Исследование и разработка методов и средств контроля промышленных сред гидрометаллургических процессов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.05, кандидат технических наук Шаповалов, Виктор Григорьевич

• Шаповалов, Виктор Григорьевич
• кандидат технических наук
• 1985

Оглавление диссертации кандидат технических наук Шаповалов, Виктор Григорьевич

ВВЕДЕНИЕ

I. АНАЛИЗ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПРОМЫШЛЕННЫХ РАСТВОРОВ, СУСПЕНЗИИ И ПУЛЬП. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.II

1.1. Характеристики контролируемых промышленных сред в гидрометаллургической промышленности

1.2. Анализ методов и средств контроля состава промышленных растворов, суспензий и пульп

1.3. Аналитический об'зор* работ по исследованию взаимодействия электромагнитных полей ВТП с проводящими промышленными средами

Выводы.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВНУТРЕННИХ И ВНЕШНИХ ПРОХОДНЫХ ВТП ПРОИЗВОЛЬНОЙ ДЛИНЫ ПРИ КОНТРОЛЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ СРЕД.

2.1. Выбор моделей промышленных сред при взаимодействии с проходными ВТП.

2.2. Анализ внутренних проходных ВТП с возбуждающими катушками произвольной длины при контроле однородных проводящих сред

2.3. Теоретические исследования проходных ВТП при контроле содержания проводящих частиц в непроводящей среде

2.4. Теоретические исследования проходных БТП при контроле содержания непроводящих частиц в проводящей среде

Выводы.

3. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВНУТРЕННИХ И ВНЕШНИХ ПРОХОДНЫХ ВТП ПРОИЗВОЛЬНОЙ ДЛИНЫ.

3.1. Расчет параметров внутренних проходных ВТП при взаимодействии с однородной проводящей средой

3.1.1.Расчет вносимой ЭДС и чувствительности трансформаторного ВТП

3.1.2.Расчет комплексного сопротивления и чувствительности параметрического ВТП.

3.1.3.Сопоставительный анализ чувствительности внутренних и внешних проходных ВТП

3.2. Расчет напряженности магнитного поля возбуждающей катушки проходных ВТП при взаимодействии с проводящими частицами . £

3.3. Экспериментальные исследования проходных ВТП при взаимодействии с различными моделями промышленных сред.

3.3.1.Экспериментальные модели промышленных сред . . . 1ГЗ

3.3.2.Экспериментальная установка

3.3.3.Экспериментальная проверка выбранной модели промышленных сред.

3.4. Сопоставление результатов расчета pi эксперимента' льного определения вносимых параметров проходных внутренних и внешних ВТП для некоторых моделей проводящих сред.

3.4.1.Расчет вносимой ЭДС и чувствительности ВТП для моделей непроводящей среды с проводящими частицами . £

3.4.2.Расчет вносимой ЭДС проходного ВТП для моделей проводящей среды с непроводящими частицами . £

3.4.3.Сопоставление результатов расчета и экспериментальных исследований вносимых напряжений проходных ВТП.^

Выводы.£4£

4. РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ ПРИБОРОВ И СРЕДСТВ

АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ВОЛВФРАМОВО-МОЛИБДЕНОВЫХ РАСТВОРОВ И ПУЛБП

4.1. Экспериментальные исследования физико-химических свойств промышленных сред в гидрометаллургии вольфрама.

4.2. Разработка прибора для контроля качества промышленных растворов и пульп

4.3. Разработка информационно - измерительной системы автоматического контроля качества многокомпонентной промышленной среды

4.4. Внедрение приборов автоматического контроля качества промышленных воль^рамово-молибденовых растворов и пульп на НГМЗ.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и разработка методов и средств контроля промышленных сред гидрометаллургических процессов»

Основными направлениями экономического и социального развития СССР на 1981 - 1985 годы и на период до 1990 года определена важнейшая народно-хозяйственная задача - повышение качества промышленной продукции, снижение ее себестоимости, ".ускорение внедрения автоматизированных методов и средств контроля качества и испытания продукции как составной части технологических процессов". Особенно актуальна эта задача для отраслей промышленности, связанных с извлечением и переработкой полезных ископаемых, в том числе руд цветных и редких металлов - вольфрама и молибдена. На необходимость совершенствования технологических процессов указано в постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР 1979 года /I/ "0 дополнительных мерах по усилению охраны природы и улучшению использования природных ресурсов".

Возможность эффективного управления технологическим режимом гидрометаллургической переработки вольфрамово-молибденовых руд во многом определяется наличием непрерывной информации о составе растворов, суспензий и пульп от самой начальной стадии дробления минерала до получения готовой продукции. Существующие в настоящее время методы и приборы позволяют провести практически любой анализ состава веществ с заранее заданной точностью. При этом выполняемые операции по отбору и доставке проб, их анализ и обработка полученных данных требуют определенных затрат по времени и содержат значительную долю ручного труда лаборантов.

На современном этапе, когда повышение производительности труда и качества продукции, снижение потерь металла, расхода химических реагентов и энергетических затрат, а также защита окружающей среды являются актуальными вопросами развития производства, особенно возрастает необходимость внедрения автоматических приборов и средств контроля всего технологического процесса переработки вольфрамово-молибденовых руд.

К числу таких средств, которые находят широкое применение в химической и гидрометаллургической промышленности, можно отнести кондуктометрические и ультразвуковые приборы. Разработка и применение приборов вихретокового контроля тормозятся тем, что до сих пор не были проведены исследования взаимодействия вихретоко-вых преобразователей (ВТП) произвольной длины с проводящей промышленной средой в виде растворов, суспензий и пульп с частицами твердой фазы различных свойств. Это приводило к тому, что применяемые в промышленности кондуктометрические приборы с индуктивными преобразователями в ряде случаев не удовлетворяют современным требованиям по уровню автоматизации, достоверности получаемых результатов контроля, трудозатрат на разработку и внедрение их для автоматизации гидрометаллургических процессов переработки вольфрамово-молибденовых руд.

