом обогащения»

 

Тема: «Контроль и управление процессом фильтрации хвостов»

 

 

Исполнитель:       студент 5 курса группы

 

Руководитель:       преподаватель

 

 

 

 

 

 

Минск 2013

Содержание:

1. Введение.

2. Описание процесса.

3. Ручной и автоматический  контроль в отделении.

4. Влияние контролируемых  параметров на ведение процесса.

5. Управление контролируемыми  параметрами.

6. Заключение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Введение

 

Основой принимаемого способа  переработки сильвинитов на хлористый  калий является флотация. Флотация является методом разделения компонентов твердой фазы (или выделения твердых частиц из жидкости), представленных относительно мелкими частицами, взвешенными в жидкости, с использованием для этого пузырьков газа и избирательной способности частиц прилипать к ним. Частицы одного компонента, которые вследствие плохой смачиваемости жидкостью прилипают к газовым пузырькам, выносятся ими на поверхность, где образуется слой пены. Частицы другого компонента, хорошо смачиваемые жидкостью, не прилипают к газовым пузырькам и остаются в жидкости во взвешенном состоянии.

Ни один из существующих методов обогащения полезных ископаемых не может конкурировать с флотацией, как наиболее универсальным и  совершенным способом обогащения. В  настоящее время список флотируемых минералов включает в себя практически все минералы, извлекаемые в промышленности при переработке минерального сырья.

Флотационный способ обогащения полезных ископаемых  включает целый  ряд методов. Наиболее распространенным методом является пенная флотация.

На результаты флотационного  процесса оказывают влияние различные  факторы. Прежде всего, – качество обогащаемого полезного ископаемого. Характеристика обогащаемого полезного ископаемого определяет условия его флотации. Под характеристикой материала понимается его минералогический состав (свойства отдельных минералов и их количественное соотношение), характер срастания минералов, наличие в них примесей, вторичные изменения минералов (выветривание, окисление и пр.). Все это влияет на флотационные свойства минералов.

В производственных условиях на флотационные свойства полезных ископаемых сильно влияют особенности образования минералов, их изменения в процессах добычи, транспортирования, хранения и обогащения, сочетание различных минералов и их срастание.

Одним из важнейших факторов, влияющих на флотацию, является массовое соотношение жидкой и твердой  фаз пульпы (ж:т), определяющее ее плотность. Этот фактор влияет на флотацию весьма разносторонне. С увеличением плотности пульпы при постоянном объеме флотационных машин и производительности фабрики продолжительность нахождения пульпы в этих машинах возрастает. Объемная концентрация реагентов тоже возрастает (при их постоянном удельном расходе). Однако при чрезмерном уплотнении пульпы резко ухудшается ее аэрированность и флотируемость крупных частиц, идет более интенсивная флотация тонких классов пустой породы. Поэтому в каждом случае следует устанавливать опытным путем наиболее выгодную плотность.

Особо важным фактором является реагентный режим флотации. Под реагентным режимом флотации подразумевается ассортимент применяемых реагентов, их расход, порядок подачи в процесс и время контакта реагента с пульпой.

И, наконец, не менее важным фактором является флотационное оборудование (флотационные машины, контактные чаны, питатели реагентов) и уровень автоматизации процесса.

 

 

1

2. Описание процесса.

 

Фильтрование – процесс  разделения двухфазных пульп с применением пористой перегородки (фильтра), задерживающей твёрдую и пропускающей жидкую фазу; сопровождается образованием осадка (кека) до перегородки и фильтрата за фильтровальной перегородкой. Фильтрование — широко распространённый, хотя и вспомогательный, процесс при обогащении углей, сланцев и руд чёрных и цветных металлов, горно-химического сырья, а также в химических и гидрометаллургических производствах, связанных с выщелачиванием, кристаллизацией, осаждением и т.п.

Процесс фильтрования обусловлен разностью давлений по обе стороны  фильтровальной перегородки. Если пространство за фильтровальной перегородкой сообщается с источником постоянного вакуума  или пространство над пульпой  — с источником постоянного давления, то происходит фильтрование при постоянном давлении. При этом, в связи с  увеличением сопротивления слоя осадка возрастающей толщины, скорость отбора фильтрата уменьшается. Если пульпа подаётся поршневым насосом, то происходит фильтрование при постоянной скорости. При этом переменной является разность давлений, обусловливаемая увеличением сопротивления растущего и уплотняющегося слоя осадка. Если пульпа подаётся центробежным насосом с производительностью, зависящей от сопротивления среды, то процесс фильтрования протекает при переменной разности давления и скорости.

Цели фильтрования: разделение пульпы (отделение твёрдых частиц от жидкости); сгущение пульпы (увеличение содержания в пульпе твёрдых частиц путём удаления через фильтровальную перегородку определённой части жидкости); осветление жидкости (уменьшение содержания в пульпе твёрдых частиц, преимущественно тонких взвесей).

Фильтрование проводят в  фильтрах. Если фильтрование происходит под воздействием разности давления по обе стороны фильтровальной перегородки, создаваемой вакуум-насосом, то используются вакуум-фильтры; если под действием механического усилия или разности давления, создаваемой воздушным компрессором, применяются фильтр-прессы; если под воздействием центробежного поля, создаваемого при вращении ротора аппарата, — фильтрующие центрифуги.

Барабанные  вакуум-фильтры 

Барабанные вакуум-фильтры  общего назначения с наружной фильтрующей поверхностью наиболее просты и надежны в эксплуатации. Фильтры предназначены для разделения суспензий с частицами твердой фазы более или менее однородной дисперсности и с невысокой .скоростью осаждения.

