Введение к работе
Диссертационная работа посвящена изучению зависимостей между физико-химическими характеристиками неочищенного пылегазового потока и параметрами пирометаллургического процесса, а так же применимости информации о пылегазовом потохе, выходящем из металлургического агрегата, для оперативного контроля и управления над протекаюшнмн в агрегате процессами. Она основана на том, что существует расхождение в показаниях запыленности пылегазового потока определенных оптическим методом, в отраженном свете, и стандартным методом, которое свидетельствует об изменении физико-химических свойств пыли в ходе окислительно-восстановительных процессов, протекающих в металлургическом агрегате. Исследуется процесс переработки в электропечи пыли, содержащей мышьяк. Основной объект исследования - неочищенный пылегазовый поток выходящий из электропечи. Регистрация его характеристик проведена с помощью созданной компьютерной системы контроля пылегазовых параметров. Разработанная, в обшем виде, математическая модель позволила связать физико-химические свойства пыли с технологическим процессом, протекающим в электропечи. Это дало возможность контролировать протекание процесса переработки для более эффективного перевода мышьяка в шпейзу и уменьшения его содержания в твердой фазе неочищенного пылегазового потока и позволило установить принципиальную возможность управления процессом по изменению параметров неочищенного пылегазового потока. Установлено, что для повышения достоверности данных о протекании технологического процесса, необходимо стабилизировать неочищенный пылегазовый поток по расходу газа. Для этого разработана унифицированная система контроля и управления пылегазовыми потоками.
Актуальность проблемы
В 1992 году, на конференции ООН по Окружающей среде и Мировому развитию в Рио-де-Жанейро, был принят принцип 4 - "Для достижения устойчивого мирового развития, защита окружающей среды должна составлять неотъемлемую часть процесса развитая, и не может рассматриваться в отрыве от него". Ему полностью отвечает Концепция экологической безопасности Республики Казахстан. В ней, среди многих задач поставлена проблема повышения экологической безопасности предприятий цветной металлургии.
В процессе переработки полиметаллического сырья основное
количество мышьяка циркулирует в оборотах свинцового завода и накапливается в свинцовой пыли. Наиболее целесообразно выводить продукты, содержащие мышьяк на отделыгую переработку по законченной технологической схеме. Это позволяет сократить циркуляцию мышьяка, снизить степень перехода его в различные продукты а уменьшить вредные выбросы в атмосферу. Складирование выведенной из оборота пыли требует особых условий хранения и влечет за собой потери цветных
и редких металлов. Следовательно, необходима быстрая и эффективная переработка пыли, в том числе и пыли содержащей мышьяк. При применении многих способов образуется арсенат кальция, который относится к сильнодействующим ядовитым веществам и требует специальных мер по складированию и захоронению. Поэтому, желателен перевод соединений мышьяка в форму позволяющую хранение в открытых отвалах. В результате пирометаллургической переработки продуктов содержащих мышьяк образуется пшейза, состоящая из серии изоморфных соединений, соответствующих общей формуле Fe^ASy. При хранении такой шпейзы, в открытых отвалах, содержание мышьяка в вымывающей воде не превышает предельно допустимой концентрации (ПДК).
Пылегазовые потоки при переработке в электропечи пыли, содержащей мышьяк, это естественный и необходимый участник технологии. Пылегазовый поток на выходе из лечи приобретает характерные параметры по температуре, давлению, скорости, запыленности и др. Пыли, выводимые из печи, имеют определенные физико-химические характеристики, которые обусловлены участием газов в технологическом процессе, и в любой момент времени отражают характер окислительно-восстановительных процессов.
Используемые в настоящее время способы контроля процессов, протекающих в печи, предусматривают периодический отбор проб продуктов плавки и проведение анализов их элементарного и фазового состава. Результаты анализов всегда поступают с опозданием на время, необходимое для проведения исследований. Контроль пьшегазового потока, выходящего из печи, как правило, проводят после систем санитарной очистки газов. И он больше предназначен для контроля работы пылеулавливающих установок. Анализ пыли проводят периодически, и в основном только для определения потерь металлов. К тому же, при применении широко распространенной в СНГ методики неавтоматизированного пробоотбора, разработанной еще в пятидесятые годы Г.М. Гордоном и И.Л. Пейсаховым, результаты поступают с большой задержкой. Практической ценности для оперативного анализа работы и управлення металлургическим агрегатом такие данные не имеют. И, следовательно, необходимо непрерывно контролировать пылегазовый поток.
Цель работы
Цель диссертационной работы заключается в изучении процесса переработки в электропечи пыли свинцового производства, содержащей мышьяк, на основе анализа технологических параметров неочищенного пылегазового потока; в разработке научных методов оперативного контроля процессов происходящих в металлургическом агрегате на основе анализа технологических параметров неочищенного пьшегазового потока и возможности регулирования процессом на основе получаемой информации.
Исходя из современных технологических, экологических и информационных требований предъявляемых к металлургическому производству, определены основные задачи исследования:
исследовать в непрерывном режиме технологические параметры неочищенного пылегазового потока, выходящего из электропечи, при переработке пыли свинцового производства, содержащей мышьяк;
изучить теоретические возможности применения комбинированного метода измерения, для контроля и регулирования процессами протекающих в металлургическом агрегате, на основе анализа изменений физико-химических свойств твердой фазы пылегазового потока при переработке в электропечи пыли, содержащей мышьяк;
- изучить возможность использования найденных зависимостей,
полученными комбинированным методом контроля физико-химических
свойств пыли, для создания необходимых условий по изменению
элементарного состава шлака и шпейзы и проведении оперативного
контроля и управления во время протекания процесса;
- изучить возможность использования статистического анализа изменения
параметров пылегазового потока по разрежению, температуре, расходу,
плотности и запыленности газа для идентификашш технологичесиах событий
происходящих в металлургическом агрегате;
изучить влияние на достоверность получаемых данных,
технологической части металлургического производства, обеспечивающего
транспортировку неочищенного пылегазового потока от
металлургического агрегата и его последующую очистку;
разработать методику повышения достоверности получения информации о процессах протекающих в металлургическом агрегате;
разработать обобщешгую схему унифицированного комплекса контроля и управления пылегазовыми потоками;
провести практическую реализацию системы непрерывного контроля технологических параметров пылегазового потока на неочищенных газах металлургического агрегата.
Защищаемые положения