Теоретические и экспериментальные исследования взаимодействия проходных ВТП с проводящими промышленными средами и полученные на их основе методы расчета параметров ВТП представляются актуальными для дальнейшего развития вихретоковых методов контроля качества промышленных сред.

В диссертационной работе приведен критический анализ современного состояния и путей развития методов контроля многокомпонентных сред, характерных для гидрометаллургической переработки руд цветных и редких металлов. Показано, что несмотря на значительное количество работ по исследованию электромагнитных методов контроля, фактически не решена теоретическая задача вихретокового контроля промышленных проводящих многокомпонентных сред с помощью проходных вихретоковых преобразователей произвольной длины, отсутствуют методы расчета оптимальных параметров ВТП для этих случаев. Это ограничивает точность измерений и достоверность контроля качества промышленных сред гидрометаллургических процессов.

Теоретические исследования проводились на основе анализа расчетной модели, приводящей к решению неоднородного дифференциального уравнения Гельмгольца. Для его решения использован метод определения векторных потенциалов с помощью комбинации модифицированных функций Бесселя. При решении задач по расчету электромагнитных полей методом гауссовских квадратур использовались численные методы расчетов на языке ФОРТРАН -1У для ЭВМ типа EC-I020.

Экспериментальные исследования проводились методами физического моделирования на созданных установках с применением оптимального планирования экспериментов и статистической обработке данных.

На защиту выносятся следующие основные положения:

- Теоретически и экспериментально доказана возможность контроля качества промышленных сред гидрометаллургических процессов переработки вольфрамово-молибденовых руд проходными вихретоковыми преобразователями с произвольным соотношением длины и радиуса возбуждающей катушки, при этом на основе численного анализа чувствительности внутреннего и внешнего проходных ВТП даны рекомендации по выбору типа преобразователя и его оптимальных размеров для заданных параметров контролируемых промышленных сред.

- Разработан пакет специализированных прикладных программ "ПОТОК" для расчета вносимых ЭДС трансформаторного ВТП и полного сопротивления параметрического ВТП, определения чувствительности различных типов ВТП к контролируемому параметру, расчета напряженности магнитного поля при взаимодействии с частицами твердой фазы и определения зависимости вносимой ЭДС проходного ВТП от объемной плотности частиц.

- Применение предложенных методов расчета вносимых ЭДС трансформаторных и полного сопротивления параметрических внутренних и внешних проходных ВТП с произвольным соотношением длины и радиуса возбуждающих катушек при взаимодействии с различными моделями промышленных проводящих сред, а именно: однородных проводящих сред, непроводящих сред с проводящими частицами и проводящих сред с непроводящими частицами твердой фазы, позволяет разрабатывать приборы с более высокими метрологическими характеристиками, чем у известных и более широко использовать машинное проектирование новых приборов и средств.

- Способ автоматического контроля состава многокомпонентных вольфрамово-молибденовых промышленных сред, разработанный по результатам теоретических и экспериментальных исследований, превосходит существующие методы химического анализа по точности и оперативности.

- Разработаны прибор и устройство для контроля качества промышленных сред, применение которых непосредственно в аппаратах и трубопроводах позволяет обеспечить непрерывный автоматический контроль технологического режима автоклавного выщелачивания вольф-рамово-молибденовых руд.

Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на УН Республиканском научно-техническом совещании "Автоматический контроль и управление при обогащении и металлургии цветных металлов, Ташкент, 1980 г.; IX Всесоюзной научно-технической конференции по неразрушающим методам и средствам контроля,Минск,1981г; юбилейной научной конференции МЭИ, Москва, 1982 г.; 1У Всесоюзной межвузовской конференции по электромагнитным методам контроля качества материалов и изделий, Омск, 1983 г.; X Всесоюзной научнотехнической конференции по неразрушающим методам и средствам контроля, Львов, 1984 г.; семинаре общества "Знание" РСФСР в МД НТП по современным физическим методам неразрушающего контроля, Москва, 1984 г. и научных семинарах кафедры ЭТ и И МЭИ.

По теме диссертации опубликовано 8 статей и получено одно авторское свидетельство.

Внедрены приборы на различных участках технологических переделов автоклавного цеха выщелачивания вольфрамово-молибденовых руд Нальчикского гидрометаллургического завода (НГМЗ). Опытная эксплуатация показала надежность работы приборов, погрешность которых не превышала погрешности химических лабораторных анализов. Получаемая информация о качестве промышленных сред непосредственно в аппаратах и трубопроводах используется для управления технологическим процессом, что позволяет сократить расход соды, снизить потерю вольфрама и молибдена в отвальном шламе.

Суммарный фактический экономический эффект от внедрения 7 приборов в автоклавном цехе НГМЗ составил 202 тыс.руб. в год. Длительная эксплуатация разработанных приборов и устройств подтверждает правильность разработанной в диссертационной работе методики инженерного проектирования на современных ЭВМ первичных преобразователей как составной части автоматических приборов для контроля качества промышленных сред.

I. АНАЛИЗ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПРОМЫШЛЕННЫХ РАСТВОРОВ, СУСПЕНЗИЙ И ПУЛЬП.

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

I.I. Характеристики контролируемых промышленных сред в гидрометаллургической промышленности

В цветной металлургии, как и в ряде других отраслей промышленности, в технологических процессах особое место занимает измельчение рудного сырья. Показателями процесса измельчения обычно служат гранулометрический состав и плотность продукта измельчения. Дисперсный состав является одной из важнейших характеристик тон-коизмельченных материалов, определяющий их физико-химические свойства, а следовательно, их технологические качества и области применения.

