Проектирование систем АСУТП автогенной плавки в жидкой ванне

курсовая работа

Введение

Металлургия меди, а также других тяжелых цветных металлов является ведущим звеном отечественной цветной металлургии. На долю тяжелых цветных металлов в РФ приходится значительная часть валовой продукции отрасли. Значение меди из года в год возрастает, особенно в связи с бурным развитием энергетики, электроники, машиностроения, авиационной, космической и атомной техники. Дальнейшее развитие и технический уровень медного и никелевого производств во многом определяют технический прогресс многих отраслей народного хозяйства нашей страны, в том числе микропроцессорной техники. Для получения меди используются всевозможные способы плавок, например, плавка медных концентратов в электрических, отражательных, шахтных печах, при использовании процесса конвертирования медных штейнов, благодаря автогенным плавкам во взвешенном состоянии, на штейне и др. На сегодняшний день существует несколько основных процессов автогенных плавок: процесс «Норанда», «Уоркра», «Мицубиси» и Ванюкова.

К настоящему времени предложено и внедрено в промышленность значительное число автогенных процессов окислительного плавления сульфидных шихт в расплавах. При этом число новых предложений непрерывно растет. Многочисленные варианты автогенных плавок в расплавах могут иметь и фактически имеют принципиальные технологические особенности и большие различия в аппаратурном оформлении.

Под автогенным понимается процесс, в котором необходимый для технологии уровень температур обеспечивается только за счет теплоты, вносимой исходными материалами, и теплоты от экзотермических реакций самого процесса. Автогенный процесс таким образом, проводится без затрат углеродистого топлива или электроэнергии непосредственно в рабочем пространстве агрегата. Практически в производстве металлов единственной группой реакций, которые могут дать достаточный экзотермический эффект для автогенности процесса, являются реакции окисления компонентов исходного сырья кислородом. Поэтому все автогенные пиропроцессы являются окислительными, для их осуществления требуется подача газообразного кислорода, т.е. кислородосодержащего дутья.

В настоящее время разные виды автогенной плавки рудного сырья в производстве меди и никеля получили широкое распространение и на сегодняшний день являются одними из наиболее перспективных рудоплавильных процессов переработки сульфидных материалов.

Автогенные плавильные процессы подразделяют на разные группы. Во-первых, их различают о агрегатному состоянию окисляющегося материала: твердое или расплавленное; во-вторых, по условиям взаимодействия дутья с окисляемыми сульфидами - слоевого, взвешенного и барботажного типа. В слоевого типа процессах взаимодействие кислорода дутья с сульфидами преимущественно происходит в материале, находящемся в печи в виде не перемешиваемого газопроницаемого массива (например, шахтная плавка). В процессах взвешенного типа сульфидный материал окисляется (и расплавляется) в период пребывания его частиц в диспергированном состоянии в окислительной газовой фазе (например, взвешенная плавка по способу Оутокумпу - «финская» лавка и кислородно-факельная плавка (КФП) в СССР). В барботажного типа процессах окисление сульфидов происходит при вдувании кислородосодержащего газа в объем расплава - отечественные плавка в жидкой ванне (ПЖВ) и автогенная плавка с верхним вертикальным кислородным дутьем (зарубежный процесс ТБРЦ).

Основными продуктами автогенной рудной плавки сульфидного сырья являются штейн, шлак и газы. В некоторых автогенных процессах вместо штейна в качестве конечного продукта получают непосредственно черновую медь

Преимущества автогенных процессов заключаются в огромной экономии энергии, снижении доли ручного труда, повышении автоматизации процессов, увеличении их производительности и т.д.

Особое место среди автогенных процессов занимает плавка в жидкой ванне - процесс Ванюкова. Этот процесс начал разрабатываться в Советском Союзе в 1951 г. Дальнейшие разработка и внедрение до 1986 г. велись под общим научным руководством проф. А.В. Ванюкова.

Первые испытания этого метода плавки были проведены в лабораторных и заводских условиях в 1954--1956 гг. В настоящее время по методу плавки в жидкой ванне работают промышленные установки на медном заводе Норильского ГМК и Балхашском горнометаллургическом комбинате.

Процесс ПЖВ запатентован в ряде зарубежных стран. При разработке процесса плавки в жидкой ванне ставилась задача создания максимально благоприятных условий для протекания всех физико-химических процессов. Предложено несколько вариантов технологического и аппаратурного оформления процесса в зависимости от состава исходного сырья и конечных результатов его переработки. Рассмотрим работу плавильной печи для автогенной и полуавтогенной плавки сульфидных медных концентратов с получением богатого штейна.

Непрерывный рост производства, повышение требований к его качеству, а также поточность технологических процессов создали условия для широкого внедрения средств автоматического контроля и управления.

Схема полного контроля процесса и агрегата должна включать его технологические, тепловые и энергетические характеристики. Поэтому схема контроля состоит из следующих контрольных операций:

учета количества всех израсходованных материалов и всех полученных продуктов;

отбора представительных проб от всех исходных материалов и всех полученных продуктов с последующим их анализом;

непрерывного или периодического измерения всех важнейших параметров процессов и агрегатов: температур, давлений или разрежений, расходов, уровней, составов или концентраций, кислотностей, плотностей, запыленностей, напряжений, силы тока, времени операций и т.п.

Основная задача автоматизации автогенного производства состоит в обеспечении максимальной производительности и максимального извлечения никеля и меди в штейн. Одновременно автоматизация позволяет решать задачи повышения уровня организации производства, оперативности управления технологическими процессами и в целом повышения экономической эффективности производства. Одним из важнейших направлений совершенствования управления является создание автоматизированных систем с применением вычислительной техники.

Особенностью построения АСУ является системный подход ко всей совокупности металлургических, энергетических и управленческих вопросов. Специалист по АСУ ТП должен владеть теорией автоматического управления, разбираться в конструкции металлургических агрегатов и основах технологии, достаточно свободно ориентироваться в работе цифровых вычислительных машин, их математическом и алгоритмическом обеспечении, уметь правильно применять технические средства информационной и управляющей техники.

В АСУ ТП воплощены достижения локальной автоматики, систем централизованного контроля, электронной и вычислительной техники. Кроме того, АСУ ТП производят общую централизованную обработку первичной информации в темпе протекания технологического процесса, после чего информация используется не только для управления этим процессом, но и преобразуется в форму, пригодную для использования на выше стоящих уровнях управления для решения оперативных и организационно-экономических задач.

Внедрение АСУ ТП, как и любое нововведение, связано с определенными трудностями и затратами. На этапе освоения проявляются недостатки отдельных элементов вычислительного комплекса, погрешности примененных алгоритмов управления, недостаточная адаптация персонала к условиям работы с помощью вычислительной техники и другое.

Целью данного курсового проекта является разработка современной АСУ ТП процессом автогенной плавки в печи ПЖВ на обогащенном кислородом дутье кусковой медно-никелевой руды с использованием технических средств на базе программируемых микроконтроллеров и персональных компьютеров (рабочих станций). Разработка структурной, функциональной схем и на их основе принципиально-электрической и монтажно-коммутационной, проектирование щитов КИПиА. Разработка модели и исследование влияния различных параметров на процесс.

Делись добром ;)