Fosfatų srutos yra tankus smulkiai sumaltų fosfatinių uolienų mišinys, suspenduotas vandenyje. Jos yra neatsiejama kasybos ir trąšų gamybos dalis, ypač žaliavų transportavimui iš kasyklos į perdirbimo įmones ir fosforo rūgšties gamyboje. Dėl savo ekonominės ir aplinkosauginės vertės efektyvus fosfatų srutų transportavimas yra pagrindinių žemės ūkio ir pramonės sektorių tiekimo grandinės pagrindas.
Fosfatų suspensijos transportavimas paprastai vyksta vamzdynais, kur efektyvumas, saugumas ir produkto konsistencija yra svarbiausi. Tačiau unikalios fosfatų suspensijos reologinės savybės kelia didelių iššūkių. Jos neniutoninės, šlyties retėjimo savybės reiškia, kad klampumas ir tekėjimo charakteristikos dinamiškai kinta priklausomai nuo kietosios medžiagos koncentracijos, dalelių dydžio ir cheminės sudėties. Didelės kietosios medžiagos koncentracijos gali padidinti klampumą ir takumo įtempį, todėl transportuojant vamzdynais padidėja energijos poreikis, srautas nenuspėjamas ir kyla užsikimšimo ar nusėdimo rizika.
Fosfatų suspensijos elgsenos pagrindai
Sudėtis ir fizinės savybės
Fosfatų suspensija sudaryta iš smulkiai susmulkintos fosfatų rūdos, suspenduotos nešiklio skystyje, paprastai vandenyje. Mišinyje dažnai yra cheminių priedų, tokių kaip flotacijos reagentai, pH modifikatoriai arba kitos proceso cheminės medžiagos, pritaikytos sodrinimo poreikiams. Trys pagrindiniai elementai – suspenduotos dalelės, nešiklio skystis ir priedai – lemia suspensijos fizinę ir cheminę sąveiką.
Fosfatinių uolienų perdirbimas
*
Dalelių dydis ir dalelių dydžio pasiskirstymas yra labai svarbūs. Smulkios dalelės padidina paviršiaus plotą, sustiprindamos cheminį reaktyvumą ir suspensijos klampumą. Kai dydžio pasiskirstymas siaurėja (t. y. dalelės tampa vienodesnės), klampumas staigiai padidėja, apsunkindamas srautą ir padidindamas vamzdyno nusėdimo riziką. Platesni (polidispersiniai) pasiskirstymai, kai jie yra suprojektuoti, gali sumažinti tariamąjį klampumą, pagerindami pakavimo efektyvumą ir sumažindami tarpdalelių trintį. Pavyzdžiui, suspensijos, sumaltos pagal Rosin-Rammler-Benne modelį arba analizuojamos fraktalinės geometrijos metodu, pasižymi ryškiais reologinių savybių ir transportavimo atsparumo skirtumais.
Kietosios medžiagos koncentracija lemia, kaip tankiai dalelės yra supakuotos. Didesnė koncentracija padidina tiek tariamąjį klampumą, tiek takumo ribą, pakeisdama tekėjimo elgseną iš pseudoplastinio (vidutinė koncentracija) į Bingamo plastiškumo ar net dilatantinius neniutoninius režimus kraštutiniais atvejais. Koncentracijos ir dalelių dydžio pasiskirstymo tarpusavio ryšys yra labai svarbus srutų transportavimo optimizavimui – šių dviejų veiksnių valdymas leidžia efektyviai tiekti srutas vamzdynu, sumažinant energijos suvartojimą ir mechaninį nusidėvėjimą.
Fizikinės savybės, tokios kaip klampumas ir tankis, nustato pagrindinius vamzdynų transportavimo efektyvumo parametrus. Dumblo klampumas lemia pasipriešinimą srautui, tiesiogiai paveikdamas pumpavimo reikalavimus. Dumblo tankis, kuriam įtakos turi kietosios medžiagos koncentracija ir dalelių savybės, formuoja hidrostatinio slėgio profilį ir lemia vamzdynų užsikimšimo bei nusėdimo tikimybę. Norint stebėti ir valdyti procesą realiuoju laiku, reikalingi internetiniai klampumo matuokliai, internetiniai skysčio tankio matuokliai ir tikslios srutos klampumo matavimo metodikos, kurios palaiko tiek vamzdynų užsikimšimo, tiek nusėdimo prevencijos metodus.
Srutų reologijos poveikis apdorojimui
Fosfatų suspensijos paprastai pasižymi neniutoninėmis savybėmis. Jų klampumas nėra pastovus; jis priklauso nuo taikomo šlyties greičio. Daugumai jų būdingos takumo pseudoplastinės (šlyties retėjimo metu atsirandančio takumo įtempio) arba Bingamo plastiškumo savybės. Praktiškai tekėjimas prasideda tik tada, kai viršijamas slenkstinis (takumo) įtempis; viršijus šį rodiklį, klampumas sparčiai mažėja didėjant šlyties greičiui.
Neniutoninė prigimtis turi tiesioginių pasekmių srauto režimui ir sistemos projektavimui:
- Slėgio kritimas:Didesnis klampumas ir takumo įtempis padidina reikiamą slėgio kritimą esant tam tikram transportavimo greičiui. Tai reiškia, kad srautui palaikyti reikia daugiau energijos, ypač esant mažesniam greičiui arba didelei kietųjų dalelių koncentracijai. Matematiniai modeliai, tokie kaip Herschelio-Bulklio, Bingamo arba Ostvaldo-Powerio dėsniai, dažniausiai naudojami šiam elgesiui numatyti ir sistemos dydžiui nustatyti.
