贵金属生产工艺实现氯浸流程自动控制.doc

贵金属生产工艺实现氯浸流程自动控制2010年第4期金川科技15贵金属生产工艺实现氯浸流程自动控制杨立斌金川集团公司精炼厂【摘要】金川集团公司是全国的铂族金属提炼中心,由于生产流程全部由人工控制,生产指标波动大,余氯泄漏严重,环境污染严重,生产成本高.本文从稳定精炼厂稀贵系统氯气压力和盐酸流量,二次合金加料,氧化还原电位测量等方面论述通过提高贵金属流程的自动化水平,进一步提升工艺指标,提高贵金属的实收率.【关键词】人工控制氯气压力氧化还原电位自动化水平实收率】J一-一1刖吾多年来,贵金属车间作为全国铂族提炼中心,工艺技术是先进的,流程操作,工况控制水平却是落后的.全部生产流程都是人工操作,生产指标经常波动,岗位余氯泄漏,环境污染严重,单位加工成本材料消耗较高,铂,钯,金,实收率分别为95.5%,95%,95%.如何通过提高贵金属流程的自动化控制水平,进一步提升工艺指标稳定生产,是贵金属生产当前的重大科研科题.2概况贵金属生产过程重点有氯化富集,蒸溜,萃取工序,影响铂,钯,金的流失的主要环节在氯化富集流程,氯化富集是分离贵贱金属的重要环节.生产过程是将二次合金通过螺旋给料机加人机械搅拌釜内,同时加人盐酸和水,再通人氯气.在釜内充分搅拌的情况下进行氯化浸出.通过平衡控制几种生产原料配比,把釜内氧化还原电位值控制在最佳值.在实际生产中,存在氯气压力波动大,盐酸流量不稳定,二次合金加料不均匀,氯气流量无法测量控制,氧化还原电位测量难度大.机械釜内最关键的控制指标一一氧化还原电位,在人工控制下,电位值在标准值的lOmV之间波动,严重影响贵金属生产的各类指标,浸出釜内的电位值每精确控制提高lmV,对生产产生的效益是显着的.机械釜氯浸流程实现自动化控制,可使富集工序铂,钯,金实收率分别提高0.5%,0.5%,0.5%.整个贵金属生产系统的铂,钯,金,铑,铱,钌回收率分别提高0.4%,0.35%,0.25%,3%,3%,3%.3实现自动控制方案,步骤,主要设备3.1控制方案通过对氯浸富集流程工艺研究发现,电位是最为关键的控制指标,对影响电位波动的因素进行分析,单一控制某一工艺量是不能解决问题的,要以系统的思想综合控制物料,氯气,盐酸加人量,从而稳定和提高电位的控制精度;同时摸索研究各种物料的配比控制.我们对氯浸流程实现自动控制方案如下:(1)对关键控制设备氯气调节阀,氯气流量计,电位传感器进行研究改进;(2)对氯气汽化系统进行压力稳定自动控制;(3)对1号釜1格室温度和氯气流量实现串级自动控制;(4)对3号釜1格室电位与氯气流量实现串级自动控制;(5)对盐酸高位槽系统进行位式联锁调节;(6)螺旋给料系统进行定值调节,并和盐酸量相联实现比值自动控制;(7)增加关键工艺量的语音报警,对生产工进行指导性提示操作.氯浸富集流程控制系统图见图5(略).3.2步骤实施计划(1)2002年1月进行方案论证,设备选型;(2)2002年25月设备进货,安装调试,配套设施改造;(3)2002年510月进行工业实验;(4)2002年1O月提出总结报告.3.3主要设备及投资16金川科技2010年第4期表1设备与投资名称型号,规格单位数量金额(万元/台)设备费总计:9.914万元4具体技术实施过程4.1测量控制设备改造(1)对原有氯气调节阀进行研究改进,氯气对调节阀的腐蚀是众所周知的,特别是干湿氯气混合对调节阀的腐蚀更为迅速,我们在研究工况和总结以前应用经验的基础上,充分考虑到安全和防腐问题,将现有调节阀芯改为耐腐耐磨的新材料和阀芯阀座垫里的新工艺.密封机构增加聚四氟乙烯波纹管,这样调节阀就有波纹管和密封圈两级密封,使阀门更具安全性.经改装后调节阀寿命和工作可靠性大为提高,原来氯气调节阀使用寿命为45天左右,现已投运280天未出现故障;(2)对氯气流量计研究改进,由于氯气的危险性和腐蚀性,氯气流量测量一直是个难题,我们经过反复比对研究,决定用转子流量计来测量氯气,同时对转子流量计与介质接触的部位全部要求厂家垫PT_FE,并对流量计进出口部位和转子导向部位进行改进,克服转子流量计堵卡现象发生.