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關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)采集;組態(tài);web
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.01.116
0 前言
在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日新月異的今天,遠程監(jiān)控成為目前生產(chǎn)單位中不可或缺的手段,監(jiān)控人員不僅可以坐在中控室里對設(shè)備進行監(jiān)控,而且可以隨時隨地通過網(wǎng)絡(luò)進行遠程監(jiān)控。Wonderware公司推出的系列軟件支持網(wǎng)絡(luò)訪問,而且能夠比較容易地開發(fā)出良好的監(jiān)控畫面,網(wǎng)絡(luò)配置簡單。
陶瓷過濾機工作原理與傳統(tǒng)的過濾機工作原理接近,利用抽取陶瓷板內(nèi)腔真空產(chǎn)生與外部的壓差,使料槽內(nèi)懸浮的物料在負壓的作用下吸附在陶瓷板上,固體物料因不能通過微孔陶瓷便被截留在陶瓷板表面,而染色體因真空壓差及微孔陶瓷板的毛細作用則順利通過,從而達到了固液分離的目的。陶瓷過濾機整個控制系統(tǒng)采用PLC模塊和觸摸顯示屏組成,它們負責(zé)控制系統(tǒng)下層(電動機、氣動閥、各種傳感器、各種儀表)的數(shù)據(jù)采集和控制,完成設(shè)備狀態(tài)、工藝參數(shù)的顯示和設(shè)置,以及在手動狀態(tài)下對設(shè)備的控制。雖然目前很多陶瓷過濾機雖然自動化程度高,但是多數(shù)還是處于本地的控制,許多運行參數(shù)只能是本地顯示,雖然工作人員在固定的時間內(nèi)進行記錄,但是如果要對設(shè)備提高工作效率、進行事故分析、節(jié)能分析以及數(shù)據(jù)挖掘等這些記錄是往往不夠的,因為數(shù)據(jù)記錄的時間還是相隔太長,對所記錄的歷史數(shù)據(jù)不能進行有效的分析,并且效率也不高,人工抄完數(shù)據(jù),需要錄入微機,然后還要導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫里面工作很繁瑣,并且還不能保障數(shù)據(jù)的真實有效。并且,如果陶瓷過濾機的數(shù)量增多,工作人員勞動強度加大,職守難度也相應(yīng)地增加,故障率也就隨之增加。如果能夠遠程監(jiān)控,所有的設(shè)備運行狀態(tài)和參數(shù)在微機上都可以一目了然的顯示在微機上,這樣可以有效的提高工作效率和降低設(shè)備的故障率。
2 監(jiān)控要求
采集陶瓷過濾機的相關(guān)參數(shù),分析采集的數(shù)據(jù),對此做出正確的判斷,保障陶瓷過濾機高效率、穩(wěn)定的運行。
2.1 需采集的參數(shù)
陶瓷過濾機運行參數(shù),氣源壓力;擠壓閥調(diào)整氣壓;其他閥調(diào)整氣壓等其他參數(shù)、電源合閘信號,相關(guān)部件遠程/本地信號;相關(guān)模擬量調(diào)節(jié)信號,自動/手動、運行/暫停、氣源壓力;擠壓閥調(diào)整氣壓、其他閥調(diào)整氣壓,真空度、液位,閥門開關(guān)狀態(tài)。
2.2 基于組態(tài)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
基于組態(tài)的陶瓷過濾機遠程監(jiān)控系統(tǒng)可以采用如圖1所示的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