- Vamzdynų gyvybingumas:Kai klampumas ir takumo įtempis viršija tam tikras ribas (dėl dalelių dydžio ar koncentracijos pokyčių), padidėja srauto sustojimo, vamzdynų užsikimšimo ar katastrofiško nusėdimo rizika. Efektyvi dalelių dydžio ir koncentracijos kontrolė, taip pat klampumo ir tankio stebėjimas realiuoju laiku naudojant sprendimus išinternetinių tankio matuoklių gamintojaikaip ir „Lonnmeter“, yra būtini patikimam veikimui.
- Transporto optimizavimas:Šlyties retėjimas (pseudoplastinis elgesys) padeda pumpuoti, nes klampumas sumažėja esant dideliems šlyties greičiams. Ši savybė leidžia sumažinti energijos suvartojimą esant pastoviam vamzdynų transportavimui, jei darbiniai šlyties greičiai gerai atitinka suspensijos savybes.
- Reaktoriaus konstrukcija:Desierinimo ir defosforizacijos metu neniutoninė reologija turi įtakos reaktoriaus maišymui, masės perdavimui ir rezidavimo laiko pasiskirstymui. Matoma klampa ir takumo įtempis kontroliuoja tiek reikalingą maišymo energiją, tiek kietosios ir skystosios cheminės reakcijos efektyvumą reaktoriuje.
Praktiniai rezultatai priklauso nuo tikslios reologinės charakteristikos. Tiksliems srauto modeliams sukurti naudojami tokie įrankiai kaip rotacinė reometrija, rotaciniai viskozimetrai ir pažangūs CFD modeliai. Laboratoriniai ir pramoniniai daugiakilpiai vamzdynų bandymai patikrina elgseną, vadovaudamiesi eksploatavimo protokolais, siekiant sumažinti energijos suvartojimą ir mechaninį nusidėvėjimą. Realaus laiko matavimo sprendimai, tokie kaip internetiniai klampumo matuokliai ir suspenduotų dalelių dydžio matavimas, palaiko dinaminio valdymo strategijas, padėdami išvengti tokių problemų kaip suspensijos nusėdimas ir pagerindami bendrą suspensijos transportavimo pramoniniuose vamzdynuose efektyvumą.
Apibendrinant galima teigti, kad fosfatų suspensijos savybės, ypač tos, kurios kontroliuojamos suspenduotų dalelių, koncentracijos, priedų ir skystosios fazės sąveika, lemia tiek transportavimo našumą, tiek proceso gyvybingumą. Suspenduotų dalelių kontrolė suspensijoje, dalelių dydžio pasiskirstymo stebėjimas ir kietųjų dalelių koncentracijos valdymas yra labai svarbūs siekiant pagerinti vamzdynų srautą, išvengti nusėdimo ir optimizuoti suspensijos transportavimą pramoniniuose fosfatų sodrinimo procesuose.
Desulfuravimas ir defosforavimas fosfatų suspensija
Proceso principai
DesulfuravimasIr defosforizacijos procesai, naudojant fosfatų suspensiją, veikia dujų-skysčio-kietosios fazės absorbcijos reakcijų principais drėgnuose reaktoriuose.Sieros dioksidas (SO₂)Pramoninėse dūmų dujose SO₂ pirmiausia ištirpsta skystojoje fosfato suspensijos fazėje. Ten jis greitai reaguoja su fosfato jonais ir vandeniu, sudarydamas fosforo rūgštį ir kietus šalutinius produktus, tuo pačiu sudarydamas sąlygas atgauti fosforą. Absorbcijos mechanizmams būdingi laipsniški virsmai: dujų fazės SO₂ difunduoja per lašelių paviršius, patenka į suspensiją ir yra chemiškai sekvestruojamas. Magnis gali išplovimas iš suspensijos, priklausomai nuo konkrečios cheminės aplinkos ir masės perdavimo greičio. Pagrindinė absorbcijos greičio kontrolė atliekama dujų plėvelės varža sąsajoje, todėl turbulencija ir maišymas yra labai svarbūs siekiant maksimalaus efektyvumo.
Fizikinių procesų sąveika reaktoriuje yra labai svarbi proceso išeigai. Dujų sraute suspenduoti suspensijos lašeliai maksimaliai padidina SO₂ sąlyčio ir absorbcijos tarpsluoksninį plotą, o dujų ir skysčio masės perdavimo greitį lemia lašelių dydis, slydimo greitis, turbulencijos lygiai ir temperatūra. Efektyvus masės perdavimas priklauso tiek nuo lašelių fizinio išsisklaidymo, tiek nuo jų reakcijų su SO₂ kinetikos. Pagerinta lašelių ir dujų sąveika ne tik padidina SO₂ pašalinimą, bet ir padeda efektyviai atgauti fosfatus, o tai yra labai svarbu integruotai taršos kontrolei ir išteklių perdirbimui.
Reakcijos efektyvumą įtakojantys veiksniai
Reaktoriaus geometrija yra pagrindinis absorbcijos efektyvumo veiksnys. Tokie ypatumai kaip įleidimo angos kampas ir skersmuo kontroliuoja, kaip dujos ir suspensija patenka ir maišosi reaktoriuje. Pavyzdžiui, mažesni įleidimo angos kampai ir skersmenys skatina didesnę turbulenciją ir geresnę lašelių dispersiją, intensyvesnį masės perdavimą ir didesnį SO₂ surinkimą. Didesni skersmenys linkę sumažinti efektyvumą, nes sumažina turbulenciją ir sutrumpina dujų ir suspensijos lašelių sąlyčio laiką. Priešingai nei manoma, vidinių pertvarų pridėjimas turi ribotą poveikį desulfuracijos greičiui, palyginti su kritiniu įleidimo angos konstrukcijos ir bendros geometrijos poveikiu.