Одним из важнейших параметров всех дисперсных систем является объемная плотность содержащейся в них твердой фазы (концентрация частиц в объеме), т.е. соотношение объемов жидкой и твердой фаз, а также гранулометрический состав суспензии, под которой понимается система, состоящая из крупных частиц, находящихся в окружении малых (смесь двух классов). В ряде отраслей промышленных производств большое распространение имеют суспензии, для которых отношение объема твердой фазы к общему объему значительно меньше единицы. Суспензия с крупнодисперсной твердой фазой и небольшим процентом содержания взвесей, которая в дальнейшем называется "пульпой", представляет собой гетерогенную систему или макроани-зотропную среду, т.е. среду с анизотропией в больших объемах.

Прежде чем проанализировать возможные методы контроля состава промышленных сред, рассмотрим наиболее характерные составы и их физико-химические характеристики, являющиеся распространенными для гидрометаллургической переработки руд цветных и редких металлов.

Выщелачивание - гетерогенный процесс избирательного извлечения одного или нескольких компонентов из рудного концентрата в водный раствор, в котором участвуют две фазы: твердое вещество (измельченный минерал) и раствор соды. Переработка вольфрамово-молибденового концентрата осуществляется на НГМЗ по автоклавно-содовой схеме, показанной на рис.1./ 2 /. Разложение идет в автоклаве при температуре + 200 - 250°С и давлении 2100 - 2500 КПа по обменной реакции:

CaWOt +На2С03 — СаС03. (1Л) твердое раствор раствор твердое (кек)

Одной из операции технологического процесса, наиболее влияющей на его технико-экономические показатели, является подготовка концентрата КМШП (ТУ-06-72) к автоклавному выщелачиванию. Эта операция заключается в приготовлении пульпы с заданной концентрацией соды в жидкой фазе и определенным соотношением жидкой и твердой фаз (Т:Ж). Пульпу готовят из оборотного раствора, поступающего с конечной стадии процесса, и концентрата КМШП в сгустителях или в смесителях участка шихтовки. Для получения заданной концентрации соды в пульпе ее подшихтовывают крепким содовым раствором.

На первой стадии противоточного выщелачивания значение концентрации соды рассчитывают по величине содового эквивалента Л = 1,9 - 2,0, который определяет количество соды, необходимое переработки вольфрамово-молибденовых концентратов КМШП на НГМЗ. для полного перевода в раствор вольфрама и молибдена, содержащихся в минерале. Соотношение массы КМШП в объеме раствора выдерживается на уровне Т:Ж = 1:4.

Оборотный раствор, возвращаемый на участок шихтовки со второй стадии выщелачивания, содержит 80 - НО кг/м3 соды и 15 - 40 кг/м3 солей вольфрама, которые электропроводны. Содержание твердой фазы в пульпе колеблется от 200 кг/м3 до 320 кг/м3 в зависимости от содержания металла в руде. Значение концентрации соды в различных технологических участках колеблется в диапазоне 65 -170 кг/м3, а концентрация крепкого раствора соды для шихтовки составляет 350 - 380 кг/м? Температура пульпы и содовых растворов до нагрева составляет 20 - 65°С, а после нагрева острым паром - 80 - 95°С. Аппаратурно-технологическая схема включает принудительное перемешивание пульпы в аппаратах с помощью мешалок с электрическим приводом, а также вращающихся автоклавных батарей.

Пульпа обладает абразивным и агрессивным свойствами и представляется сложным, с точки зрения автоматизации контроля ее состава, объектом: обилие примесных включений, изменение состава руды и тонины помола, а также значительные колебания состава основных компонентов при ручной дозировке на участке шихтовки по результатам химического анализа снижают производительность труда.

Гидрометаллургическая переработка руд цветных и редких металлов по выше приведенной технологии является распространенной. Для характеристики измельченности рудного сырья, во многом определяющей кинетику гетерогенных процессов и технико-экономические показатели процесса в целом, применяется классификация крупности частиц по классам. Мерой раздробленности измельченной среды является диаметр частиц d или обратная ему величина И -f/oL , называемая дисперсностью. Основным классом флотационной крупно

-1 сти вольфрамово-молибденовых сред является дисперсность 74 мкм.

В рамках научно-исследовательской работы / 3 / был проведен анализ состава порошкового концентрата КШМП, поступающего с Тырныаузского горно-металлургического комбината (ТГМК) для переработки на НГМЗ, концентрата с Учалинского горно-обогатительного комбината (УТОК). В качестве контрольного взят порошок карбида кремния. Пробы были обезвожены и просушены, затем разделены методом сухого рассева на установке для ситового анализа ФР-1 на фракции порошков +40,+63,+80,+100,+200,+250 мкм. Мелкие фракции +10,+20,+40 были получены методом отмучивания, а крупные - при помощи мокрого отсева на ситах / 4 /. Результаты исследования приведены в Приложении 2. На рис.2, приведены кривые плотности распределения частиц по крупности, причем относительные содержания фракций, откладываемые по оси ординат, подсчитывают-ся путем деления процентного содержания массы каждой фракции на ее диапазон (разность граничных размеров фракций).

Промышленные продукты измельчения руд являются полидисперсными системами, имеющих в большинстве случаев неправильную геометрическую форму. Встречаются минералы, имеющие форму кристаллов (ромбоэдрическую, кубическую и другую) и шарообразную. На рис.3, показаны некоторые образцы формы промышленных частиц гидрометаллургической переработки минерального сырья. Форма частиц, обычно, аппроксимируется некоторой моделью. За такую модель для порошковых материалов и продуктов измельчения принимается сферическая форма / 5 /.

Для анализа физико-химических характеристик вольфрамово-мо-либденовых промышленных сред были проведены экспериментальные исследования в условиях химической лаборатории НГМЗ / 6 /. Пробы отбирались в различных технологических участках автоклавного цеха и исследовались на разработанной лабораторной установке,

Рис» 3, Кривые плотности распределения частиц по фракциям .

