Введение 4
1 Технология процесса кальцинации 6
1.1 Минералы и руды алюминия 6
1.2 Методы получения глинозема 8
1.3 Описание технологического процесса кальцинации 11
1.4 Технология и оборудование процесса кальцинации 12
2 Автоматизация процесса кальцинации 17
2.1 Вращающаяся печь как объект управления 17
2.2 Выбор и обоснование контролируемых и регулируемых параметров
процесса кальцинации 19
2.3 Структура АСУ ТП кальцинации 21
2.4 Выбор средств автоматизации процесса кальцинации 25
2.5 Выбор микропроцессорного контроллера для АСУ ТП кальцинации 38
2.6 Выбор ЭВМ 42
2.7 Описание схемы автоматизации процесса кальцинации 43
3 Расчет АСР температуры в печи 47
3.1 Выбор закона регулирования для АСР температуры 53
3.2 Определение настроек регулятора АСР температуры 55
3.3 Исследование АСР на устойчивость 60
3.4 Проверка системы на оптимальность 63
3.5 Проверка АСР на грубость 64
4 Разработка автоматической системы контроля качества глинозема 66
4.1 Требования, предъявляемые к качеству глинозема 66
4.2 Анализ факторов, влияющих на качество глинозема в процессе
кальцинации 67
4.3 Определение качества глинозема по углу естественного откоса 69
4.4 Разработка устройства для измерения угла естественного откоса
сыпучего материала в печи 73
Заключение 77
Список использованных источников 78
Глинозем - технический оксид алюминия Al2O3 - белый кристаллический порошок, состоящий из модификаций a-Al2O3 и y-Al2O3.
Глинозем получают из алюминийсодержащих руд, преимущественно из бокситов, и используют в качестве сырья для получения алюминия.
Заключительным этапом при производстве глинозема является кальцинация. Цель процесса кальцинации - обезвоживание гидроксида алюминия и получение из него практически негигроскопичного металлургического глинозема. Это достигается нагреванием гидроксида алюминия до 1150-1250 °C.
Под действием высокой температуры гидроксид алюминия испытывает следующие превращения: при 110-120 °C начинается удаление из гидроксида внешней влаги; при 200-250 °C гиббсит теряет две молекулы кристаллизационной воды и превращается в бемит; при температуре около 500 °C бемит превращается в безводный y-Al2O3 и при температуре выше 850 °C происходит превращение y-A12O3 в практически негигроскопичный Ц-А12О3. Все эти превращения идут с поглощением значительного количества тепла (эндотермический процесс), кроме превращения у-А12О3 в a-Al2O3 (экзотермический процесс). Основное количество тепла затрачивается при нагревании материала до 500-600 °C, когда происходит разложение гиббсита и испарение выделяющейся влаги.
Эффективное и экономичное ведение процесса кальцинации в настоящее время невозможно без комплексной автоматизации.
Автоматизация - это использование машин, систем управления и информационных технологий для оптимизации производительности при производстве товаров и оказании услуг. Правильным стимулом для применения автоматизации является повышение производительности и/или качества сверх того, что возможно при текущем уровне человеческого труда, чтобы реализовать экономию ресурсов и/или получить необходимое качество готовой 4
продукции. В рамках индустриализации автоматизация - это шаг за пределы механизации. В то время как механизация обеспечивает людей-операторов механизмами, помогающими им справляться с мышечными потребностями работы, автоматизация значительно снижает потребность в сенсорных и ментальных потребностях человека, одновременно увеличивая
грузоподъемность, скорость и повторяемость процессов. Автоматизация играет все более важную роль в мировой экономике и в повседневной жизни.
Целью выпускной квалификационной работы является разработка автоматизированной системы управления технологическим процессом кальцинации в трубчатой вращающейся печи при производстве глинозема.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- выполнить анализ вращающейся печи как объекта управления;
- разработать схему автоматизации процесса кальцинации в трубчатой вращающейся печи;
- выполнить расчет АСР температуры в печи кальцинации;
- разработать автоматическую систему контроля качества глинозема.