Pačios fosfato suspensijos fizikinės savybės, ypač klampumas, tankis ir dalelių dydžio pasiskirstymas, daro didelę įtaką reakcijos dinamikai. Didelė suspensijos klampa sumažina lašelių judėjimą, trukdydama maišytis ir absorbcijos procesui. Priešingai, mažesnė klampa pagerina srauto efektyvumą, tačiau gali padidinti dalelių nusėdimą ir vietinio pleiskanojimo riziką. Tankio svyravimai turi įtakos lašelių suspensijos stabilumui ir nusėdimo tendencijoms; suspensijos su tinkamais tankio profiliais yra atsparesnės nusėdimui, išlaikant optimalų kontaktą absorbcijai.
Dalelių dydžio pasiskirstymas taip pat tiesiogiai veikia sugerties efektyvumą. Smulkesnės dalelės suteikia didesnį paviršiaus plotą, todėl padidėja SO₂ masės perdavimas, o pernelyg stambios arba blogai paskirstytos dalelės skatina greitą nusėdimą, lokalizuotą pleiskanojimą ir užsikimšimą. Norint išvengti tokių problemų, labai svarbu nuosekliai palaikyti daleles. Šių savybių matavimas ir kontrolė – naudojantinternetiniai srutos klampumo matuokliai, internetiniai skysčio tankio matuokliaiir specializuotų internetinių tankio matuoklių gamintojų prietaisai – yra standartinė šiuolaikinių gamyklų praktika.
Efektyvi kietųjų dalelių suspensija ir dispersija suspensijoje neutralizuoja vietinio pleiskanojimo ir reaktoriaus užsiteršimo tendencijas. Turbulencijos palaikymas, pakankamas dalelėms išlaikyti suspensijoje, kartu stebint ir reguliuojant klampumą, padeda išvengti kietųjų dalelių nusėdimo ant reaktoriaus vidinių dalių ir vamzdžių. Tokios technologijos kaip „Lonnmeter“ internetiniai matuokliai yra vertingos klampumo ir tankio matavimui realiuoju laiku, nes leidžia aktyviai valdyti suspensijos savybes ir nuolat optimizuoti desulfuracijos ir defosforizacijos našumą.
Mastelio susidarymo ir užsikimšimo rizikos mažinimas
Fosfatų suspensijos reaktorių nuosėdų ir užsikimšimo prevencija priklauso tiek nuo optimalių suspensijos sąlygų, tiek nuo kruopščiai suprojektuotos reaktoriaus konstrukcijos. Veikimas kontroliuojamo klampumo sąlygomis ir tinkamo dalelių dydžio pasiskirstymo palaikymas sumažina dalelių nusėdimo tikimybę ir užtikrina tolygų suspensijos susidarymą. Reaktoriaus geometrija, sukurta didelei turbulencijai, ypač dujų ir suspensijos įleidimo angose, skatina nuolatinį dalelių išsisklaidymą, užkertant kelią mažo srauto zonoms, kuriose gali atsirasti nusėdimas ir nuosėdų susidarymas.
Praktinės strategijos, gautos iš naujausių pramoninių atvejų studijų ir modeliavimo tyrimų, rodo, kad reaktoriaus įleidimo angų konfigūravimas stipriai ir tolygiai turbulencijai bei suspensijos koncentracijos naudojimas rekomenduojamuose intervaluose žymiai sumažina mastelio keitimo riziką. Didelio klampumo lygio vengimas ir per didelio kietųjų dalelių kiekio prevencija yra ypač veiksmingi siekiant išvengti vamzdynų užsikimšimo ir optimizuoti suspensijos transportavimą. Be to, atšaldytų suspensijos ciklų įdiegimas gali pagerinti smulkių dalelių surinkimą, sumažinti užsiteršimą, padidinant garų persisotinimą ir skatinant submikrometrų dalelių pašalinimą.
Nuosėdų kontrolę papildomai palaiko cheminės strategijos: tikslus antikalantų dozavimas, ypač tikslinės formulės, skirtos sistemoms su dideliu fosfatų kiekiu, riboja kalcio fosfato nuosėdų nusėdimą, nereikalaujant agresyvaus rūgšties dozavimo ar didelių sistemos modifikacijų. Šių medžiagų pasirinkimas ir reguliavimas priklauso nuo vandens ir srutų cheminės sudėties stebėjimo realiuoju laiku, užtikrinant nuolatinę apsaugą nuo nuosėdų realiuoju laiku veikiančiomis sąlygomis.
Optimizavus šiuos fizinius ir cheminius valdiklius, padidėja vamzdynų transportavimo efektyvumas, pagerėja suspensijos srauto efektyvumas vamzdynuose ir palaikomas nuoseklus ilgalaikis reaktoriaus veikimas be eksploatavimo sutrikimų, kuriuos sukelia užsikimšimas ir nusėdimas. Tikslūs suspensijos klampumo, tankio ir suspenduotų dalelių dydžio matavimai, paremti geriausiais savo klasėje internetiniais matuokliais, yra esminiai siekiant šių rezultatų ir palaikant didelio našumo desulfuravimo ir defosforizacijos procesus fosfatų suspensijos tvarkymo sistemose.
Fosfatų suspensijos vamzdynų transportavimo efektyvumo didinimas
Srauto dinamika vamzdynų transporte
Fosfatų suspensijos transportavimo efektyvumas priklauso nuo keturių pagrindinių veiksnių: greičio, klampumo, tankio ir suspenduotų dalelių savybių. Suspensijos greitis tiesiogiai lemia nusėdimo riziką – didesnis greitis išlaiko kietąsias daleles suspenduotas ir sumažina užsikimšimo pavojų, tačiau jis taip pat padidina energijos poreikį ir eksploatavimo išlaidas. Yra kritinė greičio riba, žemiau kurios dalelės pradeda nusėsti, keldamos grėsmę efektyviam srautui ir vamzdynų būklei.