Рис. 3.Образцы частиц твердой фазы пульп с различных участков технологического процесса: размола (а), классификации (б), отжига (в). аттестованной с помощью стандартных особо чистых растворов. В результате получены значения удельной электрической проводимости 3£ для следующих промышленных сред. На первой стадии автоклавного выщелачивания (рис.1.) в смесители подается оборотный раствор сЗ£=0,2-0,4 См/см и крепкий содовый раствор с <Э£ = 0,6 - 0,8 См/см; в оборотном растворе находится вольфрамат натрия & = 0,1 - 0,2 См/см; с выхода автоклавных батарей вольф-рамосодержащий раствор подается в реагентный цех с концентрацией в пересчете на трехокись вольфрама 140 - 160 кг/м3 и Э£= 0,4 -0,7 См/см; концентрация твердой фазы в пульпе (объемная плотность) колеблется в различных технологических участках автоклавного цеха в пределах от 40 кг/м3 до 320 кг/м3.

С точки зрения электрических характеристик промышленных сред гидрометаллургической переработки вольфрамово-молибденовых руд можно предложить следующую классификацию сред:

- однородные проводящие (без взвесей и твердых включений) среды, которые могут быть бинарными и многокомпонентными; в последнем случае проводимость смеси подчиняется аддитивному закону и определяется проводимостями каждого входящего вещества. Примерами таких сред являются жидкая фаза пульпы после фильтрации, оборотные растворы и другие;

- проводящие среды с непроводящими частицами твердой фазы, например, среды, получаемые при мокром размоле минералов, флотации, сепарации, сгущении, автоклавном выщелачивании и другие;

- непроводящие среды с проводящими частицами, например, среды, получаемые в процессах разложения, осаждения, кристаллизации и других.

Следует отметить, что приведенные характеристики промышленных сред являются ориентировочными (с погрешностью химического анализа).

Заключение диссертации по теме «Приборы и методы измерения электрических и магнитных величин», Шаповалов, Виктор Григорьевич

Выводы

1. Исследованы физико-химические свойства промышленных сред гидрометаллургических процессов переработки вольфрамово-молибденовых руд. На основании обработки и анализа полученных зависимостей определены электрическая проводимость и скорость распространения ультразвука в этих промышленных средах, пробы которых отбирались в цехе автоклавного выщелачивания НГМЗ.

2. Получены исходные данные для расчета, проектирования и разработки вихретоковых преобразователей, устанавливаемых в различных технологических участках автоклавного цеха НГМЗ.

3. Получена математическая модель определения состава многокомпонентной промышленной среды на основании установленных эмпирических зависимостей трех физических параметров среды: электрической проводимости, скорости распространения ультразвука и температуры. При этом осуществлялся контроль концентрации соды в пульпе с погрешностью - 1,5% и трехокиси вольфрама - - 5%.

4. Разработана конструкция преобразователя и прибор для контроля качества промышленных сред в различных технологических участках автоклавного цеха. Предложены схемные и конструкторские решения для установки приборов в различных технологических аппаратах, трубопроводах, а также вариант экспресс - анализатора.

5. Проведены лабораторные испытания прибора, результаты которых сопоставлялись с химическим анализом и экспериментальными данными, полученными на лабораторной установке. Приведенная погрешность измерения концентрации соды в диапазоне 50 - 100 кг/м3 составила - 2,5% для чистых растворов с температурой 20 - 40°С.

6. Внедрены приборы в смесителях участка шихтовки пульпы, горячей подготовки к автоклавному выщелачиванию на первой стадии автоклавного выщелачивания и после фильтрации в смесителях второй стадии выщелачивания автоклавном цехе НГМЗ.

7. Опытная эксплуатация 7 приборов, установленных на всех технологических переделах автоклавного цеха в аппаратах и трубопроводах, показала надежную работу приборов. Среднеквадратичная погрешность измерения концентрации соды в пульпе на участке горячей подготовки составила - 3%, на участке шихтовки - - 4 %.

8. Все приборы укомплектованы самопишущими потенциометрами типа КСП-3, показания которых записываются на диаграммную бумагу для анализа сменной работы участка и используются для управления технологическим процессом переработки вольфрамово-молибденовых руд в автоклавном цехе НГМЗ.

Фактический экономический эффект внедрения приборов на автоклавном участке НГМЗ составил 202 тыс.руб. в год./ Приложение 4/.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным направлением диссертационной работы является разработка методов расчета параметров преобразователей, приборов и средств автоматического контроля качества промышленных сред гидрометаллургических процессов переработки вольфрамово-молибденовых руд, результаты которой сводятся к следующему.

1. Анализ методов и средств контроля состава промышленных сред в гидрометаллургической промышленности показал перспективность использования физико-химических методов, в том числе ультразвуковых и кондуктометрических. Однако известные способы и устройства в большинстве случаев используются только в лабораторных условиях, в связи с чем требуется отбор, подготовка и доставка проб для исследований в лабораторию. Используемые в химической промышленности автоматические концентратомеры не охватывают требуемый диапазон контролируемых параметров вольфрамово-молибденовых сред, не предназначены для работы в агрессивных и пленкообразующих средах с абразивными свойствами, в условиях повышенных температур среды и окружающего воздуха, а также в аппаратах с высоким давлением. В данном случае показано преимущество кондуктомет-рического метода с использованием вихретоковых преобразователей.

2. По результатам анализа физико-химических характеристик вольфрамово-молибденовых сред и экспериментальных исследований предложена следующая классификация промышленных сред: проводящие однородные ( без взвесей и твердых включений) среды, непроводящие среды с проводящими частицами и проводящие среды с непроводящими частицами твердой фазы суспензий и пульп. Определены диапазоны Физико-химических параметров промышленных сред на различных участках цеха автоклавного выщелачивания НГМЗ.