在圖1示的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中,PLC與陶瓷過濾機的儀表、傳感器、閥門等設(shè)備相連接,完成對陶瓷過濾機相關(guān)數(shù)據(jù)的監(jiān)測。實時數(shù)據(jù)服務(wù)器集設(shè)備數(shù)據(jù)采集,報警服務(wù)器、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器功能于一身,負責(zé)報警信息的驗證和記錄,歷史數(shù)據(jù)的記錄和歸檔。上位機可以瀏覽服務(wù)器的實時數(shù)據(jù),查看設(shè)備的報警信息,查詢設(shè)備的歷史記錄。在此,上位機其實還充當服務(wù)器,因為組態(tài)服務(wù)器系統(tǒng)處理遠程IE端的訪問請求,無需額外的服務(wù)器。遠程監(jiān)控終端通過網(wǎng)絡(luò)能夠在任何地方對陶瓷過濾機進行遠程監(jiān)控。
3 系統(tǒng)設(shè)計
處于系統(tǒng)穩(wěn)定性的考慮及多年積累的經(jīng)驗,我們以Wonderare公司的軟件,對系統(tǒng)進行設(shè)計。
3.1 PLC的通信連接
我們在陶瓷過濾機的PLC中加裝通信模塊,并對其進行相應(yīng)的設(shè)置,通過交換機連接,使之先實現(xiàn)與計算機之間的物理連接,然后用Wonderware公司的DA sever內(nèi)嵌各種PLC驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)相互之間的訪問。
3.2 實時數(shù)據(jù)庫
綜合考慮陶瓷過濾機的數(shù)據(jù)規(guī)模和操作站的數(shù)量,系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫選用InSQL數(shù)據(jù)庫.該數(shù)據(jù)庫性能穩(wěn)定,適用于實際數(shù)據(jù)量的需求。
3.3 組態(tài)軟件
WonderWare公司的Intouch作為工業(yè)控制組態(tài)軟件,提供了組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境。在組態(tài)環(huán)境下定制系統(tǒng),進行數(shù)據(jù)庫組態(tài),畫面組態(tài),定義系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和控制任務(wù)。在運行環(huán)境中實施這些任務(wù),并將數(shù)據(jù)實時傳輸給本站的其它任務(wù)和網(wǎng)上其它工作站。
3.4 監(jiān)控管理中心功能
(1)簡潔、清晰的主畫面,可以將所有的陶瓷過濾機運行狀態(tài)及相關(guān)參數(shù)清晰、全面、真實的顯示在屏幕上,并隨實際生產(chǎn)狀況保持一致。(2)實時數(shù)據(jù)采集。系統(tǒng)通過DA Sever和InSQL將數(shù)據(jù)采集上來并進行數(shù)據(jù)分析、處理和顯示報告;(3)準確事故報警。當設(shè)備運行中,某參數(shù)顯示不正常,某設(shè)備故障等,能夠準確、及時地反映;(4)作業(yè)率的分析。對設(shè)備運行最佳狀態(tài)的所有數(shù)據(jù)進行記錄,有助對工藝的改進;(5) 事故追憶。通過對數(shù)據(jù)庫里歸檔的數(shù)據(jù)分析,當事故發(fā)生后,做到有據(jù)可查,一種有效的考核手段。
3.5 Web
