МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра Автоматизации Производственных Процессов
Курсовой проект по дисциплине
«Информационно-измерительное обеспечениесистем управления»
Выполнил: ст. гр. АТП
Проверил: Елшин В.В.
Иркутск2007г.
Содержание
1. Введение
2. Технологическая часть.
2.1.Механизм растворения золота в цианистых растворах
2.2.Цианирование перемешиванием
2.3.Технологические параметры процесса сорбционноговыщелачивания.
2.4.Технологическая схема процесса сорбционного выщелачиваниязолота
3. Выбор и обоснование технологических параметров
4. Таблица параметров контроля
5. Спецификация оборудования
6.Спецификация
Приложение
1.Схема технологическая
2.Схема функциональная.
3.Схема функциональная
4.Схема функциональная
Используемая литература
Введение
Современный уровень развитияхимических и других промышленных установок характеризуется интенсификациейтехнологических процессов с использованием агрегатов большой единичной мощности.В последние годы сильно возросли скорости протекания технологических процессов,число измеряемых параметров на одном агрегате, которые в настоящее время исчисляетсятысячами.
Поэтому надежность средствизмерения информационно-измерительных систем во многих случаях определяетнадежность агрегата в целом. Без достоверных значений параметров иавтоматического контроля за этими значениями в большинстве случаев нельзяуправлять процессом или агрегатом, без средств измерения невозможна автоматизация.Особенно большое значение приобретают вопросы получения достоверных значенийизмеряемых параметров в связи с задачами комплексной автоматизациитехнологических процессов и более эффективного использования производственного потенциала.Решение этих задач требует анализа процессов и их технико-экономических показателей,а для этого нужны надежные и точные средства измерения.
вопросам измерения технологических параметров,разработке новых методов и средств измерения, повышению точности измерений вовсх странах мира уделяется большое внимание.
2.1.Механизмрастворения золота в цианистых растворах
Растворение золота в цианистыхрастворах протекает в присутствии кислорода по реакции:
2Au+4NaCN+SO2+H20=2Na[Au(CN)2]+2NaOH.
Из реакциивидно, что золото переходит в раствор виде золотоцианистой соли натрия, котораядиссоциирует в растворе на ионы:
Na[Au(CN)2]=Na++[Au(CN)2].
Так как золото в природе в чистомвиде никогда не встречается, поэтому большая часть золоти остается в контакте ссопровождающей горной породой и ее спутниками.
Наличие контакта между двумяметаллами или между золотиной и минералом способствует возникновению разностипотенциалов. Золото в этом случае электроположительно к серебру и минералам.Это означает, что при опускании в цианистый раствор золота, находящегося вприродном сплаве с серебром или в контакте с пиритом, в растворе цианистогоэлектролита протекает ток электронов от поверхности золота к поверхностипирита.
Под влиянием электрического токакатионы Na+направляютсяк катоду-пириту, а анионы CN-движутсяк аноду-золоту. КатионыNa+,достигнув катода, отдают свой заряд, и натрий тотчас реагирует с водой пореакции:
2Na++2H2O-2e=2NaOH+H2с выделением водорода.
Анионы (CN)-точно так же, соединившись с анодом, разряжаются и соединяются с золотом поуравнению:
Au++(CN)-=AuCN.
При этом образуется цианистоезолото, но оно пока не переходит в раствор. Только взаимодействуя дальше сизбытком цианида, образуется двойная цианистая соль золота, которая способнапереходить в раствор:
AuCN+NaCN=Na[Au(CN)2].
2.2.Цианированиеперемешиванием.
Этот способ цианированиязолотосодержащих руд является наиболее эффективным процессом по сравнению сперколяцией и кучным выщелачиванием. Выщелачивание пульп перемешиваниемпротекает быстрее и дает более высокое извлечение золота и серебра вследствиетого, что при тонком измельчение руды обеспечивается хорошее вскрытие золота, апри интенсивном перемешивании создаются более благоприятные условия диффузногоподводов ионов CNимолекул растворенного кислорода к поверхности золотин. Поэтому по скоростивыщелачивания и полноте извлечения золота цианирование перемешиваниемзначительно превосходит перколяционный процесс и кучное выщелачивание.Достаточно сказать, что цианирование перемешиванием обеспечивает 80-90%извлечение золота, а длительность процесса составляет от 6 до 30 часов(сравните аналогичные показатели процессов перколяции и кучного выщелачивания).
При цианировании перемешиваниемнеобходимая степень измельчения руды зависит только от крупности частиц золотав руде и характер его распределения. В некоторых случаях при тонковправленномзолоте руду подвергают весьма тонкому измельчению до крупности-0,074мм и дажедо 0,043мм. Но если характер вкрапленности золота не требует такогоизмельчения, то пульпу цианируют при более грубом помоле кпупностью 0,15-0,2мм.
При наличии в руде крупного золотаего перед цианированием извлекают в цикле измельчения методами гравитационногообогащения, поэтому в процесс цианирования перемешиванием с рудой поступаеттолько мелкое золото, растворение которого происходит достаточно быстро.