3. Предложены математические модели системы контролируемая среда - преобразователь для трех видов промышленных сред в соответствии с принятой классификацией.

4. Для проводящих однородных сред проведены теоретические исследования внутренних проходных ВТП с произвольной длиной возбуждающей катушки на основе анализа матеметической модели, приводящей к решению неоднородного дифференциального уравнения Ге-льмгольца в виде комбинации модифицированных функций Бесселя первого и второго рода. Получены рассчетные формулы для определения вносимых ЭДС трансформаторных и полных сопротивлений параметрических ВТП с произвольной длиной катушек преобразователей, при этом использован приближенный метод вычисления несобственных интегралов на основе квадратурных формул.

5.Показано, что при сопоставлении результатов расчета вносимой ЭДС внутреннего проходного ВТП с однородным полем по полученным приближенным и точным формулам, расхождение составляет

- 15 % для обобщенного параметра 7.

На основе численного анализа чувствительности внутренних и внешних проходных ВТП даны рекомендации по выбору типа преобразователя и его оптимальных размеров для заданных параметров контролируемой среды.

6. Разработан метод расчета сигналов внешнего и внутреннего проходных ВТП с произвольным соотношением длины и радиуса возбуждающей катушки при взаимодействии с проводящими частицами в непроводящей среде.

7. Предложен метод расчета вносимых ЭДС проходных ВТП с произвольной длиной катушек при взаимодействии с проводящей средой, в которой расположены непроводящие частицы твердой фазы пульп.

8. Для расчета сигналов вихретоковых преобразователей при взаимодействии с промышленными средами разработана программа численного интегрирования на ЭВМ серии ЕС, в составе которой использована подпрограмма выбора оптимального шага интегрирования с заданной погрешностью вычислений, что позволило сократить машинное время.

9. На основе рассчетных моделей разработан пакет специализированных прикладных программ "ПОТОК"' на языке ФОРТРАН 1У для расчета вносимых ЭДС трансформаторного ВТП и полного сопротивления параметрического ВТП, определения чувствительности различных типов преобразователей к контролируемому параметру, расчета напряженности магнитного поля при взаимодействии с частицами твердой фазы и определения зависимости вносимой ЭДС проходного ВТП от объемной плотности частиц твердой 'фазы суспензий и пульп.

Сопоставление результатов расчета и экспериментальных исследований на моделях промышленных сред показало, что расхождение значений вносимой ЭДС в диапазоне обобщенного параметра tiQ^i 1,5 не превышает - 7 %.

10. Разработаны рекомендации по выбору типа проходных ВТП и их оптимальных размеров при контроле качества различных промышленных сред. Предложенные методы расчета параметров проходных ВТП с помощью современных ЭВМ позволяют проектировать приборы с более высокими метрологическими характеристиками, чем у известных.

11. Проверка полученных расчетных формул выполнялась на экспериментальной установке с помощью моделей промышленных сред в виде контейнеров, в которых варьировались радиусы, их количество и пространственное распределение в зоне взаимодействия с возбуждающей катушкой ВТП. Для градуировки экспериментальной установки использовались аттестованные поверочные образцы, при этом погрешность измерения вносимого напряжения составила - 2,5 % по модулю и 2°- по фазе.

12. В результате проведенных экспериментальных исследований промышленных вольфрамово-молибденовых сред получены зависимости электрической проводимости промышленных сред и скорости распространения ультразвука в растворах от содержания соды и трехокиси вольфрама в них при различной температуре. Пробы отбирались в различных технологических точках автоклавного цеха НГМЗ.

Результаты измерений сопоставлялись с химическим анализом. На основании полученных зависимостей разработана математическая модель определения состава многокомпонентных промышленных сред по косвенным совокупным измерениям. Получены исходные данные для разработки вихретоковых приборов по выведенным формулам предложенных методов. Исследования показали, что контроль состава вольфрамово-молибденовых сред с помощью разработанных методов осуществляется с погрешностью - 1,5 кг/м3 по соде и - 5 кг/м3 по содержанию трехокиси вольфрама.

13. Разработаны конструкции преобразователей и приборы с учетом рекомендаций и расчетных моделей для автоматического контроля состава вольфрамово-молибденовых сред.

14. Внедрены разработанные приборы в смесителях участка шихтовки пульпы, горячей подготовки к автоклавному выщелачиванию первой стадии и в смесителях после фильтрации второй стадии автоклавного выщелачивания на НГМЗ.

Опытная эксплуатация 7 приборов, установленных непосредственно в технологических аппаратах и трубопроводе, показала их надежную работу, что позволяет полностью автоматизировать контроль качества вольфрамово-молибденовых сред при их гидрометаллургической переработке.

Среднеквадратичная, погрешность измерений концентрации соды при контроле и поддержании содового эквивалента на участке горячей подготовки пульпы к автоклавному выщелачиванию составила - 3 % и на участке шихтовки - - 4 %.

15. Суммарный фактический экономический эффект внедрения приборов в автоклавном цехе НГМЗ составил 202 тыс.руб. в год за счет сокращения расхода кальцинированной соды в технологическом процессе, снижения потерь вольфрама в отвальном шламе и повышения качества выпускаемой продукции.

Социальным эффектом можно считать улучшение условий труда операторов за счет сокращения доли ручного труда при автоматизации контроля качества промышленных сред, повышения производительности труда за счет сокращения объема контрольных химических анализов и, соответственно, отбора проб из технологических аппаратов, а также защиту окружающей среды за счет снижения в отвальном шламе вредных примесных включений.

Управление технологическим процессом переработки вольфрамово-молибденовых руд с помощью разработанных приборов позволило сократить расход электороэнергии на всех технологических участках автоклавного цеха НГМЗ.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Шаповалов, Виктор Григорьевич, 1985 год

1. Собрание постановлений правительства СССР, 1979,с.27.