Ограничением применения барабанного фильтра с наружной фильтрующей поверхностью является быстрое осаждение грубой фракции  или всей твердой фазы

 

 

2

суспензии (со скоростью >18 мм/с). Для предотвращения смывания осадка с повер-

хности барабана мешалка перемещается в ванне фильтра с небольшой скоростью.

Поэтому, если грубые частицы  суспензии оседают на дно и  суспензия в ванне по мере фильтрования сгущается, то постепенно нарушается нормальная работа фильтра.

Другое ограничение применения барабанного вакуум-фильтра— недостаточная скорость фильтрования суспензии. Скорость вращения барабана фильтров общего назначения можно регулировать в пределах 0,1—2 об/мин. При угле фильтрования 135° максимальное время фильтрования 3,75 мин, а при угле 100° — 2,8 мин. Если скорость фильтрования низка и за это время образуется слой осадка толщиной менее 5 мм, то он плохо отдувается от ткани (воздух прорывается через тонкий слой осадка или трещины в нем), не снимается ножом и замазывает ткань. Кроме того, при разделении малоконцентрированных суспензий, содержащих высокодисперсные твердые частицы, происходит быстрое закупоривание пор фильтрующей перегородки. В результате производительность снижается и в конце концов становится настолько низкой, что применение фильтра не рентабельно.

Помимо барабанных вакуум-фильтров общего назначения имеется много  специализированных конструкций. Так, для фильтрования суспензий со значительной скоростью осаждения твердой фазы (более 18 мм/с) применяют барабанные вакуум-фильтры с верхней подачей суспензии или с внутренней фильтрующей поверхностью.

Барабанные вакуум-фильтры  с верхней подачей суспензии  имеют устройство, обеспечивающее размещение зоны фильтрования на верхней, относительно небольшой части поверхности барабана.

Барабанные вакуум-фильтры  с внутренней фильтрующей поверхностью представляют собой горизонтальный цилиндр (барабан), закрытый с одной  стороны сплошной стенкой, а с другой — кольцевым бортом. Внутренняя поверхность барабана имеет ячейки, покрытые фильтровальной тканью. Суспензия заливается внутрь барабана и заполняет его нижнюю часть до уровня, соответствующего высоте кольцевого борта. При вращении барабана на каждой ячейке последовательно протекают операции фильтрования и просушки осадка воздухом. Промывка осадка не проводится. В верхней части барабана осадок отдувается воздухом и падает на транспортер или другое устройство для его удаления. Ткань регенерируется продуваемым через нее воздухом или паром.

 

 

 

 

 

 

3

Дисковые  вакуум-фильтры

Служат для фильтрования концентрированных суспензий, когда необходима большая фильтрующая поверхность, но не требуется тщательной промывки осадка. Работают по принципу барабанных вакуум-фильтров с ножевым съемом, но отличаются от них формой фильтрующей поверхности и ее конструкцией. В качестве фильтрующих перегородок используют фильтровальное полотно ( хлопчатобумажные, шерстяные или синтетические ткани), пористую керамику и другие материалы. 

Пульпа подается в трубу. При вращении дисков на поверхности  секторов, погруженных в пульпу, происходит набор осадка. Затем по мере выхода секторов из суспензии  осуществляется подсушка осадка и его  съем с поверхности фильтровальной ткани.

Преимущества: высокая производительность, минимум площади для установки, низкое энергопотребление, надежная работа.

 

 

 

 

4

Ленточный вакуум-фильтр

Представляет собой бесконечную  резиновую ленту с отверстиями покрытую фильтровой тканью натянутую на приводной и натяжной барабаны. Скорость ленты 0,01-0,067 м/с. Работают при вакууме 0,04-0,09 Мпа и давлений сжатого воздуха при обдувке кека 0,05 Мпа. Удельная производительность увеличивается, а влажность кека уменьшается с увеличением вакуума и температурой пульпы, крупности материала и содержание твердого в пульпе.

Фильтр-прессы 

Фильтр-прессы – это аппараты периодического действия. Предназначенные для фильтрации отходов флотации и прочих шламов в тех случаях, когда другие виды фильтрового оборудования мало эффективны.

Преимущества: скорость фильтрования, низкая влажность осадка, практически чистый фильтр.

Недостатки: сложность конструкции  и низкая производительность.

 

 

5

3. Ручной и автоматический  контроль в отделении.

 

Автоматизированная система  управления предназначена для обеспечения  оперативности управления, оптимизации  расхода ресурсов и организационно-экономического управления технологическими процессами с минимизацией «человеческого» фактора при принятии решений.

Функциональная схема  автоматизации процесса фильтрации хвостов приведена на рисунке 1.1.

Перечень измеряемых параметров для процесса фильтрации хвостов  приведен в таблице 1.1.

 

Таблица 1.1. – Перечень измеряемых параметров для процесса фильтрации     хвостов 

 

№№ п/п	Наименование параметров	Позиция на схеме	Примечание
1	Уровень хвостов на фильтре	7а
2	Расход пара	1а
4	Расход воды	2а
3	Массовая доля К2О в хвостах	3а
4	Влажность хвостов после  фильтрации	4а
5	Верхний уровень  в баке маточника	5а, 12а
6	Нижний уровень  в баке маточника	6а, 13а
7	Верхний уровень  в баке - смесителе	8а
8	Нижний уровень  в баке - смесителе	9а
9	Следящий уровень в  сгустителе хвостов	10а
10	Плотность разгрузки хвостов	11а

 

Рассчитываемыми, задаваемыми  и регулируемыми параметрами  являются: