СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СГУЩЕНИЯ ПУЛЬПЫ
METHOD OF PULP THICKENING PROCESS CONTROL

Изобретение относится к способам управления технологическими процессами, а именно процессами разделения суспензий и может быть использовано для управления работой сгустителей на калийных обогатительных фабриках, например на галургических калийных предприятиях, перерабатывающих руду методом растворения и кристаллизации.
Известен способ управления работой сгустителя путем изменения расхода исходной суспензии, который изменяют в зависимости от соотношения весовых расходов твердого в исходной суспензии и в сгущенном продукте с коррекцией по высоте зоны уплотнения - см. а.с. СССР №578085, кл. В01D 21/00, G05D 27/00, публ. 30.10.77, Бюл. №40. Известный способ не позволяет достичь высокого качества регулирования в условиях калийных предприятий, где невозможно изменять расход исходной суспензии, поступающей в сгуститель.
Известен способ автоматического управления режимом работы сгустителя с переливом осветленной пульпы путем изменения количества сгущенной пульпы с коррекцией по ее плотности, при этом количество сгущенной пульпы регулируют по плотности пульпы питания и расходу осветленной пульпы - см. а.с. СССР №633549, кл. В01D 21/06, G05D 21/06, публ. 27.11.78, Бюл. №43.
Известный способ не позволяет обеспечить высокую точность регулирования на калийных предприятиях, т.к. концентрация твердого в пульпе питания (отношение жидкого к твердому - Ж:Т) меняется на обогатительных фабриках значительно, в основном, за счет выноса галита, присутствие которого в суспензии практически не влияет на качество слива сгустителей, а в осветленной пульпе - сливе сгустителей твердая фаза фактически отсутствует. Регулировать по этим параметрам процесс сгущения сложно.
Известен способ автоматического управления работой сгустителя путем регулирования выгрузки сгущенной пульпы в зависимости от концентрации твердого в ней и от весового расхода твердого в исходной пульпе - см. а.с. СССР №637127, кл. В01D 21/00, G05D 27/00, публ. 15.12.78, Бюл. №46. Выгрузку сгущенной пульпы производят циклами, причем частота следования циклов пропорционально весовому расходу твердого в исходной пульпе, а длительность циклов - концентрации твердого в сгущенной пульпе.
Известный способ не позволяет обеспечить современное качество регулирования, т.к. разгрузка сгущенной пульпы осуществляется периодически (циклами), что приводит к забивке трубопроводов и необходимости их размыва. Определение твердого в исходной пульпе обладает низкой точностью при малом содержании в ней твердого, высокой плотности жидкой фазы и значительных изменениях в составе твердой фазы по содержанию галита (хлористого натрия).
Известен способ управления процессом сгущения пульпы путем регулирования количества сгущенной пульпы в зависимости от концентрации твердого в ней и весового расхода твердого в исходной пульпе - прототип: см. а.с. СССР №589005, кл. В01D 21/00, G05D 27/00, публ. 25.01.78, Бюл. №3. При этом измеряют весовой расход сгущенной пульпы, определяют соотношение весовых расходов твердого в исходной и сгущенной пульпе и регулируют количество сгущенной пульпы в зависимости от отклонения указанного соотношения от заданного значения, а заданные соотношения корректируют по концентрации твердого в сгущенной пульпе.
3
Стабилизация заданной плотности сгущенной пульпы путем определения твердого в исходной пульпе обладает низкой точностью при работе калийных обогатительных фабрик, работающих по схеме растворения-кристаллизации, на которых содержание в пульпе питания сгустителей твердого (Ж:Т) колеблется в широких пределах, различие в плотности твердой и жидкой фаз (~2,2 и 1,2 г/м соответственно) мало, а содержание галита в твердой фазе изменяется в широких пределах (от 0 до 25%).
Задачей предлагаемого изобретения является повышение качества регулирования процессом сгущения пульпы.
Поставленная цель достигается тем, что в отличие от известного способа отбор сгущенной пульпы осуществляют насосом с регулируемым приводом по замкнутому контуру с возвратом части суспензии в коническую часть сгустителя с регулированием привода по расходу нерастворимых, содержащихся в руде, по этому показателю корректируют расход флокулянта, а сгущенную пульпу отбирают из контура после насоса с Ж:Т=1,2-2,8.
Регулирование привода по расходу сгущенной пульпы относительно расхода нерастворимых, содержащихся в руде, осуществляют предпочтительно с коэффициентом 4-7, а сгущенную пульпу отбирают из контура после насоса предпочтительно при Ж:Т=2.
Сущность способа заключается в следующем. Как показал опыт эксплуатации галургических обогатительных калийных фабрик - см. например, Горный журнал, №8, 2007, с.25-30 - содержание нерастворимых примесей в руде на различных предприятиях колеблется в широких пределах и зависит от типа месторождения руд. В то же время текущий состав руды, поступающей на переработку и определяемый регулярно методом химического анализа в части содержания нерастворимых примесей - И.О., меняется незначительно. Руда, например, на галургических калийных фабриках в измельченном виде поступает на растворение, где при повышенных температурах растворяется хлорид калия, а галит поступает в отвал. Жидкая фаза из растворителя, содержащая нерастворимые примеси и мелкие фракции хлорида натрия - галита, поступает на осветление в сгустители, где твердая фаза оседает и выводится в виде сгущенной пульпы, а раствор, практически не содержащий нерастворимые примеси, поступает на охлаждение.
Опыт эксплуатации калийных фабрик показал, что нерастворимые примеси из руды при растворении поступают на сгущение и для каждого предприятия выход нерастворимых из руды в пульпу является практически постоянным и зависит от природного состава руды. В то же время содержание в питании сгустителя в твердой фазе галита колеблется в пределах 0-25% и зависит от работы отделения измельчения руды. Поэтому перед отделением сгущения стоит две задачи: вывести из сгустителя всю твердую фазу с возможно меньшим соотношением жидкого к твердому (Ж:Т) и получить слив, практически не содержащий нерастворимых и галита.
Как правило, Ж:Т выгружаемой сгущенной пульпы колеблется в интервале 1,2-2,8. Однако при низком Ж:Т теряется текучесть пульпы и имеется опасность забивки трубопроводов твердой фазой, а при Ж:Т высоком:
2,8 и выше - теряется продукционная жидкая фаза с содержанием ~20% полезного компонента. Поэтому, как правило, поддерживают Ж:Т выгружаемой пульпы на уровне 2. Но и в этом случае при разгрузке пульпы известными способами наблюдаются частые забивки конической части сгустителей твердой фазой, что приводит к необходимости размыва трубопроводов и к потерям полезного продукта. По предлагаемому способу отбор сгущенной пульпы глинисто-солевого шлама, например галургических фабрик, осуществляют непрерывно насосом с регулируемым приводом по замкнутому контуру с возвратом части суспензии в коническую часть сгустителя с регулированием привода по расходу нерастворимых, содержащихся в руде.
Благодаря предложенному решению, отбор сгущенной пульпы из конической части сгустителя и частичный возврат ее предотвращает забивку трубопроводов твердой фазой, улучшает текучесть пульпы и создает дополнительное суспензирование твердой фазы в конической части сгустителя, не влияя на процесс осветления суспензии.
Регулирование привода по расходу нерастворимых, содержащихся в руде, способствует стабилизации кратности циркуляции пульпы в контуре; при этом доля возврата пульпы из контура в сгуститель обычно составляет 30-50% от расхода сгущенной пульпы, выводимой из сгустителя. Учитывая, что для калийной галургической фабрики коэффициент перехода нерастворимых из руды в пульпу питания сгустителя является величиной практически постоянной, а доля галита в суспензии достигает 25% и зависит от способа рудоподготовки, регулирование привода по расходу сгущенной пульпы относительно расхода нерастворимых, содержащихся в руде, осуществляют с коэффициентом 4-7. Однако этот коэффициент может быть откорректирован по результатам обследования с учетом изменения условий рудоподготовки, которая влияет на содержание галита в сгущенной пульпе.
При коэффициенте ниже 4 сокращается количество сгущенной пульпы, возвращаемой в коническую часть сгустителя, ниже 30%, что отрицательно сказывается на суспензировании сгущенной пульпы. При коэффициенте более 7 увеличивается расход электроэнергии на приводе, а при больших коэффициентах (>10) может также наблюдаться переизмельчение сфлокулированных шламов.
По предлагаемому способу сгущенную пульпу собирают из контура после насоса с Ж:Т=1,2-2,8, предпочтительно при Ж:Т=2. Учитывая, что пульпа в контуре в результате циркуляции и ее перемешивания в конической части сгустителя имеет высокую текучесть, наблюдается возможность ее выгружать с Ж:Т ниже 2. Однако этот коэффициент подбирается эмпирически для конкретных условий работы фабрики с учетом содержания галита в твердой фазе. При Ж:Т менее 1,2 резко теряется текучесть пульпы, особенно при высоком содержании в ней галита, а при Ж:Т>2,8 в сгущенной пульпе будет высокое содержание полезного компонента (в жидкой фазе содержание хлористого калия колебание достигает ~20%), и сброс этой пульпы приведет к повышенным потерям хлористого калия - KCl из руды в товарный продукт. Определение Ж:Т суспензии осуществляется любым известным способом, например, с помощью массового кориолисового расходомера и плотномера, установленного на линии разгрузки суспензии.