Klampumas, glaudžiai susijęs su suspensijos koncentracija ir temperatūra, turi įtakos tam, ar skystis elgiasi kaip kamštis, ar seka turbulentinę tėkmę. Fosfatų suspensijos dažnai pasižymi neniutoninėmis, pseudoplastinėmis arba Bingamo plastiškumo savybėmis, kai klampumas didėja didėjant kietosios medžiagos kiekiui. Tikslus suspensijos klampumo matavimas naudojant internetinius klampumo matuoklius arba specialias integruotas sistemas, tokias kaip geriausi internetiniai suspensijos klampumo matuokliai, yra būtinas norint palaikyti stabilų transportavimą ir numatyti eksploatacinius koregavimus.
Suspenduotų kietųjų dalelių koncentracijos funkcija – suspenduotų kietųjų dalelių koncentracijos funkcija – lemia slėgio kritimą vamzdyne, o tai daro įtaką tiek energijos suvartojimui, tiek transportavimo stabilumui. Nekontroliuojami tankio svyravimai gali pakeisti srauto režimą ir padidinti nusėdimo riziką. Internetiniai skysčio tankio matuokliai, įskaitant pirmaujančių internetinių tankio matuoklių gamintojų gaminius, teikia realiojo laiko įžvalgas apie tankį, padėdami palaikyti sistemos pusiausvyrą.
Suspenduotų dalelių dydis ir pasiskirstymas taip pat vaidina lemiamą vaidmenį. Didesnės dalelės arba platus dalelių dydžio pasiskirstymas padidina nusėdimo riziką, ypač ruožuose, kuriuose greitis arba vamzdyno skersmens pokyčiai yra maži. Suspenduotų dalelių dydžio matavimo sistemos užtikrina, kad dalelių dydžio pasiskirstymas išliktų saugiose eksploatacinėse ribose, padėdamos veiksmingai kontroliuoti suspenduotas daleles srutose ir sumažinti nusėdimo riziką.
Vamzdynų projektavimo parametrai – skersmuo, vidinis šiurkštumas ir bendras maršrutas – turi įtakos srauto stabilumui ir transportavimo efektyvumui. Didesnis vamzdynų skersmuo sumažina greitį esant tam tikram srauto greičiui, todėl padidėja nusėdimo rizika, nebent tai kompensuojama didesniu pumpavimo greičiu. Didelis vidinis šiurkštumas arba staigūs posūkiai skatina turbulenciją, kuri gali skatinti vietinę resuspensiją, tačiau taip pat gali paskatinti sūkurių susidarymą ir lokalizuotą nusėdimą, padidindama energijos paklausą ir priežiūros poreikius.
Srutų nusėdimo ir vamzdynų užsikimšimo prevencija
Dumblo nusėdimas ir vamzdynų užsikimšimas pirmiausia įvyksta, kai skysčio greitis nukrenta žemiau kritinės kietųjų dalelių suspensijos ribos. Dėl to kietosios dalelės gravitaciniu būdu nusėda vamzdžio dugne, susidaro stacionarūs sluoksniai arba gumulai, kurie riboja arba blokuoja srautą. Dalelių aglomeracija, kai smulkios kietosios dalelės kaupiasi dėl elektrostatinės arba cheminės sąveikos, gali paspartinti nusėdimą, ypač kai yra cheminių priedų arba didelis dolomito kiekis.
Aglomeracijos ir nusėdimo mechanizmams įtakos turi ne tik greitis, bet ir dalelių dydis, forma bei tankis. Molio turtingos arba smulkių dalelių suspensijos yra labiau linkusios kauptis į „želės pavidalo“ struktūrą, o suspensijos su mišriomis arba didesnėmis dalelių populiacijomis gali nusėsti netolygiai, sudarydamos sluoksnius išilgai vamzdžio. Vietinis temperatūros sumažėjimas taip pat gali padidinti suspensijos klampumą, skatindamas užsikimšimą, ypač vamzdžių lenkimuose ar vožtuvuose.
Naujausios jautrumo analizės, naudojant apibendrintą polinominį chaosą, rodo, kad greitis ir dalelių dydis yra pagrindiniai nusėdimo ir transportavimo našumo veiksniai. Šie veiksniai turėtų būti nuolat stebimi ir dinamiškai kontroliuojami, kad vamzdynas veiktų patikimai. Integruoti įrankiai, tokie kaip internetiniai klampumo matuokliai ir integruoti dalelių dydžio analizatoriai, teikia veiksmingus duomenis, skirtus eksploataciniams koregavimui, pavyzdžiui, siurblio greičio didinimui arba dispergentų dozavimui, kai aptinkamos nepalankios tendencijos.
Sukurtos inovacijos, įskaitant pažangias vamzdžių dangas, siekiant sumažinti sukibimą ir sumažinti ribas, kur dalelės gali nusėsti, taip sustiprinant vamzdynų užsikimšimo prevencijos strategijas. Vamzdynų išdėstymas ir eksploatavimo grafikai taip pat turi atsižvelgti į sumažėjusio srauto laikotarpius, nes net ir trumpi intervalai, mažesni už kritinio greičio ribas, gali sukelti greitą sluoksnio susidarymą.
Skaičiavimo ir analitiniai srauto optimizavimo metodai
Fosfatų suspensijos srauto optimizavimas reikalauja tikslaus daugelio, tarpusavyje susijusių parametrų supratimo ir valdymo neapibrėžtomis realaus pasaulio sąlygomis. Visuotinė jautrumo analizė (GSA), naudojant polinominį chaoso sklaidos koeficientą (PCE), tapo pagrindine technika, skirta kiekybiškai įvertinti, kaip įvesties kintamųjų, tokių kaip rūdos mineralogija, dalelių dydis ar sezoninės suspensijos savybės, neapibrėžtumas veikia pagrindinius transportavimo rodiklius, tokius kaip slėgio kritimas, greitis ir nusėdimo rizika.