2. Зеликман А.Н.,Вольдман Г.М.,Белявская Л.В. Теория гидрометаллургических процессов.- М.: Металлургия, 1975, 197 с.

3. Коузов П.А.Скрябина Л.Я. Методы определения физико-химических свойств промышленных пылей.- Л.: Химия, 1983. 143 с. ил. Библиогр. с.137 - 139 ( 78 наим.).

4. Коузов П.А. Основы анализа дисперсионного состава промышленных пылей и измельченных материалов.Изд. 2-е,испр. -Л.: Химия, 1974. 280 с. Библиогр. с.258 - 267 ( 418 наим.).

5. Справочник химика. Т.З, М.-Л.: Химия, 1964. 1004 с.

6. Кулаков М.В. Технологические измерения и приборы для химических производств.Изд.2-е перераб. и дополн.- Ш.: Машиностроение, 1974. 464 с.

7. Ляликов Ю.С. Физико-химические методы анализа.Практическое руководство. М.: Химия, 1964. - 560 с.

8. Ляликов Ю.С. Физико-химические методы анализа.Изд.4-е, М.-Л.: Химия, 1964.- 558 с.

9. Ляликов Ю.С. Физико-химические методы анализа. Изд.5-е, перераб.,- М.:Химия, 1974.- 536 с.

10. Чарыков А.К. Математическая обработка результатов химического анализа: Учебное пособие для вузов.- Л.: Химия, 1984.168 с., ил.

11. Радун О.В.,Козадаев С.В. Измерение концентраций многокомпонентного раствора.- В сб.: Труды МЭИ, вып.136. Автоматизированные системы управления тепловыми процессами. M.I972.

12. HincU A.L. Л revieuf of ъеа£- time (article Sile anoJifsers. /.X ft*/, fast, mifunf amd met, 4973, 73, N: S,

13. Ультразвук.Маленькая энциклопедия/ Под ред.И.П.Голямина.- М.: Советская инциклопедия, 1979.- 400 с.

14. Решетник В.Я.,Кучеренко A.M.Шаповалов В.Г.и др. ИИС для автоматического контроля состава многокомпонентных растворов.- В кн.: Тезисы докладов Всесоюз. науч.техн.кон^ер. по измерительным информационным системам.Кишинев: ИПф АН МССР,1975,с.162-163.

15. Лопатин Б.А. Кондуктометрия.-Новосибирск: СО АН СССР, 1964.-280 с.

16. Кузнецов С.И. Производство глинозема.-М.: Металлургиздат, 1956.-197 с.

17. Лопатин Б.А. Теоретические основы электрохимических методов анализа.- М.: Высшая школа, 1975.- 295 с.

18. Рабинович Ф.М. Кондуктометрический метод дисперсионного анализа.- Л.: Химия, 1970.- 176 с.

19. Анализаторы жидкости кондуктометрические ГСП. ГОСТ 1335078. Взамен ГОСТ 13350-67; введен 01.01.79 по 01.01.86. ИУС 12-83.

20. Жуков Ю.П.Кулаков М.В. Высокочастотная безэлектродная кондуктометрия.- М.: Энергия,1968.-214 с.

21. Арутюнов О.С. Датчики состава и состояния вещества.-М.-Л.: Энергия, 1966.- 211 с.

22. Герасимов Б.Г. Вопросы общей теории и применения метода вихревых токов для контроля многослойных проводящих изделий. Автореферат докторской диссертации.-М.: МЭИ, 1970.- 45 с.

23. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник / Под ред. В.В.Клюева. Кн.1. М.: Машиностроение, 1976.- 391 с. с ил. Библиогр. в конце глав.

24. Герасимов Б.Г. Электромагнитный контроль однослойных и многослойных изделий.- М.: Энергия, 1972,- 160 с.

25. Контроль неразрушающий. Классификация типов и методов. ГОСТ 18353 79.-Взамен ГОСТ 18353 - 73; Введен 01.07.80.- 23 с. УДК 620.179.1.001.33:006.354. Группа Т 59 СССР.

26. Родигин II.М.Доробейникова К.Е. Контроль качества изделий методом вихревых токов. М.-Свердловск.: Машгиз, 1958,-64 с.

27. Коробейникова И.Е. Некоторые вопросы контроля изделий методом вихревых токов. Автореферат дис. на соискание учен.степ, канд.тех.наук.-Свердловск, 1963.- 22 с.( ИФМ АН СССР).

28. Герасимов В.Г.,Покровский А.Д.,Сухоруков В.В. Решение некоторых задач вихретоковой дефектоскопии посредством математического моделирования.- В кн.: Электромагнитные методы неразруша-ющего контроля.- Минск: Наука и техника, 1971.- с. II0-I20.

29. Неразрушающий контроль качества изделий электромагнитными методами / В.Г.Герасимов,Ю.Я.Останин, А.Д.Покровский, В.В.Сухо-руков, Л.А.Чернов.- М.: Энергия, 1978.- 216 с. ил.

30. Герасимов Б.Г.,Чернов Л.А. Теоретические и экспериментальные исследования некоторых типов проходных датчиков.- Дефектоскопия, 1965, № 5, с.47 57.

31. Никитин А.И. Исследование влияния сферического проводящего изделия на параметры датчиков при контроле методом вихревых токов.- Дефектоскопия, 1969, № 2, с. 37 46.

32. Дорофеев А.Л., Никитин А.И., Рубин А.Л. Индукционная толщинометрия. Изд.2-е,перераб. и дополн.- М.: Энергия. 1978.184 с. с ил.

33. Дорофеев А.Л. Неразрушающие испытания методом вихревых токов.- М.: Оборонгиз. 1961.- 156 с. с ил.

34. Клюев Б.В., Калелин Г.Г. Экспериментальное и теоретическое исследование проходных преобразователей смещения.- Дефектоскопия, 1969, № 6, с. 37-41.

