Исследование процесса электролиза цинка и разработка системы управления технологическим режимом

• Автор: Юрошева, Татьяна Александровна
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Владикавказ
• Количество страниц: 117 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1.Современное состояние и развитие процесса электролиза цинковых сульфатных растворов в гидрометаллургическом производстве цинка. Информационноаналитический обзор.

1.1 Способы получения металлического цинка.

1.2 Процесс электролиза цинка

1.3 Оценка влияния примесей на техникоэкономические показатели и качество катодного цинка

1.4 Современное направление интенсификации и оптимизации процесса.

1.5 Исследование математических моделей электролиза в управлении процессом.

1.6 Современное состояние автоматизации технологического процесса электролиза цинка.

1.7 Анализ процесса электролиза цинка как объекта автоматизации

1.8 Выводы по главе 1 .

ГЛАВА 2.Исследование взаимосвязи параметров процесса электролиза
цинка в промышленных условиях.
2.1 Исследование зависимости концентрации серной кислоты в отработанном электролите от концентрации цинка в отработанном электролите
2.2 Исследование зависимости концентрации серной кислоты в отработанном электролите от концентрации цинка в нейтральном растворе
2.3 Исследование зависимости концентрации серной кислоты в отработанном электролите от токовой нагрузки.
2.4 Исследование зависимости концентрации цинка в нейтральном растворе от удельного веса нейтрального раствора.
2.5 Исследование зависимости выхода цинка по току от концентрации серной кислоты в отработанном электролите
2.6 Исследование влияния примесей в отработанном электролите на выход
цинка по току
2.6.1 Исследование зависимости выхода по току от концентрации кобальта в нейтральном растворе.
2.6.2 Исследование зависимости выхода по току от концентрации хлора в нейтральном растворе
2.6.3 Исследование зависимости выхода по току от концентрации кадмия
в нейтральном растворе.
2.6.4 Исследование зависимости выхода по току от концентрации.марганца в нейтральном растворе
2.7Исследование зависимости совместного влияния примесей на выход цинка по току
2.7.1 Исследование зависимости совместного влияния концентрации хлора и концентрации кобальта в нейтральном растворе на выход цинка по току.
2.7.2 Исследование зависимости совместного влияния концентрации кобальта и концентрации кадмия в нейтральном растворе на выход цинка по току.
2.7.3 Исследование зависимости совместного влияния концентрации кобальта и концентрации марганца в нейтральном растворе на выход цинка по току.
2.7.4 Исследование зависимости совместного влияния концентрации хлора и концентрации кадмия в нейтральном растворе на выход цинка по току.
2.7.5 Исследование зависимости совместного влияния концентрации хлора и концентрации марганца в нейтральном растворе на выход цинка по току.
2.7.6 Исследование зависимости совместного влияния концентрации кадмия и концентрации марганца в нейтральном растворе на выход цинка по току
2.7.7 Исследование зависимости совместного влияния концентраций кобальта, хлора, кадмия и марганца в нейтральном растворе на выход цинка по току
2.7.8 Поиск оптимальных значений концентраций примесей в нейтральном растворе влияющих на выход цинка по току.
2.8 Выводы к главе
ГЛАВА 3. Разработка информационной подсистемы контроля параметров процесса электролиза цинка
3.1 Разработка метода контроля и идентификации параметров процесса электролиза цинка.
3.2Разработка алгоритма идентификации параметров процесса электролиза
3.3 Разработка алгоритма информационной подсистемы контроля выходных
параметров процесса электролиза цинка
3.4Разработка алгоритма информационной подсистемы по обслуживанию
электролизных ванн
3.5Разработка алгоритма информационной подсистемы контроля параметров
процесса анодной плавки
3.6 Выводы по главе
ГЛАВА 4. Разработка системы управления технологическим режимом процесса электролиза цинка
4.1 Принцип построения системы управления процессом
4.2 Применение метода контроля и идентификации показателей процесса электролиза цинка.
4.3 Пример программной реализации разработанных алгоритмов.
4.3.1 Программная реализация алгоритма определения выходных параметров процесса электролиза цинка.