GSA atskleidžia, kad esant įvairioms fosfatų suspensijų sudėtims ir procesų konfigūracijoms, didžiausią įtaką daro greičio ir dalelių dydžio kintamumas; todėl veiklos dėmesys turėtų būti skiriamas jų vertinimui ir kontrolei. Tankis ir klampumas išlieka labai svarbūs atliekant ribų skaičiavimus, padedant operatoriams nustatyti veiklos intervalus saugiam ir efektyviam srautui.
Skaičiavimo modeliavimas, ypač taikant tinkamą ortogonalinę dekompoziciją ir PCE pagrįstą surogatinį modeliavimą, leidžia efektyviai imituoti ir optimizuoti scenarijus. Šie sumažintos eilės modeliai atkartoja pagrindines didelės skiriamosios gebos CFD modeliavimo ypatybes su trumpu atlikimo laiku, palaikydami greitą sprendimų priėmimą dėl procesų modifikacijų ir vamzdynų projektavimo.
Šie analitiniai metodai yra patvirtinti pagal realaus pasaulio duomenis: vietoje atliekami srauto greičio, slėgio nuostolių ir nusėdimo įvykių matavimai yra integruojami į modelio kalibravimo ir nuolatinio tobulinimo ciklus. Sujungdami pažangius jutiklius (pvz., „Lonnmeter“ internetinius klampumo ir tankio analizatorius) su dinaminiu modeliavimu, operatoriai gali įgyvendinti suspensijos srauto optimizavimo strategijas, kurios prisitaiko prie rūdos rūšies, dalelių dydžio pasiskirstymo ir aplinkos sąlygų pokyčių.
Pažangūs matavimo ir stebėjimo metodai
Realaus laiko srutų savybių stebėjimo svarba
Tikslus,nuolatinis tankio matavimasirklampumasyra esminis efektyvaus fosfatų suspensijos transportavimo, desulfuravimo ir fosforizavimo veiksnys. Stebėjimas realiuoju laiku leidžia nedelsiant koreguoti proceso parametrus, reaguojant į besikeičiančias suspensijos savybes. Ši proaktyvi proceso kontrolė smarkiai sumažina neplanuotas prastovas, kurias sukelia nusėdimas ir vamzdynų užsikimšimas – dažnos fosfatų suspensijos vamzdynų problemos.
Nuolatiniai duomenys apie suspensijos tankį ir klampumą padeda operatoriams nedelsiant atpažinti nukrypimus, kurie rodo padidėjusią dalelių nusėdimo ar užsikimšimo riziką. Pavyzdžiui, jei aptinkamas klampumo ar tankio šuolis, galima reguliuoti srauto greitį arba optimizuoti cheminių medžiagų dozavimą, kad būtų atkurtas efektyvus transportavimas vamzdynuose. Dažnas stebėjimas taip pat padeda taikyti suspensijos nusėdimo prevencijos metodus, leidžiančius operatoriams įsikišti prieš pradedant kauptis kietosioms dalelėms ir formuoti nuosėdas.
Tinkamo suspensijos klampumo ir dalelių suspensijos palaikymas yra gyvybiškai svarbus siekiant išvengti srauto neefektyvumo. Investicijos į internetines matavimo technologijas tiesiogiai reiškia geresnį vamzdynų srautą, didesnį transportavimo efektyvumą ir mažesnes priežiūros išlaidas.
Internetiniai skysčio tankio matuokliai ir klampumo matuokliai
Internetinių skysčio tankio matuoklių veikimo principai
Internetiniai skysčio tankio matuokliai, pavyzdžiui Vibruojančių vamzdinių Koriolio metrų, yra pramonės standartas nuolatiniam tankio matavimui srutų vamzdynuose. Šie prietaisai veikia leisdami srutas per vibruojantį vamzdį; vibracijos fazės arba dažnio pokyčiai, kuriuos sukelia srutų masės srautas, yra aptinkami ir apdorojami, kad būtų gauti realaus laiko tankio rodmenys. Šiuolaikiniai matuokliai naudoja elektromagnetinį valdymą arba pjezoelektrinį sužadinimą, kad palaikytų vamzdžių virpesius.
Svarbiausi montavimo taškai apima linijas pagrindinėse suspensijos transportavimo linijose ir šalia kritinių vožtuvų ar posūkių – vietas, kuriose yra didesnė nusėdimo ar srauto sutrikimo rizika. Siekiant optimalaus veikimo, jutikliai turi būti visiškai panardinti į srautą ir orientuoti taip, kad būtų imami gerai sumaišytų suspensijos sričių mėginiai, taip sumažinant paklaidą dėl nevienalyčio dalelių pasiskirstymo.
Svarbiausi skaitiklio pasirinkimo parametrai yra šie:
- Temperatūros ir slėgio įvertinimai,
- Sušlapintų dalių atsparumas dilimui,
- Gebėjimas susidoroti su didelėmis kietųjų dalelių koncentracijomis,
- Minimalus jautrumas užsiteršimui ar apnašoms suspenduotomis dalelėmis.
Tvirtų internetinių tankio matuoklių savybės ir pasirinkimo kriterijai
Fosfatų suspensijų apdorojimo darbams labai svarbus tvirtumas. Pasirinkti modeliai, tokie kaip „Lonnmeter“, pasižymi atspariais dilimui jutiklių vamzdeliais, sustiprinta konstrukcija ir pažangiu signalo apdorojimu, kad kompensuotų kintamą dalelių dydžio pasiskirstymą. Rinkitės modelius be judančių dalių, kad sumažintumėte nusidėvėjimą, o jutiklių galvutes – iš tokių medžiagų kaip dvipusis nerūdijantis plienas arba keramika.
