酸性污水流量計在濕法煉鋅過(guò)程中的選型安裝和維護

濕法煉鋅過(guò)程中以浸出與凈化過(guò)程的工藝最復雜，它給自動(dòng)與測量控制所帶來(lái)的問(wèn)題也較多，如介質(zhì)成分復雜、有結晶和結垢物，由于有色冶煉過(guò)程環(huán)境惡劣(多塵、酸霧、高溫)，被測介質(zhì)又大多存在強腐蝕、易結晶、臟污，非均質(zhì)流動(dòng)等特點(diǎn)給流量測量帶來(lái)了不少困難。因此，對含有固體顆粒的礦漿流量、鋅粉的加入量及溶液的流量準確的在線(xiàn)檢測是鋅生產(chǎn)過(guò)程提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量必不可少的手段。
一、凈化工藝對過(guò)程流量檢測與控制的要求
凈化過(guò)程是鋅濕法冶煉過(guò)程中的重要過(guò)程。在浸出過(guò)程中，大部分雜質(zhì)因中和水解作用而從溶液中除去，但仍存在少量cu、ca、co、㈨、As等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)對鋅電積有很大危害，如降低電流效率、增加電能消耗、影響陰極鋅質(zhì)量和腐蝕陰極等。正是因為這樣，經(jīng)過(guò)浸出過(guò)程后，中性浸出的上清液還需要經(jīng)過(guò)凈化處理后，才能進(jìn)入電積過(guò)程。
1. 影響凈化質(zhì)量的主要因素
在凈化過(guò)程中，影響凈化質(zhì)量的因素有很多，但以下兩個(gè)方面的因素是進(jìn)行監測控制設計時(shí)必須考慮的：
(1) 鋅粉的加入量。鋅粉是主要的除雜添加劑.其加入量一般采用除cu和cd理論值的3～4倍，若鋅粉用量過(guò)少會(huì )影響除Cu和Cd的質(zhì)量.因此.合適的鋅粉加入量是保證凈化質(zhì)量和盡量降低消耗的前提
(2) 溶液的流量。為使鋅粉與上清液充分混合，保證鋅粉的置換反應能完全進(jìn)行，節約鋅粉用量，必須保持合適的化學(xué)反應時(shí)間。
若化學(xué)反應時(shí)間過(guò)短，則置換反應不完全，需要耗費大量的鋅粉，而且難以保證凈化質(zhì)量，若化學(xué)反應時(shí)問(wèn)過(guò)長(cháng)，則影響產(chǎn)量，同時(shí)也容易產(chǎn)生復溶鎘。通過(guò)調節溶液的流量，可以適當地調節化學(xué)反應時(shí)間，所以溶液的合適流量是一個(gè)重要因素。
2. 對過(guò)程流量檢測的要求
在凈化過(guò)程中，要求控制的主要物理量是除雜添加劑鋅粉的加入量，由于鋅粉的加入量與上清液中各種雜質(zhì)的含量、反應的溫度和溶液的流量等各種因素有關(guān)，具有很多不確定因素，而且難以用解析的數學(xué)關(guān)系式來(lái)完全正確地描述這些關(guān)系，這給凈化過(guò)程的優(yōu)化控制帶來(lái)了困難。根據凈化工藝流程的特點(diǎn)，對凈化過(guò)程流量檢測與控制提出了下述兩個(gè)方面的要求。
(1) 鋅粉加入量控制。在保證凈化后溶液中的各種成分符合要求的前提下，使鋅粉的加入量最小，這也是專(zhuān)家控制系統要完成的主要目標。
(2) 流量調節。根據產(chǎn)量的要求以及化學(xué)反應所需要的時(shí)間等因素，合理地保持溶液的流量在一個(gè)最優(yōu)的給定值上，從而保證凈化過(guò)程的工作充分穩定以及物料平衡關(guān)系。
解決凈化過(guò)程中各種參數的實(shí)時(shí)在線(xiàn)檢測，例如上清液流量、新液流量的檢測等，由于溶液呈酸性，含有易結晶物質(zhì)介質(zhì)，用常規的檢測方法還難以實(shí)現。通過(guò)實(shí)踐，選用50P型酸性污水流量計檢測溶液流量，由于其沒(méi)有運動(dòng)部件，加之合理選擇內襯材料和電極材質(zhì)，可以有效地抗酸和抗結晶，其量程可根據工藝情況通過(guò)調整內部組態(tài)來(lái)進(jìn)行改變。