4.3.2 Программная реализация алгоритма формирования базы данных по обслуживанию электролизных ванн.
4.3.3 Программная реализация алгоритма оптимизации подбора состава лигатуры анодов.
4.4 Вывода по главе 4.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Крупнейшими в РФ производителем цинка являются ОАО Челябинский цинковый завод и ОАО Электроцинк. Эти и другие заводы по производству цинка работаю по классической гидрометаллургической схеме обжиг цинковых концентратов, выщелачивание огарка с очисткой растворов и электролитическое осаждение цинка с последующим переплавом катодов. Процесс производства цинка подробно исследован в работах М. Д. Кудимы, А. П. Снурникова, Г. Г. Михайлова, Лыкасова, Ю. М. Смирнова и др. Конечной целью процесса электролиза цинка является обеспечение максимального извлечения катодного цинка из нейтрального раствора с минимальными эксплуатационными затратами, которые определяются расходом электроэнергии и рабочей силы, получение товарной продукции с наибольшими потребительскими качествами. На качество процесса электролиза цинка оказывают влияние нестабильность основных параметров и неопределенность параметров рабочего режима, обеспечивающих зону повышенного качества цинка. Все это сдерживает рост объемов катодного цинка и ставит задачи но обеспечению оптимального технологического режима. В данной работе рассматриваются вопросы построения системы управления цехом электролиза. Целью разрабатываемой системы управления является идентификация параметров процесса, выработка критериев оценки работы персонала по обслуживанию ванн, повышение чистоты выпускаемого цинка и улучшение техникоэкономических показателей процесса электролиза цинка. Изложенное выше определяет актуальность исследования процесса электролиза цинка в промышленных условиях и необходимость создания высокоэффективной информационной системы управления технологическим процессом электролиза цинка, учитывающей работу вспомогательных и обслуживающих процессов, включающих в себя сдирку цинка с катодов, чистку анодов от марганцового шлама и их правку, чистка электролизных ванн от шлама и влияние концентрации примесей в нейтральном растворе на выход по току катодного цинка. Цс ль диссертационной работы. Разработка системы управления технологическим процессом электролиза цинка, позволяющей обеспечить максимальный выход по току цинка в рабочем диапазоне изменения параметров и снизить затраты на электроэнергию и сырь. Методы исследования включают в себя математическое моделирование методы статистической обработки данных методы идентификации промышленные исследования, метод пассивного эксперимента. Разработана функциональная структура системы управления технологическим режимом процесса электролиза цинка, позволяющая оператору технологу выработать управляющие воздействия для процесса анодной плавки по критерию минимизации расхода лигатуры, для процесса обслуживания ванн, а также выработать управляющие воздействия на кислотный режим процесса при котором выход цинка по току максимален. Предмет исследования модели взаимосвязи параметров технологического процесса и алгоритмы обработки технологических данных, обеспечивающие максимальный выход по току и снижение затраты на электроэнергию при автоматизированном управлении процессом электролиза цинка. На основании проведенного регрессионного анализа технологического процесса разработаны рекомендации для операторатехнолога по совершенствованию технологического режима в области приведения состава нейтрального раствора к оптимальному определены оптимальные концентрации примесей в нейтральном растворе, обеспечивающие максимальный выход по току цинка. Разработанная система управления технологическим режимом процесса обеспечивает максимальный выход по току цинка и минимизирует экономические затраты на производство. Предложенный метод контроля и идентификации параметров процесса электролиза цинка может быть использован при разработке и совершенствованию систем управления процессом электролиза цинка. Ожидаемый экономический эффект от использования в практической деятельности 1ГПК Югцветметавтоматика составит тыс. Реализация и внедрение результатов. Результаты диссертационной работы приняты к использованию в практической деятельности МИК Югцветметавтоматика с ожидаемым экономическим эффектом не менее тыс.