Рудные пульпы, поступающие нацианирование перемешиванием, имеют повышенную вязкость, что затрудняет диффузиюцианистых ионов и молекул растворенного кислорода к поверхности частиц золота.Кроме того, сульфидные минералы, часто присутствующие в руде, довольно легкоокисляются растворенным кислородом, в результате чего его концентрация в жидкойфазе может стать значительно ниже необходимой для растворения золота. Поэтомупри цианировании пульп особое значение имеет энергичное перемешивание инепрерывное насыщение ее кислородом воздуха.
Процесс цианирования рудперемешиванием ведут при концентрации NaCN,составляющей0,05-0,1%, и концентрации CaOравной0,01-0,03% (pH=9-11).
Кроме реагентного режима важнымипараметрами процесса цианистого выщелащивания золота является отношение Ж: Т впульпе и продолжительность процесса. Максимальное извлечение золота прицианировании кварцевых руд достигает при Ж: Т=1,5:1. На практике хорошиерезультаты получаются при Ж: Т=1:1, иногда даже при 0,67:1 при более грубомпомоле. При обработке пульпы, содержащей кристаллический материал, и приотсутствие примесей в растворе жидкая фаза пульпы даже при высоких плотностяхпульпы не утрачивает способности сохранять необходимую концентрацию кислорода.
Для обеспечения наилучших условийизвлечение золота из сульфидных руд и руд с высоким содержанием окислов железаили глины требуется более высокое разжижение пульпы. Для таких руд принимаютЖ: Т=2-2,5:1, для некоторых руд требуется еще большее разжижение.
Время цианирования илипродолжительность пребывание пульпы в аппаратах цианирования определяется уравнением:
T=V/П
Где:T — время цианирования в часах,
V — суммарный объем всех аппаратов цианирования, м3,
П- потокпульпы, м3/час.
Совершенно очевидно, чтозначение Т должно быть достаточным для перевода в раствор всегосодержащегося в материале золота. Из уравнения следует, что при постоянномрабочем объеме аппаратуры цианирования инструментом регулирования процессаявляется часовой поток пульпы, поступающей в переработку или, что то же самое,регулирование производительности цианистой установки по переработке руды иликонцентрата.
Процесс цианистого выщелачиваниязолота осуществляют в периодическом или не прерывном режиме.
При цианировании в периодическомрежиме пульпы периодически отдельными порциями закачивают в параллельноработающие аппараты для выщелачивания. После интенсивного перемешивания сцианистым раствором и защитной щелочью в течение определенного промежуткавремени, необходимого для растворения золота, пульпу выпускают и перекачивают вчаны-сборники, а в аппараты выщелачивания закачивают новую порцию пульпы. Вчанах-сборниках выщелоченная пульпа накапливается и поддерживается во взвешенномсостоянии до поступления в следующую стадию обработки, например, на отделениезолотосодержащих растворов от твердой фазы методом фильтрации.
Периодический режим цианированияруды используется на фабриках небольшой производительности с применениемфильтрации пульпы и последующим осаждением золота из цианистых растворовцинковой пылью или стружкой. Как правило, в периодическом режиме цианируютнебольшие количества гравитационных концентратов и других золотосодержащихпродуктов.
При непрерывном выщелачиваниипульпа поступает в каскад из последовательного соединенных аппаратовцианирования. Число аппаратов в каскаде обычно выбирают не более 4-6 с суммарнымрабочим объемом, обеспечивающим при прохождении пульпы через них необходимоевремя для растворения золота.
Непрерывно-действующая системацианирования обязательно сопрягается с дальнейшей технологической схемой переработкивыщелоченной пульпы.
По сравнению с периодической,непрерывная схема цианирования дает следующие преимущества:
возможность полной автоматизацииуправления процесса,
меньшее количество обслуживающегоперсонала,
более эффективное использованиеоборудования,
меньшая единичная мощностьдвигателей и насосов.
В зависимости от требуемойпроизводительности, технологической схемы переработки руды избирают тот илииной режим цианирования пульп.
2.3.Технологическиепараметры процесса сорбционного выщелачивания
Сорбциюзолота и серебра из пульпы с применением сорбентов в настоящее времяосуществляют двумя путями
1.Послеоперации предварительного цианирования или
2.Совмещениемпроцессов цианирования и сорбции.
Иив том и другом случае в присутствии сорбента идут два совмещенные во временипроцесса — растворение благородных металлов и сорбция их на ионит или активныйуголь, т.е. процесс сорбционного выщелачивания. Только после предварительногоцианирования в процессе сорбции в присутствии сорбента протекает процессдорастворения золота.
Передвыводом насыщенного сорбента из процесса он должен контактировать с цианистойпульпой, в растворе которой имеется достаточно высокая концентрация золота.
Этодостигается тем, что руду или концентрат перед сорбционным выщелачиваниемподвергают операции предварительного цианирования. В этом случаечасть или больше половины золота из твердой фазы переходит в раствор смаксимальной концентрацией его в жидкой фазе. Процианированная таким образомпульпа поступает в процесс сорбционного выщелачивания, где происходитдорастворение золота и его сорбция на активный уголь.