Svarbiausios savybės:
- Greitas reagavimo laikas (pageidautina mažiau nei sekundė),
- Paprasta kalibravimo prieiga,
- Skaitmeninė integracija su gamyklos SCADA arba PLC sistemomis,
- Duomenų registravimas realiuoju laiku.
Pageidaujami skaitikliai gali būti montuojami įvairiomis kryptimis, pasižymi minimaliu slėgio kritimu ir yra atsparūs apnašoms. Dėl eksploatavimo ir reguliavimo saugos vis labiau pageidaujama naudoti nebranduolinius matavimo metodus, tokius kaip ultragarsiniai arba elektromagnetiniai tankio matuokliai.
Matavimo reikalavimai suspensijos klampumo vertinimui skrydžio metu
Srutų klampumo matavimasRealiuoju laiku atlikti klampumo matavimą yra sudėtinga dėl neniutoninio, nevienalyčio fosfatų suspensijų pobūdžio. Internetiniai klampumo matuokliai turi atlaikyti abrazyvines sąlygas ir užkirsti kelią nuosėdų susidarymui ar užsikimšimams. Rotaciniai arba vibraciniai linijiniai viskozimetrai, įrengti tiesiai vamzdyne, teikia tiesioginį grįžtamąjį ryšį apie klampumo pokyčius, keičiantis eksploatavimo sąlygoms.
Palyginti su neprisijungus veikiančiais metodais, kai mėginiai imami rankiniu būdu ir matuojami laboratoriniais reometrais, internetiniai klampumo matuokliai užtikrina nepertraukiamą stebėjimą ir padeda nuolat optimizuoti procesą. Ši galimybė yra gyvybiškai svarbi reguliuojant srauto greitį, cheminius priedus ir mechaninį maišymą, siekiant išlaikyti kontroliuojamą suspensijos transportavimą ir sumažinti užsikimšimus.
Geriausia srutų klampumo matavimo praktika reikalauja:
- Didelio atsparumo dilimui jutiklių medžiagos,
- Konstrukcija, kurioje vengiama negyvų zonų ar nusėdimo kamerų,
- Kalibravimo protokolai, atsižvelgiantys į kintantį kietųjų dalelių kiekį ir srauto režimus.
Tinkamų internetinių tankio ir klampos matuoklių bei tinkamo gamintojo pasirinkimas tiesiogiai veikia fosfato suspensijos savybių kontrolę, vamzdynų užsikimšimo mažinimą, suspensijos transportavimo optimizavimą ir nuoseklios produkto kokybės užtikrinimą viso vamzdyno eksploatavimo metu.
Fosfatų kasyba
*
Srutų tvarkymo procesų optimizavimo strategijos
Matavimo duomenų integravimas į procesų valdymą
Matavimo duomenų integravimas realiuoju laiku yra labai svarbus srutų tvarkymo sistemų optimizavimui.Internetiniai tankio matuokliaiirinternetiniai klampumo matuokliai— pavyzdžiui, „Lonnmeter“ siūlomi jutikliai — teikia nepertraukiamus, aukšto dažnio suspensijos tankio, klampumo ir dalelių dinamikos rodmenis tiesiai vamzdynų sistemose. Įmontuojant šiuos jutiklius proceso linijose, įrenginiai palaiko optimalią suspensijos sudėtį ir akimirksniu reaguoja į pokyčius.
Automatinės grįžtamojo ryšio kilpos jungia šiuos internetinius skaitiklius su procesų valdymo sistemomis. Kai aptinkamas nuokrypis, pavyzdžiui, padidėjęs suspensijos klampumas arba sumažėjęs tankis, rodantis per didelį praskiedimą, grįžtamojo ryšio kilpa automatiškai inicijuoja taisomuosius veiksmus. Tai gali būti vandens ar kietųjų medžiagų kiekio reguliavimas, maišymo didinimas arba cheminių medžiagų dozavimo keitimas. Toks metodas sumažina rankinio mėginių ėmimo ir periodinių laboratorinių tyrimų, kurių metu dažnai nepastebimi greiti proceso svyravimai, priklausomybę.
Internetiniai skaitikliai apsaugo nuo vamzdynų užsikimšimo ir nusėdimo rizikos, nes leidžia atlikti dinaminius reguliavimus. Pavyzdžiui, labai svarbu palaikyti minimalų suspensijos greitį; jutikliai gali signalizuoti siurbliams padidinti srautą, jei greitis nukrenta žemiau slenksčių, dėl kurių kyla nusėdimo rizika. Didelio masto fosfatų suspensijos transportavimo metu patvirtinti skaičiavimo modeliai rodo, kad realaus laiko grįžtamasis ryšys, pagrįstas išmatuotais parametrais, tokiais kaip dalelių dydis ir suspensijos greitis, optimizuoja energijos naudojimą ir apsaugo nuo užsikimšimų. Šis duomenimis pagrįstas valdymas sumažina medžiagų nuostolius, apsaugo nuo vamzdynų uždarymo ir sumažina energijos suvartojimą, ypač didelio našumo aplinkoje, pavyzdžiui, fosfatų perdirbimo įrenginiuose ir mineralų transportavimo vamzdynuose.
Geriausia srutų ruošimo ir tvarkymo praktika
Suspensijos koncentracijos, dalelių dispersijos ir stabilumo kontrolė pradedama jau paruošimo etape. Siekiant išlaikyti homogeniškumą ir išvengti per ankstyvo nusėdimo, geriausia pramonės praktika apima:
- Tikslus kietųjų dalelių dozavimas ir dispergavimas naudojant tūrinius arba gravimetrinius tiektuvus kartu su pradiniu didelio šlyties maišymu.