二、酸性污水流量計的應用須注意選型設計、安裝維護等關(guān)鍵問(wèn)題
1. 選型設計
公司以前采用50Hz工頻激磁方式的酸性污水流量計時(shí)，零點(diǎn)穩定性及抗干擾能力差，特別是對含有固體顆粒流體測量更不穩定，常有莫名其妙的跳變輸出。使用十年多來(lái)，我們發(fā)現酸性污水流量計不但在制造工藝上確保產(chǎn)品經(jīng)久耐用，而且在設計原理上也有其獨到的優(yōu)勢：
(1) 酸性污水流量計采用的直流低頻矩形波勵磁方式(如圖)，工作頻率大約在20Hz左右。采用交變的直流勵磁方式，具有很好的零點(diǎn)穩定性，良好的抗干擾和處理噪聲的能力和低功耗。在此基礎上，還有其專(zhuān)利的勵磁電壓處理模式，進(jìn)一步提高了測量的性能。通常的勵磁過(guò)程是電源接通以后，產(chǎn)生一個(gè)穩定的交變電壓，然后在一個(gè)周期內，線(xiàn)圈電流逐漸升高，由于存在電渦流的影響，磁場(chǎng)的建立時(shí)間會(huì )在電渦流衰減以后，因此使得真正測量的時(shí)間變得很短。而采用的是過(guò)電壓的方式，在一個(gè)很短的時(shí)間(tR)內，施加了一個(gè)3倍于正常值的電壓后，再恢復到正常的供電電壓，使得線(xiàn)圈電流和磁場(chǎng)能在最短的時(shí)間內建立起來(lái)，比普通的勵磁方式縮短了5倍的時(shí)間，從而增加了測量的時(shí)間，保證了更加準確和穩定的測量。
低頻方波勵磁是一種比較好的勵磁方式，目前已在酸性污水流量計上廣泛的應用。概括一下，它具有如下優(yōu)點(diǎn)：能避免交流磁場(chǎng)的正交電磁干擾消除由分布電容引起的工頻干擾：抑制交流磁場(chǎng)在管壁和流體內部引起的電渦流排除直流勵磁的極化現象。
直流低頻矩形波勵磁方式能滿(mǎn)足工業(yè)對酸性污水流量計85％以上的應用。對于泥漿和其他非均勻流體，用高功率直流磁場(chǎng)配以增加的測量頻率來(lái)解決。工作頻率提升至50Hz左右，感應電壓的振幅相當高，再配以DSP(數字信號處理)放大器足以克服過(guò)程噪聲。
用于脈動(dòng)流和快速灌裝工藝的酸性污水流量計，其勵磁線(xiàn)圈產(chǎn)生低功率但高頻(85Hz)的信號，優(yōu)異的信號處理能濾去雜亂的噪聲。
(2) 最小流量信號的獲得
酸性污水流量計的技術(shù)參數表明能夠測量的最小流量(速)是0.01m/s，也就是說(shuō)酸性污水流量計能在如此小的流量下仍能得到流量信號。根據法拉第定律，流體流過(guò)后會(huì )產(chǎn)生一定的感應電動(dòng)勢，而這個(gè)電動(dòng)勢，即流量信號的強弱和整個(gè)流量計電路放大器的處理能力和抗干擾能力有很大的關(guān)系，酸性污水流量計能夠產(chǎn)生300V/(m/S)信號強度，即濾波和放大電路能夠檢測到最低3IJV的信號，因此可以測量最低0.01m/s的流量信號。
(3) 酸性污水流量計由各種內襯和電極組成的十多種傳感器來(lái)滿(mǎn)足不同工況和測量介質(zhì)的需要。如用PTFE/硬橡膠內襯配以子彈頭電極(特制的尖而直流低頻矩形液勖磁殼式圖光滑頭日pA日Bt；減少頻繁的清洗周期從而減少維修成本)用于含脂肪的廢水一防止脂肪覆蓋電極：用聚氨酯或天然膠內襯配以碳化鎢涂層電極具有很高的耐磨性，可用于濃縮礦漿(細漿體，顆粒尺寸小于0.5mm)的測量：用天然膠內襯配以刷子電極可用于碾磨過(guò)程的原漿體，隧道挖掘機，采砂船開(kāi)采應用(巖石漿料，顆粒尺寸大于0.5mm)。