我們利用Wonderware公司的SuiteVoyager 2.0,來完成此項WEB功能的設(shè)計。SuiteVoyager 的結(jié)構(gòu)十分簡單而且很容易配置,不需要配置者具有網(wǎng)站設(shè)計或者結(jié)構(gòu)工具方面的知識。在上位機做的所有陶瓷過濾機監(jiān)控的InTouch 圖形 窗口轉(zhuǎn)變?yōu)閄ML 格式可以允許窗口大小自動調(diào)整。
4 結(jié)束語
維生素B12發(fā)酵液過濾方式
維生素B12又稱鈷胺素(cobalamin),是一類含有鈷的咕啉類化合物總稱。它是人體組織代謝過程中所必需的維生素,參與人體內(nèi)甲基轉(zhuǎn)換及葉酸代謝,促進神經(jīng)髓鞘中脂蛋白的形成等。
1實驗背景
目前維生素B12生產(chǎn)工藝采取的是:生物發(fā)酵,發(fā)酵液經(jīng)過酸化、高溫水解釋放后過濾分離,濾液經(jīng)過大孔樹脂吸附除去有機雜質(zhì),解析液加氰轉(zhuǎn)化,再經(jīng)過離子交換樹脂吸附除去無機鹽離子后結(jié)晶獲得成品。
而維生素B12發(fā)酵液具有粘度大、雜質(zhì)多等特點。過濾分離過程關(guān)系到整個生產(chǎn)過程的效率以及成品質(zhì)量。除去物料狀態(tài),絮凝劑等影響因素外,過濾方式的選擇尤為重要。目前生產(chǎn)工藝中主要采用的過濾方式有板框壓濾、超濾膜過濾和陶瓷膜過濾等。本文從設(shè)備處理效率、能耗、濾液性質(zhì)等方面對這幾種過濾方式進行了對比分析。
2實驗方法
實驗中分別使用板框壓濾機(過濾面積0.6);板式超濾膜過濾機(過濾面積0.6,膜孔徑50000分子量);陶瓷膜過濾機(過濾面積0.38,膜孔徑50納米),以及與其匹配的給料離心泵,過濾進料壓力均調(diào)整為0.4MP。
發(fā)酵液經(jīng)水解釋放,用1%的聚合氯化鋁進行絮凝后,分別用以上三種設(shè)備過濾,再使用1.5倍進料量的無鹽水頂洗。通過計量給料量、濾液體積、過濾時間以及測定進料和濾液中維生素B12的濃度計算三種設(shè)備過濾過程的物料收率、過濾速率和能耗,以反映該種設(shè)備的過濾效率。
為檢測過濾分離效果,分別測定三種濾液的消光度值,氨氮含量和COD值來表征其濾液中蛋白以及色素等大分子雜質(zhì)的含量。測定消光度時為避免高濃度溶液中的光散射,獲得較準確的值,分別將濾液稀釋50倍。
3實驗結(jié)果及分析
3.1通過實驗記錄數(shù)據(jù)計算得出三種設(shè)備過濾過程的物料收率、過濾速率及能耗,實驗結(jié)果見表1。由表1兩組實驗數(shù)據(jù)可看出,實驗過程中板框壓濾和板式超濾膜過濾的濾速較高,而板框壓濾的能耗和物料收率明顯優(yōu)于其他兩種過濾方式。
3.2通過分別對所收集濾液的COD值,氨氮含量,和消光度的檢測來表征該過濾方式的過濾分離效果,實驗結(jié)果見表2。
由表2實驗數(shù)據(jù)可看出,通過板框壓濾機和板式超濾膜所過濾出的濾液,COD值、氨氮含量和消光度明顯低于陶瓷膜過濾機所過濾的濾液,即濾液中大分子雜質(zhì)含量更低,過濾分離效果較好。
4結(jié)論
通過實驗對比,證明維生素B12發(fā)酵液過濾處理過程中,使用板框壓濾機,具有能耗低、濾速快、收率高、過濾分離效果好等優(yōu)勢。同時板框壓濾所產(chǎn)生的固體濾餅與其他兩種方式的液態(tài)濾渣相比更易處理。綜合考慮得出:板框壓濾更適用于維生素B12發(fā)酵液的過濾分離過程。
參考文獻:
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關(guān)鍵詞:選礦企業(yè);現(xiàn)狀;改進
Abstract: In view of the problems existing in some of the ore dressing enterprise in Baoding City, some of the suggestions for improvement will be proposed in the paper.