- Cheminių dispergentų arba nuosėdų slopinimo priemonių naudojimas. Nanotechnologijomis pagrįsti polimerų stabilizatoriai, tokie kaip akrilamido-SiO₂ kopolimerai, pagerina dalelių suspensiją aukštoje temperatūroje ir ilgesnį veikimo laiką.
Nuolatinis maišymas yra labai svarbus – vertikalios talpyklos su ašinio srauto rotoriais, paremtos vidinėmis pertvaromis, užtikrina kruopštų maišymą ir sumažina negyvų zonų, kuriose dalelės galėtų nusėsti, kiekį. Maišymo greitis ir rotoriaus dydis parenkami atsižvelgiant į suspensijos klampumą ir dalelių dydžio pasiskirstymą; per didelis maišymas kelia perkaitimo riziką, todėl sistemos dažnai naudoja protarpinį švelnų maišymą laikymo metu.
Pramoninėse apsaugos nuo nusėdimo sistemose mechaninį maišymą galima papildyti cirkuliacinėmis kilpomis arba programuojamais recirkuliacijos grafikais. Siekiant ilgalaikio stabilumo, įrenginiuose gali būti įdiegta sterinė arba elektrostatinė stabilizacija, naudojant polimerus arba paviršinio aktyvumo medžiagas, kad būtų sukurti barjerai aplink daleles. Tai sumažina agregaciją ir pagerina srauto charakteristikas, padidindama tiek vamzdynų transportavimo efektyvumą, tiek gatavo produkto konsistenciją.
Suspenduotų dalelių dydžio matavimas internetiniais prietaisais užtikrina dalelių dydžio pasiskirstymo kontrolę – tai labai svarbu kontroliuojant klampumą, dilimą ir nusėdimo riziką. Internetiniai rodmenys padeda reguliuoti mišinį, kad suspenduotos dalelės išliktų judėdamos ir išvengtų tiek mikronusėsdinimo, tiek vamzdynų užsikimšimų.
Pavyzdys: Fosfatų suspensijos transportavimo srityje nuolatinio maišymo, tikslinių cheminių priedų ir stebėjimo realiuoju laiku integravimas smarkiai sumažino nusėdimo atvejų skaičių ir vamzdynų energijos nuostolius, tuo pačiu užtikrinant norimas suspensijos savybes nuo gamyklos iki eksporto terminalo.
Dėmesys šioms strategijoms – realaus laiko matavimo, automatinio grįžtamojo ryšio, tikslaus maišymo ir stabilizavimo derinimui – tiesiogiai padidina srutų srauto efektyvumą, sušvelnina pramoninių srutų transportavimo iššūkius ir apsaugo nuo proceso sutrikimų.
Išvada
Optimizuotas fosfato suspensijos tvarkymas yra labai svarbus sėkmingiems desulfuravimo ir defosforizacijos procesams, taip pat efektyviam transportavimui vamzdynais. Sudėtingas ryšys tarp suspensijos fizikinių savybių, tokių kaip klampumas, dalelių dydžio pasiskirstymas ir reologinės savybės, ir proceso efektyvumo reiškia, kad net maži nukrypimai gali smarkiai paveikti priemaišų šalinimo greitį ir medžiagų srautą. Pavyzdžiui, didesnis suspensijos klampumas dėl smulkių dalelių dydžio arba padidėjusios kietųjų dalelių koncentracijos gali sumažinti SO₂ arba fosforo ekstrakcijos efektyvumą, nes trukdo reagentų sąveikai ir masės perdavimui, taip pat padidina vamzdynų užsikimšimo ir nusėdimo problemų tikimybę.
Dažnai užduodami klausimai (DUK)
Koks dalelių dydžio vaidmuo fosfatų suspensijos transportavime?
Dalelių dydis yra pagrindinis fosfato suspensijos savybių kontrolės veiksnys transportuojant vamzdynais. Smulkesnės dalelės padeda sukurti stabilesnes suspensijas, sumažina nusėdimo riziką ir palaiko nuolatinį srautą. Tačiau dalelėms tampant smulkesnėms, padidėja suspensijos klampumas; dėl to gali padidėti energijos poreikis pumpavimui ir užsikimšimų rizika.
Didesnės dalelės paprastai lemia greitesnį nusėdimą ir didesnius trinties nuostolius, todėl padidėja vamzdynų užsikimšimo ir per didelio susidėvėjimo tikimybė. Optimizuotas dalelių dydžio pasiskirstymas (PSD), dažnai pasiekiamas sumaišant smulkias ir stambias frakcijas, pasiekia pusiausvyrą sumažindamas klampumą ir takumo ribą. Tai sumažina vamzdynų energijos poreikį ir užsikimšimų riziką, tuo pačiu padedant ilgiau išlaikyti kietąsias medžiagas suspensijoje, o tai yra labai svarbu norint efektyviai tekėti suspensiją vamzdynuose ir optimizuoti bendrą suspensijos transportavimą.
Kruopštus suspenduotų dalelių dydžio matavimas ir kontrolė, dažnai naudojant internetines arba tiesiogiai prijungtas technologijas, užtikrina nuoseklesnį veikimą ir patikimesnį transportavimo vamzdynais efektyvumą. Modeliavimo tyrimai ir laboratoriniai bandymai patvirtina: PSD palaikymas tiksliniuose diapazonuose padeda išvengti eksploatavimo problemų ir leidžia valdyti išlaidas.
Kaip internetiniai skysčio tankio matuokliai prisideda prie vamzdynų efektyvumo?