(4) 高級診斷功能。第一級：對流量計本身運行情況的實(shí)時(shí)監控，如電極結垢、腐蝕及損壞的判斷：磁場(chǎng)線(xiàn)圈的監測，能判斷工作環(huán)境的好壞及是否過(guò)載。第二級：由于有歷史數據的存儲和對于趨勢的判斷，能判斷在線(xiàn)得到的數據是否合理，從而使得維修工程師根據儀表的實(shí)際使用情況來(lái)做出是否需要或何時(shí)進(jìn)行適當的維修的判斷。第三級：用FieldTool這個(gè)軟件包就能在計算機上知曉以上所有高級診斷功能得出的結論，并做必要的修正而無(wú)需下現場(chǎng)進(jìn)行維護，FieIdTool另外一個(gè)非常重要的功能就是可以設置某些報警信息利用”中國移動(dòng)或聯(lián)通”的短信息服務(wù)平臺傳送到手機上。
(5) 其他的技術(shù)優(yōu)勢，如E+H公司的酸性污水流量計都是四電極的，比一般公司多出了兩個(gè)電極：接地電極使測量更穩定，空管檢測電極可隨時(shí)檢測所測流體是否滿(mǎn)管：電極清洗功能減少現場(chǎng)維護成本：全中文操作菜單使調試更容易等。
2. 安裝問(wèn)題
安裝場(chǎng)所要求振動(dòng)小，避免附近有電動(dòng)機、變壓器等強電源引起的電磁干擾。流量計可垂直、水平或傾斜安裝，但必須保證兩電極的中心軸線(xiàn)處于水平狀態(tài)，運行時(shí)管內充滿(mǎn)流體。測量混合相流體時(shí)，不會(huì )引起相分離：流體中氣泡要少(有少量氣泡或泡狀流時(shí)，測得的是含有氣泡體積的氣液固混合流的體積流量)，但氣體含量不能增加到形成彈(塊)狀流。對磨損大的礦漿，應垂直安裝，使流體自下而上以保證磨損均勻、固體顆粒不會(huì )沉積。
為獲得正常測量準確度，流量計前也需有一定長(cháng)度(至少5D)的直管段：對中小型管道，為及時(shí)清除結垢、結晶等，宜安裝旁路管：接地環(huán)的安裝應保證單獨、良好接地(10Q以下)，具有零電位。若用空管檢測必須注意變送器安裝方向。
酸性污水流量計PTFE內襯慎用于真空狀態(tài)，特別是大的公稱(chēng)直徑的內襯在高溫真空狀態(tài)下會(huì )永久損壞，而且真空狀態(tài)下容易產(chǎn)生氣穴或氣泡使得測量不準。
若流量計安裝在管道的頂端就可能產(chǎn)生氣泡，而聚集的氣泡就會(huì )影響測量：若流量計安裝在向下的敞開(kāi)管線(xiàn)的上游，氣泡就會(huì )大量通過(guò)流量計引起測量誤差。所以，應盡量把流量計安裝在管道的下游，使之產(chǎn)生足夠的背壓來(lái)避免產(chǎn)生氣穴。
3. 運行與維護
儀表投運前，傳感器管內必須充滿(mǎn)測量液體，通電后在靜止狀態(tài)下作零點(diǎn)調整：投運后，有條件時(shí)亦要定期停流檢查零點(diǎn)，尤其是易沉淀、易污染電極的測點(diǎn)。測量管內壁沉積或結垢層應及時(shí)清除.否則絕緣層會(huì )包裹電極，斷開(kāi)電極回路，或被附著(zhù)層短路(附著(zhù)物電導率顯著(zhù)高于流體電導率時(shí))，或引起管內徑的變化而產(chǎn)生較大誤差：清垢時(shí)也不能用起子等工具猛烈鏟、刮電極和內襯。
三. 結束語(yǔ)
為很好地解決有色冶煉過(guò)程中一些介質(zhì)的流量測量問(wèn)題，除繼續跟蹤國際新型檢測儀表和技術(shù)發(fā)展動(dòng)向外，還要研究相關(guān)儀表的選型設計(適用性、可靠性、經(jīng)濟性、先進(jìn)性和準確度等).并針對應用過(guò)程中出現的各種問(wèn)題進(jìn)行研究改進(jìn)與總結提高，并同儀表制造廠(chǎng)家及時(shí)溝通.才能應用好這些新型流量計，讓它們真正起到”工業(yè)的眼睛”的作用。

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