经改造后应用一年多只有两次卡死现象发生,大大降低了设备故障率和故障处理时间,在氯气测量中很有推广价值;(3)对电位测量传感器作细化研究,在氯化反应过程中,温度超过85C电位传感器的寿命是非常短的,一般只能用l520天左右,同时还影响生产.我们通过对E+H的CPS高温型传感器,美国罗斯蒙特的396型传感器,国产ORP传感器进行对比分析,进口的几种传感器采用玻璃微孔技术,用氯化钾胶液作盐桥,传感器灵敏度和精确度都比较好,但由于不适应机械釜100%以上工作温度,盐桥在78天内就被污染.相比较而言,用固体电极作参比极,用铂丝作测量极制作的ORP传感器更能适应贵金属生产.同时,改造电位测量探头的结构和方式,解决测量探头经常被腐蚀,使用寿命短的问题.4.2氯气汽化过程实现自动控制(1)在氯气汽化包前加装氯气过滤沉淀装置,减少氯气内杂质对氯气调节阀的损坏.同时在风管道上设计安装供风的过滤装置,给调节阀提供干燥,洁净的风源.使氯气调节阀稳定工作.在蒸汽管道上增加储汽包,使氯气汽化包用汽尽量减少波动,稳定氯气汽化效果;(2)用防腐氯气压力检测仪表,将信号反馈到DCS控制器,经DCS控制器输出信号来控制汽化前的氯气调节阀的开启度,以实现将氯压稳定在0.35.4-0.05MPa的工作目标.除整定好控制器的PID参数外,同时在系统设定上,下限经验限位值,氯气压力超限报警值(附图1为氯气实现自控前后的记录曲线比较).图1r为氯气实现自控前后的记录曲线比较4.3二次合金给料系统(1)在原有螺旋给料机上加装带反馈装置的变频调速器.变频调速器与DCS系统相联结,在控制室可任意设定和改变加料速度,实现自动均速加料控制;(2)二次合金给料与盐酸流量联接实现闭环比值控制,控制方案如下.4.4盐酸液位联琐系统(1)利用三楼盐酸贮管的液位检测,DCS系统设定上,下限,与酸泵连锁,实现盐酸贮罐自动上酸;(2)将三楼盐酸贮管连通,加大贮酸量,扩大一楼配酸池,以保证盐酸每一班配一次就可满足生产,使工况更趋稳定;(3)在一楼酸泵上加装变频器,并由DCS系统编程控制,完成低速启动平稳上酸的操作过程.4.5氯化电位实现自动控制系统在实现了氯压相对稳定,二次合金加料相对均匀,盐酸流量稳定的前提条件下,氯化电位控制采取以下措施才能实现精细控制.2010年第4期金川科技17(1)氯化浸出工序两台机械釜相互串连的方式分级控制浸出.其中1号釜1室温度和3号釜4格室电位为主要控制点.在1号釜1格室加装氯气流量计,氯气调节阀,1格室温度控制为主回路,氯气流量控制为副回路,构成串级控制系统,用流量控制回路克服阀前氯压波动因素,温度控制器输出作为流量控制器的输入,克服进料负荷,物料成分变化等扰动因素,从而稳定提高控制精度.同时在控制系统内按各类合金的实际操作经验,建立相关氯气加入量最大值,最小值和常用流量的数据档案,以实现工艺的第一步优化控制,为下步控制创造条件.(2)在3号釜1格室安装氯气调节阀,氯气流量计,以3格室电位值为主控参数,3格式氯气流量为副控参数,构成串级控制系统,各类框图同1号釜1格式相似,使氧化还原电位稳定在标准值的5mV之间.图2系统控制方框图图3现场控制方案4.6机械搅拌安全控制系统在原来前楼大修时,机械搅拌开停全部由DCS计算机控制,现场没有设计紧急停车开关,万一现场有紧急情况无法停车.这次改造在现场加装紧急按钮,使这套系统更加安全可靠.4.7岗位语音报警系统利用DCS系统原由功能,增加声卡及功放设备,针对氯气压力,氯气流量,氯化电位,盐酸液位等关键参数,录制语言文件与DCS系统进行编译,完成对氯浸流程生产工况的报警,提示操作的功能.5改造后氯浸流程各类指标优化效果5.1工艺控制参数优化氯浸流程通过实现自控后,以保证浸出过程中氧化还原电位值控制在标准值的5mV之间.见表1所示.l8金川科技2010年第4期上表是各工艺参数手动控制和自动控制对比数值,由表1中我们可以看出经自动控制生产后,生产各工艺参数均在技术条件之内,且都在工艺控制的最佳值内,确保浸出过程系统稳定均衡生产,提高生产技术指标,降低了人为因素控制生产影响.5.2生产指标的优化对贵金属富集工序机械釜浸出系统实施,经自动控制改造后,把原来人,设备,操作控制工艺技术参数,条件控制等几项波动和不稳定因素,交由计算机控制调节,操作者只对控制系统控制参数进行预设监控,不必过多直接手动操作生产.