Internetiniai skysčio tankio matuokliai, tokie kaip sukurti „Lonnmeter“, užtikrina nuolatinius tankio matavimus tiesiai vamzdyne. Šie realaus laiko rodmenys leidžia operatoriams greitai reguliuoti srautą, kietųjų dalelių kiekį arba vandens dozavimą, kad būtų palaikomos optimalios srutų transportavimo sąlygos.
Laiku atliekami koregavimai, paremti tiksliais tankio duomenimis, sumažina vamzdynų nusėdimo riziką, padeda pasiekti tikslines koncentracijas ir išvengti nereikalingo susidėvėjimo ar užsikimšimų. Nuolatinis stebėjimas naudojant patikimą internetinį skysčio tankio matuoklį leidžia tiksliai sureguliuoti procesą, o tai sumažina neplanuotą techninę priežiūrą ir energijos suvartojimą bei maksimaliai padidina suspensijos srauto efektyvumą vamzdynuose. Neinvaziniai jutikliai, ypač tie, kurie naudoja ultragarsinius arba akselerometro principus, užtikrina patikimą ilgalaikį veikimą net ir sudėtingose, abrazyvinėse fosfato suspensijos naudojimo srityse.
Kokie veiksniai gali lemti vamzdynų užsikimšimą transportuojant fosfatų suspensiją?
Vamzdynų užsikimšimą lemia keli kintamieji:
- Per didelis srutos klampumas, kuris trukdo tekėti.
- Netinkamas dalelių dydžio pasiskirstymas, dėl kurio dalelės greitai nusėda.
- Nepakankamas greitis, dėl kurio kietosios medžiagos kaupiasi ir sutankėja.
- Nepakankamas maišymas arba sujudinimas, dėl kurio iš suspensijos iškrenta tankesnės dalelės.
Norint sumažinti užsikimšimą arba jo išvengti, labai svarbu stebėti sistemą realiuoju laiku kartu su proaktyvia suspensijos greičio, klampumo ir dalelių dydžio pasiskirstymo kontrole. Pažangūs įrankiai ir metodai, pavyzdžiui, internetinio skysčio tankio matuoklio naudojimas realiuoju laiku ir automatizuotas proceso reguliavimas, gali smarkiai sumažinti su užsikimšimais susijusias prastovas ir priežiūros išlaidas.
Kaip suspensijos klampumo matavimas padeda išvengti nusėdimo?
Nuolatinis suspensijos klampumo matavimas suteikia tiesioginį grįžtamąjį ryšį apie suspensijos tekėjimo elgseną. Didelė klampa gali rodyti per didelį kietųjų dalelių kiekį arba nepakankamai optimalų maišymą, o tai padidina nusėdimo riziką. Maža klampa gali rodyti per didelį praskiedimą, dėl kurio sumažėja efektyvumas.
Geriausi internetiniai klampumo matuokliai srutoms matuoti siūlo nuolatinius rodmenis proceso metu, todėl operatoriai gali nedelsdami įsikišti – reguliuoti kietųjų dalelių kiekį, maišymo greitį arba vandens įpylimą. Tinkamo klampumo palaikymas užtikrina, kad srutos išliktų pumpuojamos ir sumažintų kietųjų dalelių ir skysčio atsiskyrimą. Tai labai svarbu norint išvengti nusėdimo ir pasiekti suspenduotų dalelių dydžio kontrolės modelius, atitinkančius veiklos tikslus.
Į ką reikėtų atkreipti dėmesį renkantis internetinius tankio matuoklių gamintojus, skirtus fosfato suspensijos naudojimui?
Fosfatų suspensijai labai svarbus matuoklio patikimumas ir tvirtumas. Vertinant internetinių tankio matuoklių gamintojus, pirmenybė turėtų būti teikiama:
- Dilimui atsparūs jutikliai: fosfatų suspensija yra agresyvi; skaitikliai turi atlaikyti ilgalaikį poveikį.
- Tvirta konstrukcija: prietaisai turi būti pritaikyti dirbti su kietųjų dalelių kiekiu, dideliu srautu ir dažnai korozine aplinka.
- Matavimo technologija: Dėl saugumo ir priežiūros priežasčių pirmenybė teikiama neinvaziniams, nebranduoliniams metodams (ultragarsiniams, pagrįstiems akselerometru).
- Patikimas palaikymas: patikimas kalibravimas ir greita techninė pagalba yra gyvybiškai svarbūs, ypač tose įstaigose, kuriose prastovos yra brangios.
- Patirtis: Rinkitės tiekėjus, kurie įrodė savo efektyvumą abrazyvinių srutų srityje, pavyzdžiui, „Lonnmeter“, kuri specializuojasi pramoninėje aplinkoje, kurioje naudojamos suspenduotos kietosios medžiagos, ir teikia išsamias srutų panaudojimo paslaugas.
Kodėl desulfuravimas ir defosforinimas yra svarbūs fosfatų suspensijų apdorojime?
Desierinimas ir defosforinimas yra labai svarbūs fosfatų suspensijų apdorojimo procesai. Jų metu pašalinami sieros ir fosforo junginių perteklius, kurie gali pakenkti galutinio produkto kokybei arba sukelti pavojų aplinkai.
Efektyvus sieros ir fosfatų šalinimas užtikrina, kad gautas produktas atitiktų trąšų ar kitų pramoninių reikmių kokybės specifikacijas ir aplinkosaugos reikalavimus. Tai padeda sumažinti koroziją, užsiteršimą ir nuotekų srautų poveikį aplinkai. Šių priemaišų kontrolė yra neatsiejama tiek veiklos tvarumo, tiek reguliavimo patvirtinimo fosfatų kasyboje ir chemijos gamyboje dalis.
Įrašo laikas: 2025 m. lapkričio 28 d.