Key words: ore dressing enterprise; current situation; improvement
中圖分類號:C29 文獻標識碼:A 文章編號:2095-2104(2012)
我市的選礦廠以鐵選廠居多。鐵選廠的選礦方法為磁選?;竟に嚵鞒虨椋浩扑椤Y分——磨礦——分級——磁選——鐵精粉和尾礦。目前我市的鐵選廠普遍特點是規(guī)模較小,原礦品位較低,工藝流程比較簡單。由于鋼鐵工業(yè)對鐵精礦的新要求等給選礦企業(yè)提出了新的挑戰(zhàn),我市冶金礦山選礦技術(shù)還有待于進一步向前發(fā)展。
目前存在的主要問題:
在冶金礦山發(fā)展過程中還存在著許多突出問題。如: 資源保障程度低, 損失浪費嚴重。最近幾年鐵礦價格上漲, 出現(xiàn)開發(fā)秩序混亂, 資源富集區(qū)小礦遍地開花, 急功近利, 造成資源損失浪費嚴重。一些大型礦區(qū)被肢解分割, 大型礦山企業(yè)和資源枯竭礦山后備資源缺乏。 開發(fā)利用結(jié)構(gòu)不合理, 產(chǎn)業(yè)集中度低。全市各類鐵礦山規(guī)模以上礦山企業(yè)僅占全部礦山總數(shù)的 23.5%, 缺乏一批對鐵礦供需平衡和市場穩(wěn)定具有一定調(diào)節(jié)能力的特大型礦山企業(yè), 行業(yè)內(nèi)出現(xiàn)無序競爭現(xiàn)象。 生態(tài)破壞嚴重, 環(huán)境治理滯后。礦山廢石尾礦大面積堆置、廢氣粉塵大量排放、礦區(qū)水均衡遭受到破壞、采礦誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害等造成水土流失, 植被破壞, 土地沙漠化, 影響礦區(qū)地形地貌。特別是近年來對低品位礦的大范圍利用, 給環(huán)境和地貌的傷害是空前的。 一些小型礦山, 尾礦庫、排土場沒有達到安全環(huán)保的要求, 部分小礦山廢石、尾礦亂排亂流, 應(yīng)引起高度重視。 快速發(fā)展的背后潛伏經(jīng)營風(fēng)險: 近幾年鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展, 拉動了鐵礦資源的需求, 價格大幅上漲, 采選投資連續(xù)高速增長。在鐵礦石價格高位運行下引發(fā)的擴產(chǎn)投資項目, 大多數(shù)開發(fā)難度大、產(chǎn)品質(zhì)量差、生產(chǎn)成本高, 面臨著國內(nèi)鋼鐵增速放緩、國際礦石產(chǎn)能迅速釋放和國際礦石價格下滑的嚴峻挑戰(zhàn)。 還有科技水平偏低, 生產(chǎn)技術(shù)和裝備依然落后: 行業(yè)整體改革的力度沒有到位。 隨著國民經(jīng)濟和鋼鐵工業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展, 資源需求總量不斷增加, 資源、環(huán)境、人才短缺的壓力進一步加大。按照科學(xué)發(fā)展觀的要求, 科學(xué)地制定冶金礦山發(fā)展戰(zhàn)略, 促進產(chǎn)業(yè)在新時期取得新的發(fā)展, 是擺在我們面前的一項現(xiàn)實而具有深遠影響的重要任務(wù)。 二、 對我市選礦企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的幾點建議
(一)實施以“解決影響行業(yè)發(fā)展的重大關(guān)鍵技術(shù), 依靠科技進步改造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)”為目標的科技發(fā)展戰(zhàn)略 加大科技投入, 推進技術(shù)創(chuàng)新。重點對資源勘查、復(fù)雜難采難選礦、高效節(jié)能采 選裝備、資源綜合利用、環(huán)境保護、礦山信息化、自動化和管理科學(xué)等領(lǐng)域的共性技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù), 組織科技攻關(guān), 培植具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù), 提高冶金礦山的整體技術(shù)水平。 