从而使盐酸流昔,螺旋给料量,氯气压力均控制在最佳工艺条件内,进一步保证了系统氧化还原电位值的稳定,提高了机械釜浸出过程中镍,铜等贱金属与贵金属有效分离,浸渣,浸出液成份见表2,3所示.表2浸出渣(单位:%M为手动控制,A为自动控制)由表2,3我们可以看出机械釜浸出系统自动控制后产出的浸出渣,铂,钯,金品位平均为:1.135%,0.578%,0.429%与手动控制相比分别提高了0.168%,0.152%,0.115%,浸出液中贵金属损失减少,镍,铜含量提高,使贱金属与贵金属得到有效的分离,硫也得到有效富集.由于富集了贵金属的浸渣是高硫低贱形态的浸渣,有利于下道工序脱硫产出高品位的贵金属精矿,减少试剂材料的消耗.经实施对机械釜浸出生产进行自动控制改造后,使贵金属富集工序铂,钯,金实收率分别提高0.5%,0.5%,0.5%,分别达到96%,95.5%,95.5%,同时使整个生产系统的铂,钯,金,铑,铱,钌的回收率分别提高了0.4%,0.35%,0.25%,3%,3%,3%,若以年产黄金228kg,1000kg铂族金属,其中铂,钯,金,铑,铱共回收5.92kg.5.3现场环境的改善氯浸工艺实现自控,氯气的加入量均匀合理,机械釜反应完全充分,余氯泄露量大大的降低,现场的作业环境得以极大的改善,表4为氯浸工艺实现自控前后环境中的氯气含量检测的比较.表4氯气含量检测的比较单位:ppm月份/日期氯浸工艺实现自氯气冁工艺实现自控后6经济效益6.1产品效益计算若铂,钯,金,铑,铱,钌的回收率分别提高了0.4%,0.35%,0.25%,3%,3%,3%.按铂,钯,金,铑,铱,钌的产量和贵金属单位成本1.43788万元进行计算:铂:700kgxO.4%(16万元一1.43788万元)=40.77万元2010年第4期金川科技19钯:300kg0.35%X(12万元一1.43788万元)=11.09万元金:228kgx0.25%(8万元一1.43788万元)=3.74万元铑:10kg3%(3o万元一1.43788万元)=8.57万元铱:l0kg3%(12万元一I.43788万元)=3.17万元钌:30kgx3%(8万元一1.43788万元)=5.91万元由以上计算可以预计创产值73.25万元,多生产贵金属5.92kg.6.2试剂材料单耗计算通过自动控制生产后,富集浸出生产产出了良好的渣型,是贵金属生产过程中各工序使用试剂材料得以降低,贵金属59月32oI【g,以贵金属年产产品1350kg的能力计算成本收益为43.2万元.6.3经济效益合计对富集机械釜浸出流程生产进行自动控制,为贵金属创直接经济效益116.45万元.7社会效益提高生产设备装备水平和自动化控制水平,简化生产操作过程,降低了操作者劳动强度,提高劳动生产率;岗位减少余氯泄漏,减轻了氯气对厂区环境污染的危害,厂区环境得到有效治理和改善.8氯浸自控系统未完成部分由于部份自控设备未到货,致使氯浸工艺自控系统未能全部完成,现存在机械釜1釜l格室氯气调节阀未安装,3釜l格室氯气流量计未安装,若这些设备到货投运后,自控系统发挥作用更大,预计氧化还原电位值控制能精确到标准值的3mV.9结论通过先进控制方式,研究改进各种控制设备,综合解决生产过程存在问题,工艺合作进行细化,优化研究,氯浸流程实现自控,贵金属铂,钯,金产品的回收率提高0.4%,0.35%,0.25%,年创经济效益116.45万元;机械釜浸出流程实现自动控制后,降低稳定生产用氯气压力,提高生产安全性能;机械釜浸出流程实现自动控制后,各类工艺参数控制准确及时,调节灵敏,具有良好的动态性能,完全超过预期的控制要求;提高生产设备装备水平和自动化控制水平,简化生产操作过程,降低了操作者劳动强度;生产过程实现自控后,生产均衡稳定,减轻了氯气对厂区环境污染,厂区环境得到改善治理.金属镍的物理性质镍是一种银白色的金属,其物理性质与金属钴,铁有相当一致的地方,重要表现在:A,镍的比重:在20cC时为8.908,可靠数值为8.98.9O8,