Предварительноецианирование пульпы осуществляется в том числе, если в руде или концентратеотсутствуют поглотители цианида, углистые вещества, способные сорбироватьрастворенное золото, а также в случае, когда процесс цианирования неосложняется большим содержанием окислительных минералов меди, цинка и другихцветных металлов.
Приобработке золотосодержащих материалов, в которых имеются углистые вещества илидругие минералы, затрудняющие процесс растворения золота, операциюпредварительного цианирования не проводят, и тогда цианирование ведут вприсутствии сорбентов, т.е. осуществляют прямой процесс сорбционноговыщелачивания благородных металлов. В этом случае ионит или активныйуголь являются более сильными конкурентами природных сорбентов.
Процессрастворения золота идет в диффузионной области, т.е. скорость процессарастворения зависит от скорости диффузии растворителей и продуктов реакции.Если скорость диффузии растворителей – участников реакции обмена – больше, чемскорость диффузии продуктов реакции, то введенный в систему сорбентспособствует ускоренному отводу из реакционной зоны цианистых анионов золота посхеме:
2Au+4NaCN+H2O+O=4Na++2[Au(CN)2]-+2OH-
2[Au(CN)2]-сорбент
Инымисловами, присутствие сорбента в пульпе устраняет лимитирующую стадиюдиффузионного процесса, а именно – увеличивает скорость диффузии аниона [Au(CN)2]-из зоны реакции путем поглощения его сорбентом.
Врезультате этого создаются хорошие условия для растворения золота. Воздействиесорбента на скорость растворения продолжается до тех пор, пока весь процесс нестанет лимитироваться диффузией цианида к поверхности частиц золота, а этопроисходит обычно в концевых аппаратах, когда содержание золота в твердой фазестановится незначительным.
Косновным технологическим параметрам процесса сорбционного цианирования относятследующие:
1.Продолжительность процесса;
2.Единовременная загрузка сорбента в процесс;
3.Время пребывания сорбента в процессе сорбции;
4.Количество ступеней сорбции;
5.Величины потоков пульпы и сорбента.
2.4.Технологическаясхема процесса сорбционного выщелачивания золота
/>3.Выбор и обоснование технических средств автоматизациипроцесса
Для измерения расхода применимрасходомер переменного перепада давления Метран-350 выполненный вовзрывозащищенном исполнений. Степень защиты от воздействия воды и пыли IP57 по ГОСТ 14254.
Расходомер Метран-350предназначен для работы в системах автоматического контроля, регулирования иуправления технологическими процессами в различных отраслях промышленности.
Основные преимущества:
- простая установка втрубопровод через одно отверстие.
-установка в трубопроводбез остановки процесса
- минимальнаявероятность утечек измеряемой среды
- более низкие потеридавления и меньшие длины прямолинейных участков по сравнению с расходомерами набазе сужающих устройств
-легкость взаимодействияс существующими контрольными системами или вычислителями расхода посредствоминтеллектуального протокола коммуникаций HART.
Датчики выполнены свидом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» и соответствуюттребованиям ГОСТ Р51330.0, ГОСТ Р52330.10 ивыполняются с уровнем взрывозащиты «особовзрывобезопасный» и маркировкойпо взрывозащите ExiallCT4 X.
При измерений уровняприменим волновой уровнемер серий 3300. Это новый интеллектуальный прибор,построенный на основе волноводной технологий и обеспечивающий надежныеизмерения уровня жидкостей и взвесей в сложных условиях эксплуатаций.Исполнение по взрывозащите «искробезопасная электрическая сеть» (Ex,Bn).
Достоинства:
- точность измерения независит от диэлектрической проницаемости, плотности, температуры, давления.
-надежное измерениесыпучих веществ
-простота установки
-возможностьодновременного измерения уровня внешней поверхности раздела двух жидкостей.
Для измерения плотностиприменили резонаторный плотномер проточного типа. Датчик соответствуеттребованиям нормативных документов:
ГОСТ Р 51330, 0-99(МЭК60079-0-99)
ГОСТ Р 51330,10-99(МЭК60079-11-99).
Маркировка взрывозащиты 0ExiaЦВТ4.
Достоинства:
-точность измерения
-возможность измерения агрессивныхсред
Для измеренияконцентрации использовали pH-метртипа pH-98103. Прибор выполнен в компактномисполнении и чрезвычайно удобен для измерения.
Изготавливается всоответствии с ГОСТ 22261-94 и техническими условиями ТУ4215-012-35918409-2002.
Достоинства:
- позволяютпроводить измерения в широком диапазоне pH;- могут заменять электродыЭСЛ-63-07, ЭСП-01-14;- преимущественная область применения — измерение pHв сильнощелочных растворах с высоким содержанием ионов натрия (Na+).
Специальная обработкачувствительной мембраны электродов обеспечивает быстрое установлениеэлектродного потенциала и, следовательно, позволяет уменьшить время,затрачиваемое на проведение измерений.
4.Таблица параметров контроля.