Математическое моделирование процесса выщелачивания осуществлялось на базе изучения процесса работы вертикального выщелачивателя участка выщелачивания Бокситогорского Глиноземного Завода (г. Бокситогорск). Процесс выщелачивания спековой пыли в вертикальном выщелачивателе является одной из побочных стадий в производстве глинозема. Спековая пыль получается в результате дробления спека, отсеивается и подается на участок репульпации, где смешивается с алюминатным раствором, отобранным на 2 зоне ленточных выщелачивателей. После чего пульпа подается в вертикальный выщелачиватель, а полученный слив алюминатного раствора возвращается на 3 зону ленточных выщелачивателей. Основной задачей является максимальный перевод алюминия в раствор с минимальными потерями. Выщелачивание осуществляется в вертикальных выщелачивателях, работающих в циклическом режиме. Цикл работы составляет приблизительно 140 секунд, что позволяет провести 25 циклов за час. Каждый цикл состоит из подачи горячей воды, паузы и разгрузки. Концентрация щелочи в сливе измеряется датчиком и является критерием оптимальности [1].
Математическое моделирование осуществлялось в программном пакете ReactOp. В качестве начальных условий был задан выщелачиватель заполненный водой, что соответствует алгоритму ввода вертикального выщелачивателя. Время моделирования составило один час. При этом условно агрегат прошел 22 цикла, исходя из типичных времен стадий, составляющих процесс выщелачивания. Для моделирования необходимы данные о мольных концентрациях всех компонентов (табл.1).
В программный комплекс была заложена единая формула реакций [2]:
|
компонент |
% |
кг |
г/моль |
моль |
|
|
|
43 |
2580 |
102 |
25294 |
1,23 |
|
|
2 |
120 |
60 |
2000 |
0,097 |
|
|
28 |
1680 |
160 |
10500 |
0,51 |
|
|
27 |
1620 |
18 |
90000 |
4,39 |
|
|
- |
2160 |
40 |
54000 |
2,63 |
|
|
- |
15840 |
18 |
880000 |
42,92 |
|
|
- |
620 |
18 |
34000 |
1,68 |
Таблица 1. состав реагентов.
В качестве основы был выбран реактор идеального перемешивания. Математическая модель реактора имеет следующий вид:
dC(j)/dt = v/V*(Cf(j)-C(j)) + R(j)
Cp*dT/dt = (H(i),r(i)) + v/V*Cpf*(Tf-T)
Cp = (C(j),Cp(j))
Cpf = (Cf(j),Cp(j))
|
|
|
Рис1. Взаимосвязь концентраций горячей воды и алюминатного раствора. |
Результатом моделирования является характеристика концентрации алюминатного раствора на сливе с выщелачивателя. По графику видно (рис1.), что ступенчатая подача горячей воды ведет к снижению концентрации алюминатного раствора на выходе аппарата, что в свою очередь негативно влияет на качество процесса. Между тем, благодаря модели возможно изучить влияние различных факторов на качество ведения процесса и выбрать наиболее эффективные каналы управления.
Литература
1. Технологическая инструкция участка выщелачивания БГЗ.
2. И. А. Троицкий, В. А. Железнов Металлургия алюминия М. «Металлургия» 1984
