СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ДЕСОРБЦИИ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ АКТИВИРОВАННЫХ УГЛЕЙ В ЛИНИИ ИЗВЛЕЧЕНИЯ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ АКТИВИРОВАННЫХ УГЛЕЙ

Полезная модель относится к гидрометаллургии благородных металлов, в частности к линии извлечения благородных металлов из активированных углей и может быть использована на гидрометаллургических производствах предприятий цветной металлургии.
Заявляемая полезная модель относится к приоритетному направлению развития науки и технологии «Нанотехнологии и наноматериалы». [Алфавитно-предметный указатель к международной патентной классификации по приоритетным направлениям развития науки и технологии / Ю.Г. Смирнов, Е.В. Скиданова, С.А. Краснов. - ПАТЕНТ, 2008. - 18 с.], так как позволяет получить тонкодисперсное золото, которое при дальнейшей переработке может служить исходным продуктом для получения наноматериалов.
Известна линия извлечения благородных металлов из цианистых растворов и/или пульп по угольно-сорбционной технологии (RU №2041272, МПК C22B 3/24, C22B 11/00, опубликовано 09.08.1995), включающая установленные по ходу технологического процесса и связанные между собой транспортными трубопроводами установку сорбции металлов из растворов и/или пульп, установку десорбции металлов, установку регенерации угля и установку электролитического выделения металлов, установку вторичного концентрирования металлов, размещенную перед установкой электролитического выделения металлов, причем установка вторичного концентрирования металлов соединена трубопроводом транспортировки обезметалленного элюата с установкой сорбции металлов из растворов и/или пульп, а трубопроводом транспортировки угля соединена в замкнутый контур с установкой десорбции металлов, последняя через установки регенерации угля и электролитического выделения металлов соединена с установкой сорбции и вторичного концентрирования металлов трубопроводами транспортировки угля и элюатов, соответственно.
Общими признаками заявляемой полезной модели и аналога является наличие емкости приготовления элюента, теплообменного устройства, электродного котла, холодильника и емкости богатого элюата.
Недостаток аналога заключается в отсутствии устройства для непрерывного измерения концентрации растворенного золота в элюате, в результате чего увеличивается время проведения процесса десорбции, а так же на электролиз часто отправляются недостаточно богатые по содержанию благородных металлов растворы (элюаты), это приводит к снижению выхода по току и увеличению энергозатрат при проведении процесса электролиза.
Известна линия извлечения благородных металлов из цианистых растворов и/или пульп по угольно-сорбционной технологии (RU 2489508, МПК С22B 11/08, С22B 3/24, опубликовано 10.08.2013) включающая установленные по ходу технологического процесса и связанные между собой транспортными трубопроводами установку сорбции металлов из растворов и/или пульп, установку вторичного концентрирования металлов, установку десорбции металлов и установку электролитического выделения металлов, систему подачи угля в виде трубопровода подачи угля, трубопровода транспортировки угля, трубопровода транспортировки отработанного угля, трубопроводы богатого и бедного элюата, установку десорбции металлов для получения богатого элюата и установку электролитического выделения металлов с получением бедного элюата, согласно изобретению, установка вторичного концентрирования металлов, размещена перед установкой десорбции металлов, причем установка вторичного концентрирования металлов трубопроводом транспортировки богатого элюата соединена с выходом по элюату установки десорбции металлов, а системой подачи угля соединена с входом по углю установки десорбции металлов, при этом установка десорбции металлов через установку электролитического выделения металлов соединена с установкой вторичного концентрирования металлов трубопроводом транспортировки, бедных элюатов, а трубопроводом транспортировки отработанного угля соединена с установкой сорбции металлов из растворов и/или пульп.
Общими признаками заявляемой полезной модели и аналога являются наличие емкости приготовления элюента, теплообменного устройства, электродного котла, холодильника и емкости богатого элюата.
Недостаток аналога заключается в отсутствии устройства для непрерывного измерения концентрации растворенного золота в элюате, в результате чего увеличивается время проведения процесса десорбции, а так же на электролиз часто отправляются недостаточно богатые по содержанию благородных металлов растворы (элюаты), это приводит к снижению выхода по току и увеличению энергозатрат при проведении процесса электролиза.