По предлагаемому способу корректировку расхода флокулянта осуществляют по расходу нерастворимых (Н.О.), содержащихся в руде. В зависимости от типа флокулянта и страны-производителя его расход в виде водного 0,1% раствора меняется. Например, расход полиакриламида марки «Аккофлок» составляет 200 г 100% ПАА на 1 т Н.О. Поскольку степень перехода нерастворимых в суспензию для каждого предприятия меняется незначительно, а расход руды колеблется в широких пределах, предлагаемое техническое решение позволяет повысить качество регулирования расхода флокулянта в зависимости от изменений содержания нерастворимых в пульпе питания сгустителя. При этом на расход флокулянта вынос галита из растворителей в пульпу питания сгустителя влияния не оказывает, так как кристаллы поваренной соли флокул не образуют, а скорость осаждения галита выше, чем сфлокулированного Н.О.
3
Это техническое решение выгодно отличается от известного, так как в известном способе ведут определение содержания твердого в исходной пульпе, которое обладает низкой точностью при малом содержании в ней твердого, различиях в плотности твердой и жидкой фаз ~1 г/см (~2,2 и 1,2 г/см, соответственно) и колебаниях в содержании галита в твердой фазе от 0 до 25%. При этом флокулировать необходимо только нерастворимые примеси.
Дозировку раствора флокулянта осуществляют любым регулирующим устройством. Задание дозатору поступает от весов расхода руды с учетом содержания в ней нерастворимых, определяемого химическим анализом.
Таким образом, решается задача повышения качества регулирования процесса сгущения пульпы, например для калийных обогатительных фабрик, работающих по схеме растворения-кристаллизации.
Полезным эффектом от использования предлагаемого способа является также снижение содержания жидкой фазы в сгущенной пульпе и, следовательно, снижение потерь полезного компонента с глинисто-солевым шламом, улучшение качества слива сгустителей за счет малой инерционности регулирования расхода флокулянта по расходу нерастворимых, содержащихся в руде (время пребывания нерастворимых в оборудовании растворения руды не превышает 10 минут), сокращение расхода флокулянта в связи с уменьшением его дозировки на величину галита, содержащегося в твердой фазе пульпы питания сгустителя.
Способ осуществляется следующим образом.
На сгуститель подавали пульпу, полученную в результате растворения сильвинитовых руд с выделением галита, при этом в питание сгустителя подавали 0,1% водный раствор полиакриламида, количество которого корректировали по расходу нерастворимых, содержащихся в руде. Слив сгустителя, не содержащий нерастворимых, направляли на охлаждение, а сгущенную пульпу отбирали из конической части сгустителя насосом с регулируемым приводом. Регулирование привода насоса по расходу сгущенной пульпы проводили относительно расхода нерастворимых, содержащихся в руде предпочтительно с коэффициентом 4-7, обеспечивающим возврат части сгущенной пульпы в коническую часть сгустителя. Из контура после насоса отбирали сгущенную пульпу с регулированием Ж:Т в интервале 1,2-2,8, предпочтительно 2. При делении потока исходной суспензии на несколько сгустителей расход флокулянта пропорционально сокращали.
Пример осуществления способа.
Пример 1.
На сгуститель подавали пульпу, полученную при растворении сильвинитовых руд галургическим методом.
3
В руде определили содержание Н.О., которое составило 4,2%. При расходе руды 600 т/час расход Н.О. составил 25,2 т/час. На этот расход подавали 5 кг/час 100% ПАА или в виде 0,1% водного раствора 5 м/час из расчета 200 г 100% ПАА /т Н.О. Регулирование расхода раствора ПАА осуществлялось в зависимости от показания весоизмерителя руды, а также от содержание в ней Н.О., которое определяли аналитическим методом 1 раз в 10 дней. При колебаниях в расходе руды ±50 т/час расход раствора ПАА меняли в соответствии с показаниями весоизмерителя.
Слив сгустителя практически не содержал нерастворимых примесей - Н.О.
Сгущенную пульпу отбирали из конической части сгустителя насосом с регулируемым приводом. Регулирование привода насоса проводили относительно расхода нерастворимых - 25,2 т/час с коэффициентом 5, то есть на уровне 126 т/час. Из контура после насоса отбирали сгущенную пульпу с Ж:Т=2 в количестве 75,6 т/час (25,2 т/час шлама и 50,4 т/час раствора, насыщенного хлоридами калия и натрия). Возврат сгущенной пульпы в коническую часть сгустителя составил 50,4 т/час или 40% от объема циркулирующей в контуре сгущенной суспензии.
Пример 2.
Способ управления осуществляли в соответствии с примером 1, но исходную пульпу из растворителей направляли на 2 сгустителя с равной поверхностью осаждения.
В этом случае поток флокулянтов делили поровну между сгустителями, и, соответственно, количество отобранной сгущенной суспензии сокращалось вдвое.