35. Шкарлет Ю.М. К вопросу о физических основах метода вихревых токов.- В сб.: Электромагнитные методы контроля.- М.: МД НТП им.Ф.Э.Дзержинского, 1969, с. 5-16.

36. Соболев B.C. О выборе параметров датчиков для бесконтактных измерений электропроводности материалов методом вихревых токов. -Измерительная техника, 1964, № 3, с. 31 32.

37. Соболев B.C., Зерщикова М.Г. К расчету взаимодействия проводящей среды на катушку с током. Дефектоскопия, 1965, № 3, с. 62 - 64.

38. Селиверстов В.И., Соболев B.C. Реакция проводящего шара на коаксиальную систему витков.- В кн.: Автоматический контроль и методы электрических измерений, т.1,- Новосибирск: СО АН СССР, 1964, с. 34 36.

39. Fuehs Horst. NohdestzvLciw testing and mm&rtnf met kocts Inst dud Dr. Forstet /pr. ForjttT Institute

40. Teohn. fot., 1979, fo f. p. 21-23.

41. HodskM t- 'Мои destructor* testing I954,В 3, p.35;5,p.31; 1958, № 6,p.425; I960, В 5, p.323; № 6, p.403.

42. Дивильковский М.А. Задача о шаре, помещенном в однородное переменное магнитное или электрическое поле.- Журнал технической физики, 1939, т.IX, вып.5, с.433 443.

43. Zimmeriveiii "Я&Г. Sa. Inctrum, 1964, М, р.48 52.

44. Никитин А.И., Соболев B.C. О воздействии проводящего шара на катушку с током.- Дефектоскопия, 1969, J>£ 2, с.141-143.

45. Корн Г.,Корн Т. Справочник по математике.- М.: Наука, 1977. 831 с.

46. Шимони К. Теоретическая электротехника-М.: Мир, 1964.771 с.

47. Никольский В.В. Теория электромагнитного поля. М.: Высшая школа, 1964.- 384 с. с ил.

48. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. -Изд.6-е, перераб.и доп.- М.: Высшая школа, 1973.- 758 с. с ил.

49. Герасимов В.Г.Клюев В.В., Шатерников В.Е. Методы и приборы электромагнитного контроля промышленных изделий.- М.: Энергоатомиздат, 1983. 272 е., с ил.

50. Очан Л.Я. Методы математической физики. М.: Высшая школа, 1965. - 384 с. с ил.

51. Крылов В.И. Приближенное вычисление интегралов. М.: Наука, 1967. -500 с. с ил.

52. Никитин А.И. Исследование влияния сферического проводящего изделия на параметры датчиков при контроле методом вихревых токов. Дефектоскопия, 1969, J£ 2, с. 37 - 46.

53. Шаповалов В.Г.Дудаев Ю.В., Герасимов В.Г. Анализ вихретокового преобразователя при взаимодействии с частицами твердой фазы суспензии. В кн.: Автоматизация металлургических процессов.М.: ВНИКИ ЦМА, 1981, с.51 - 58.

54. Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. М.: Физматгиз, 1965. - 456 с.

55. Бухгольц Г. Гасчет электрических и магнитных полей/ Под ред. М.С.Рабиновича и Л.Л.Собсовича. М.: Изд.ин.лит.,1961.-712с.

56. Абрамович М., Стиган И. Справочник по специальным функциям. М.: Наука, 1979. - 830 с.

57. Смайт В. Электростатика и электродинамика . М.: Изд. иностр.литер., 1954. - 604 с.

58. Таблицы функций Бесселя Jo и Jy в комплексной области.-М.: Изд. АН СССР, БМТ, вып.22, 1963. 405 с.

59. Таблицы функций Бесселя Yd и Ку в комплексной области.-М.: Изд. АН СССР, БМТ, вып.23, 1963. 430 с.

60. Янке Е., Эмде Ф., Леш Ф. Специальные функции.Издание 2-е стереотип./ Под ред. Л.И.Седова.- М.: Наука, 1968.- 344 с.

61. Таблицы интегральной показательной функции в комплексной области.- М.: Изд.АН СССР, БМТ, вып.31, 1965. 421 с.

62. Лебедев Н.Н. Специальные функции и их применение.-М.- Л.: Госфизматлит, 1963. 247 с.

63. Герасимов В.Г., Шаповалов В.Г., Костенко В.О. Расчети анализ внутренних проходных вихретоковых преобразователей произвольной длины. В кн.: Современные физические методы неразру-шающего контроля. М.: МД НТП, 1984, с. 20 - 24.

64. Неразрушающие испытания. Справочник / Под ред. Мак-Мастера. Кн.2-я.- М.-Л.: Энергия, 1965.- 492 с. с ил.

65. Курбатов П.А., Аринчин С.А. Численный расчет электромагнитных полей.- М.: Энергоатомиздат, 1984. 168 с. ил.

66. Постников М.М. Устойчивые многочлены. М.: Наука,1981.-176 с.

67. Расчет электрических цепей и электромагнитных полей на ЭВМ / М.Г.Александрова, А.Н.Белянин, В.Брюкнер и друг.: Под ред. Л.В.Данилова и Е.С.Филиппова.- М.: Радио и связь,1983.- 344 с.

68. Анисимов Б.В., Белов Б.И., Норенков И.П. Машинный расчет элементов ЭВМ. М.: Высшая школа, 1976. - 336 с. с ил.

69. Добрева С.Г. Схемы сравнения в микроисполнении с повышенными метрологическими характеристиками. Диссертация на соиск. учен. степ. канд.техн. наук.-М.: МЭИ, 1978.- 126 с. ил.

70. Точность, новые методы и средства измерений в машиностроении / Под ред. Г.Д.Бурдуна. М.: Издат. стандартов, 1974, вып. 12.- 235 с.