За прототип принята система управления процессом десорбции благородных металлов из активированных углей (Елшин В.В., Кол один А.А, Овсюков А.Е. Внедрение автоматизированной системы управления циклом десорбции золота из активных углей на Кочкарской ЗИФ // Вестник ИрГТУ 2011, №5. с 115-119), включающая емкость приготовления элюента, теплообменное устройство, индукционный нагреватель, десорбер, холодильник, емкость богатого элюата, емкость бедного элюата, систему управления, включающую измерение температуры элюента в трубопроводе при выходе из теплообменного устройства, при выходе из индукционного нагревателя, в десорбере, в емкости с богатым элюатом; измерение давления в десорбере; измерение уровня в емкости приготовления элюента, в емкости богатого элюата, в емкости бедного элюата; измерение расхода элюата в трубопроводе на выходе из холодильника и расхода богатого элюата, отправляемого на электролиз; регулирование расхода богатого элюата, автоматическое разделение потока элюата на бедный и богатый по объемам элюата.
Общими признаками заявляемой полезной модели и прототипа является наличие емкости приготовления элюента, теплообменного устройства, десорбера, холодильника, емкости богатого элюата, емкости бедного элюата и системы управления, включающей датчики измерения температуры элюента в трубопроводе при выходе из теплообменного устройства, при выходе из индукционного нагревателя, в десорбере, в емкости с богатым элюатом; датчик измерения давления в десорбере; датчик измерение уровня в емкости приготовления элюента, в емкости богатого элюата, в емкости бедного элюата; датчик измерения расхода элюата в трубопроводе на выходе из холодильника и расхода богатого элюата, отправляемого на электролиз; датчик регулирования расхода богатого элюата.
Недостатками прототипа является то, что разделение потоков элюата на бедный и богатый осуществляется по заранее заданным объемам элюата, которые были определены при запуске установки, таким образом, разделение потоков происходит не на основании измеренной концентрации растворенных благородных металлов в элюате, а на основании усредненных данных, что не обеспечивает достаточно высокого содержания благородных металлов в элюате, отправляемом на электролиз, это приводит к невысокому выходу по току и к увеличению затрат электроэнергии при проведении процесса электролиза, так же отсутствие постоянной информации о концентрации растворенных благородных металлов в элюате приводит к увеличению времени проведения процесса десорбции.
Задачей заявляемой полезной модели является создание системы автоматизированного управления процессом десорбции благородных металлов из активированных углей в линии извлечения благородных металлов из активированных углей, которая позволяет снизить энергозатраты за счет увеличения величины выхода по току и сократить время проведения процесса десорбции путем автоматизированного измерения концентрации благородных металлов в элюате (достижение концентрации растворенных благородных металлов в элюате заданного значения, свидетельствует о практически полном десорбировании металла с активированных углей в элюат).
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в снижении энергозатрат и в сокращении времени проведения процесса десорбции.
Указанный технический результат достигается тем, что система автоматизированного управления процессом десорбции благородных металлов из активированных углей в линии извлечения благородных металлов из активированных углей, содержащая датчик измерения уровня в емкости элюента, датчик измерения концентрации щелочи в емкости элюента, датчик измерения температуры элюата на выходе из теплообменного устройства, датчик измерения температуры в электродном котле, датчик измерения давления в электродном котле, датчик измерения уровня в электродном котле, датчик измерения температуры в десорбере, датчик измерения давления в десорбере, датчик измерения расхода элюата, датчик измерения уровня в емкости бедного элюата, датчик измерения уровня в емкости богатого элюата, датчик измерения температуры в емкости богатого элюата, датчик измерения расхода богатого элюата, поступающего на электролиз, концевые выключатели состояния нижней и верхней крышек десорбера, выходы измерительных датчиков и концевых выключателей электрически соединены с входом микропроцессорного контроллера, выходы микропроцессорного контроллера электрически соединены с магнитными защелками нижней и верхней крышек десорбера, с регулирующим клапаном расхода элюата, с отсечным клапаном на трубопроводе бедного элюата, с отсечным клапаном на трубопроводе богатого элюата, с тирристорными преобразователями, с блоком управления насосом, причем выход тирристорных преобразователей электрически соединен с нагревательными электродами, размещенными в электродном котле, а выход блока управления насосом электрически соединен с насосом, согласно полезной модели система автоматизированного управления процессом десорбции благородных металлов из активированных углей в линии извлечения благородных металлов из активированных углей дополнительно содержит устройство автоматического измерения содержания растворенных благородных металлов в элюате, размещенное на участке трубопровода между регулирующим клапаном и отсечными клапанами емкостей богатого и бедного элюата, причем выход устройства автоматического измерения содержания растворенных благородных металлов в элюате электрически соединен с входом микропроцессорного контроллера.
Отличие заявляемой полезной модели от прототипа заключается в том, что система автоматизированного управления процессом десорбции благородных металлов из активированных углей в линии извлечения благородных металлов из активированных углей дополнительно содержит устройство автоматического измерения содержания растворенных благородных металлов в элюате, размещенное на участке трубопровода между регулирующим клапаном и отсечными клапанами емкостей богатого и бедного элюата.