71. Общие требования к стандартным образцам веществ и материалов ГСИ. ГОСТ 14263 69.

72. Кулаев Ю.В.Герасимов В.Г., Шаповалов В.Г. Контроль электропроводящей пульпы вихретоковым преобразователем произвольной формы. Б кн.: Методы и приборы автоматического неразрушаю-щего контроля.-Рига: РПИ, 1981, вып. 5, с. 5 - 15.

73. Атамалян Э.Г. Приборы и методы измерения электрических величин.- М.: Высшая школа, 1982. 224 с.

74. Попов Р.Б. Аналитическая измерительная информационная система для растворов глиноземного производства из бокситового сырья.- В кн.: Автоматизация анализа химического состава вещества.- Киев: УкрНИИНТИ, вып.Ill, 1967.- 65 с.

75. Васильев В.П. Теоретические основы физико-химических методов анализа.- М.: Высшая школа, 1979. 184 с.

76. Шаповалов В.Г.Девич В.Б. Автоматический контроль состава растворов и пульп при переработке шеелитовых промпродуктов.-^

77. В кн.: Автоматический контроль и управление при обогащении и металлургии цветных металлов.- Тезисы докл. УН Республик, научн. техн.совещ.- Ташкент: Узб.НТО Цветной металлургии, 1980,с.21-22.

78. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов / Под ред.Э.К.Лецкого .-М.: Мир, 1977.- 447 с.

79. Доерфель К. Статистика в аналитической химии.- М.: Мир, 1969. 247 с.

80. Спиридонов В.П., Лопаткин А.А. Математическая обработка физико-химических данных.- М.: МГУ, 1970.- 211 с.

81. Разработка и внедрение на ПГК опытного образца анализатора состава алюминатного раствора на щелочь и алюминий. Отчет 3^ ВНИКИ ЦМА, Гос.per. № 0480, Запорожье, 1974.

82. Михалев Б.Е. Схемы и конструкции приборов ультразвукового контроля.- В кн.: Автоматизация химических производств.- М.; 1962, вып. 2-3.

83. Носов В.А. Проектирование ультразвуковой измерительной аппаратуры.- М.-.Машиностроение, 1972.- 208 с.

84. Притула А.В., Решетник В.Я., Розенблит А.Б. Способ градуировки промышленных преобразователей скорости ультразвука в жидкостях.-Измерительная техника, 1968, № 3.

85. Решетник В.Я. Способ градуировки и проверки комбинированного чувствительного элемента для измерения скорости ультразвука и электропроводности растворов.- В кн.: Автоматизация химических производств.- М.: ОКБА, 1973, вып. 4.

86. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ.-М.: Статистика, 1973.- 286 с.

87. Яноши Л. Теория и практика обработки результатов измерений.- М.: Мир, 1968.- 462 с.

88. Нейман Ю. Вводный курс теории вероятностей и математической статистики.- М.: Наука, 1968.

89. Налимов В.В. Применение математической статистики при анализе вещества.- М.: Физматгиз, I960.

90. Момот Е.Г. Генератор с шунтирующим диодом.- М.: Госэнер-гоиздат, 1959.

91. Разработка прибора для автоматического контроля состава растворов при переработке вольфрамово-молибденовых концентратов: Отчет / 3Ф ВНИКИ ЦМА. Руков. работы Шаповалов В.Г.- тема 18-74081, п.27; Инв. № 41-320/78.- Запорожье, 1978.- 157 с.

92. Шаповалов В.Г. Прибор с вихретоковым преобразователем для контроля частиц твердой ^азы суспензий.- В кн.: Приборы и устройства электротехники и электроники.- Днепропетровск: ДГУ,1981, с. 38 42.

93. Основополагающие стандарты в области метрологического обеспечения.- М.: Изд.стандартов, 1981.- 272 с.

94. Кошкин Д.И.,3аринский В.А. Проточный датчик высокочастотной кондуктометрии. Заводская лаборатория, 1972, № 8.

95. Тиман А.Ф. Теория приближения функций действительного переменного. М.: Физматгиз, I960.

96. Дайитбегов Д.М.,Калмыкова 0.В.Черепанов А.И. Программное обеспечение статистической обработки данных: Учебное иособ.-М.: Финансы и статистика, 1984. 192 с. ил.

97. Шаповалов В.Г.Решетник В.Я. Автоматический контроль концентрации растворов при переработке шеелито-повеллитовых пром-продуктов. Цветная металлургия, 1978, № 5, с.83 - 85.

98. А.с. 924544 ( COOP). Устройство для непрерывного отбора жидкой фазы суспензий / Автор изобр. Шаповалов В.Г. Заявл.14.04. 80, № 2911838/22-26; Опубл. в БИ, 1982, I» 16, МКИ 01 1/10.

99. Диденко В.И. Дифференциальные транзисторные усилителии их применение в машинах централизованного контроля. Диссертация на соиск.учен. степени канд.техн.наук. М.: МЭИ, 1969. 205 с.

100. Nondestructive Testing-. Pro dи с tion ( USA),1980, vol 86, № 3, p.90 95.

101. Pope C.W. Selection, specification and desinty oj tests. Metals Austral., 1979, vd.n, js 7, p.io 12.

102. Ю6. Stau/fer R.hf. inspection matces its тсьпс,

103. Mariuf. Enf. (USA), 1980, vof. 85, № 2, p.168 170.

104. TaKaoJCL fi к ira . )(uxcncau кэны, 'Journal tf Af. В. L,1981, т.ЗО, № 6, p.390 396.

105. Батыгин Б.В.,Топтыгин И.Н. Сборник задач по электродинамике / Под ред. М.М.Бредова. М.: ГИФМЛ, 1962. - 480с.

106. Диденко В.И.,Добрева С.Г. Схема компенсации входных токов дифференциального усилителя напряжения.- Тр./Московский энергетический ин-т, 1979, вып.432, с.83 86.