Наличие отличительных признаков, позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели условию патентоспособности «новизна».
Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. представлена схема системы автоматизированного управления процессом десорбции благородных металлов из активированных углей в линии извлечения благородных металлов из активированных углей.
Линия извлечения благородных металлов из активированных углей включает установленные по ходу технологического процесса и связанные между собой транспортными трубопроводами емкость элюента 1, соединенную трубопроводом подачи элюента с входом насоса 2, выход насоса 2 соединен трубопроводом подачи элюента с входом теплообменного устройства 3, выход теплообменного устройства 3 соединен трубопроводом подачи элюента с входом электродного котла 4, выход электродного котла 4 соединен трубопроводом нагретого элюента с входом десорбера 5, выход десорбера 5 соединен трубопроводом с входом теплообменного устройства 3, выход теплообменного устройства 3 соединен трубопроводом с входом холодильника 6, выход холодильника 6 соединен трубопроводом с емкостями бедного 7 и богатого 8 элюата, причем на участке трубопровода соединяющего емкости бедного 7 и богатого 8 элюата с холодильником 6 установлены отсечные клапаны 9, 10 и регулирующий клапан 11, на участке трубопровода, расположенном между электродным котлом 4 и десорбером 5 также установлен отсечной клапан 12 и клапан сброса давления 13, систему автоматизированного управления процессом десорбции благородных металлов из активированных углей, содержащую датчик 14 измерения уровня в емкости элюента, датчик 15 измерения концентрации щелочи в емкости элюента, датчик 16 измерения температуры элюата на выходе из теплообменного устройства, датчик 17 измерения температуры в электродном котле, датчик 18 измерения давления в электродном котле, датчик 19 измерения уровня в электродном котле, датчик 20 измерения температуры в десорбере, датчик 21 измерения давления в десорбере, датчик 22 измерения расхода элюата, датчик 23 измерения уровня в емкости бедного элюата, датчик 24 измерения уровня в емкости богатого элюата, датчик 25 измерения температуры в емкости богатого элюата, датчик 26 измерения расхода богатого элюата, поступающего на электролиз, концевые выключатели 27, 28 состояния нижней и верхней крышек десорбера, выходы измерительных датчиков и концевых выключателей электрически соединены с входом микропроцессорного контроллера 29, выходы микропроцессорного контроллера 29 электрически соединены с электромагнитными защелками 30, 31 нижней и верхней крышек десорбера, с регулирующим клапаном 11, с отсечным клапаном 9 на трубопроводе бедного элюата, с отсечным клапаном 10 на трубопроводе богатого элюата, с тирристорными преобразователями 32, с блоком управления насосом 33, причем выход тирристорных преобразователей электрически соединен с нагревательными электродами 34, размещенными в электродном котле 4, а выход блока управления насосом 33 электрически соединен с насосом 2, система автоматизированного управления процессом десорбции благородных металлов из активированных углей содержит устройство 35 автоматического измерения содержания растворенных благородных металлов в элюате, размещенное на участке трубопровода между регулирующим клапаном 11 и отсечными клапанами 9, 10 емкостей богатого и бедного элюата, причем выход устройства 35 автоматического измерения содержания растворенных благородных металлов в элюате электрически соединен с входом микропроцессорного контроллера 29.
Линия извлечения благородных металлов из активированных углей работает следующим образом. В начале цикла десорбции благородных металлов из активированных углей в десорбер 5 вручную загружается насыщенный активированный уголь. Затем крышки десорбера плотно закрываются и блокируются электромагнитными защелками 30 и 31, контроль закрытия осуществляется по концевым выключателям 27 и 28.
Далее в емкость элюента 1 наливают подготовленный раствор NaOH (элюент), контроль заполнения осуществляется по датчику 14 измерения уровня в емкости элюента, контроль щелочности осуществляется датчиком 15 измерения концентрации щелочи. После заполнения емкости элюента 1 включается насос 2, который качает холодный элюент через теплообменное устройство 3 в электродный котел 4. Проходя через теплообменное устройство 3, элюент нагревается, температура элюента после теплообменного устройства контролируется датчиком 16 измерения температуры элюата на выходе из теплообменного устройства. По достижению верхнего уровня элюента в электродном котле 4, сигнализация которого осуществляется по датчику 19 измерения уровня в электродном котле, насос 2 останавливается. Далее подается сигнал с микропроцессорного контроллера 29 на тиристорные преобразователи 32 для включения нагрева элюента в электродном котле 4. Нагрев осуществляется до установленного значения, для извлечения золота это значение составляет 175°C. Температура и давление в электродном котле контролируется датчиками 17 и 18. По достижении элюентом температуры равной 175°C открываются отсечной клапан 12 и раствор за счет избыточного давления (порядка 1 МПа) в электродном котле 4 начинает течь по трубопроводу элюента и поступает в десорбер 5. По мере опустошения электродного котла 4 до среднего уровня, сигнализация которого осуществляется датчиком 19 измерения уровня в электродном котле, включается насос 2 и работает до тех пор, пока не будет достигнут верхний уровень в электродном котле 4. Таким образом, осуществляется регулирование уровня в электродном котле 4 на протяжении всего цикла десорбции благородных металлов из активированных углей. При опустошении электродного котла 4 до нижнего уровня, контроль которого также осуществляется датчиком 19 измерения уровня в электродном котле, происходит отключение тиристорных преобразователей 32. Так же в процессе добавления элюента в электродный котел 4, происходит разбавление нагретого элюента более холодным и изменяется управляющий сигнал с микропроцессорного контроллера 29 для управления нагревом через тиристорные преобразователи 32. Далее нагретый элюент проходит через насыщенный активированный уголь в десорбере 5. Температура и давление, в котором контролируются датчиками 20 и 21. Во время цикла десорбции, пока избыточное давление в системе выше нуля, электромагнитные защелки 30 и 31 блокируют возможность открытия крышек десорбера 5. Текущий расход элюата после десорбера контролируется датчиком 22 измерения расхода элюата, сигнал которого отправляется в микропроцессорный контроллер 29, где сравнивается с заданным значением и вырабатывается управляющее воздействие, которое подается с выхода микропроцессорного контроллера 29 на регулирующий клапан 11. В трубопроводе с элюатом измеряется текущая концентрация растворенных благородных металлов устройством 35 автоматического измерения концентрации растворенных благородных металлов в элюате, информация с которого поступает в микропроцессорный контроллер 29, где в зависимости от заданного значения концентрации благородных металлов, вырабатывается управляющее воздействие, которое с выхода микропроцессорного контроллера 29 передается на отсечной клапан 9 - установленный на трубопроводе бедного элюата и на отсечной клапан 10 - установленный на трубопроводе богатого элюата для разделения потока элюата на богатый и бедный, на основании измеренных данных о концентрации растворенных благородных металлов в элюате поступающей в микропроцессорный контроллер 29 с устройства 35 автоматического измерения концентрации растворенных благородных металлов в элюате в соответствии с заданным значением. Элюат после разделения попадает либо в емкость бедного элюата 7, либо в емкость богатого элюата 8. В емкости бедного элюата 7 уровень элюата контролируется датчиком 23 измерения уровня в емкости бедного элюата. В емкости богатого элюата 8 уровень и температура контролируются датчиком 24 измерения уровня в емкости богатого элюата и датчиком 25 измерения температуры в емкости богатого элюата соответственно.
Процесс десорбции прекращают при достижении заранее заданного значения концентрации благородных металлов в элюате, после чего осуществляют завершение цикла процесса десорбции: при помощи микропроцессорного контроллера 29 останавливается насос 2, подается управляющий сигнал для нагрева на тиристорные преобразователи 32, закрывается отсечной клапан 12, сбрасывается давление через клапан сброса давления 13. После того как давление в системе, измеряемое датчиком 21 измерения давления в десорбере упадет до нуля, микропроцессорным контроллером 29 подается управляющий сигнал для электромагнитных защелок 30, 31 на открытие верхней и нижней крышек десорбера, в результате чего механическая блокировка крышек десорбера 5 будет снята.
Расход элюата на электролиз контролируется датчиком 26 измерения расхода богатого элюата, поступающего на электролиз.
В конце цикла процесса десорбции десорбер 5 освобождается от угля вручную через нижнюю крышку, и загружается новый активированный уголь для следующего цикла процесса десорбции. Следующий цикл повторяется по тому же алгоритму.
Таким образом, периодическая схема работы цикла десорбции благородных металлов из активированных углей за счет использования системы автоматизированного управления процессом десорбции благородных металлов из активированных углей предусматривает ведение процесса до тех пор, пока концентрация растворенных благородных металлов в элюате не достигнет заданного значения, что в свою очередь обеспечивает практически полное десорбирование металла с активированных углей в элюат.
Использование полезной модели позволяет снизить энергозатраты и сократить время проведения процесса десорбции благородных металлов из активированных углей.