建立以企業(yè)為主體, 以市場為導(dǎo)向, 產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系和以信息、咨詢、技術(shù)服務(wù)為內(nèi)容的科技服務(wù)體系, 鼓勵支持大專院校和科研機構(gòu)同礦山企業(yè)合作, 促進知識、科技成果的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用。積極開展群眾性技術(shù)革新活動, 推動企業(yè)發(fā)展。 積極推廣高新技術(shù)和先進適用技術(shù), 建設(shè)和改造一批高效節(jié)能環(huán)保的大型現(xiàn)代化礦山大力推廣先進適用的節(jié)能技術(shù)、節(jié)能材料和裝備, 促進節(jié)能降耗;重視生態(tài)“友好型”適用技術(shù)和資源循環(huán)利用技術(shù)的開發(fā)和推廣應(yīng)用。因地制宜地制定鼓勵性、限制性、禁止性采選方式和采選技術(shù)名錄, 采取有力措施淘汰一批落后的采選加工工藝、選礦技術(shù)及選礦設(shè)備。 創(chuàng)新人才工作機制, 改善人才發(fā)展環(huán)境, 建立人才匯集機制, 多種形式引進優(yōu)秀人才, 鼓勵和支持大中專畢業(yè)生到礦山工作, 提高科技人員的比重; 建立和發(fā)展面向全體職工的教育和培訓(xùn)體系, 推行關(guān)鍵崗位持證上崗制度, 提高技術(shù)工人的整體素質(zhì): 創(chuàng)建學(xué)習(xí)型企業(yè)和學(xué)習(xí)型行業(yè), 不斷提高生產(chǎn)力水平。
1、在選礦工藝方面進行改進
目前我市選礦廠處理的鐵礦石類型以磁鐵礦為主,是當前國內(nèi)
鐵礦選礦廠最主要的入選礦石類型。近年來出現(xiàn)的比較成功的新工藝具有代表性的主要有:“階段磨礦﹑弱磁選―反浮選工藝”,“全磁選選別工藝”,“超細碎―濕式磁選拋尾工藝”。
2、在選礦設(shè)備方面及時更新
關(guān)鍵字:鐵礦山;選礦技術(shù);選礦技術(shù)發(fā)展方向
中圖分類號:TF521文獻標識碼: A
2007年的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,我國鐵礦資源儲量為613.35億噸,鐵礦累積查明資源儲量為684.46億噸。其中基礎(chǔ)儲量為223.64億噸,資源量389.71億噸。我國現(xiàn)查明的鐵礦山多位貧礦,富鐵礦石查明資源儲量為10.02億噸,占我國鐵礦石儲量的比重很小,只有1.6%,且礦石類型復(fù)雜,多金屬共生礦,氧化礦等等種類很多,成分復(fù)雜,礦石品味低,所以幾乎開采出來的所有的鐵礦石都要經(jīng)過遴選處理,以提高礦石的原材料品味和可冶煉礦石含量,提高產(chǎn)能和防止資源的不必要浪費,這對我國來說至關(guān)重要。特別是進入21世紀以來,隨著來自澳大利亞和巴西的優(yōu)質(zhì)鐵礦石涌入國內(nèi)市場,對我國的鐵礦石行業(yè)造成了很大的沖擊,在這種形式下,我國的鐵礦山要想獲得發(fā)展,只有加強自身的技術(shù)改造,結(jié)合自身實際情況,從選礦技術(shù)和選礦設(shè)備上謀求突破,加強與各大高校,科研機構(gòu)的合作,加強新技術(shù)在實際生產(chǎn)中應(yīng)用。事實表明,經(jīng)過這么多年我國科研工作者和選礦工作者的努力,敢于開拓,敢于創(chuàng)新,積極探索,我國的一批科研成果擠入世界先進水平,大大的提高了工業(yè)生產(chǎn)力,為我國的現(xiàn)代化建設(shè)做出了重大貢獻。
一、選礦工藝的發(fā)展
我國鐵礦石出產(chǎn)主要以赤鐵礦和磁鐵礦為主,國內(nèi)選礦技術(shù)的方向也主要這兩種鐵礦石。
1赤鐵礦的選礦工藝的發(fā)展
我國的赤鐵礦的儲量很大,主要分布在遼寧、河北、內(nèi)蒙古、湖北、山西等地,我國的赤鐵礦石具有細粒和微細粒嵌布的浸染狀結(jié)構(gòu),主要含赤鐵礦和石英礦- 磁鐵礦石中赤鐵礦和磁鐵礦的比例變化很大,按其比例可分為矽卡巖型 (如幫格礦石) 和鏡鐵礦型 (如卡羅爾礦石)。經(jīng)過多年的開采,國內(nèi)易選的磁鐵礦儲量相對不足,而相關(guān)的赤鐵礦山經(jīng)過多年的開采,也進入了深層開采段,采礦成本逐年升高。但近年來,經(jīng)過我國選礦工作者的不屑努力,我國從選礦工藝到選礦設(shè)備、選礦藥劑都有了重大突破,達到國際同類的先進水平。
赤鐵礦石的選礦??刹捎孟吹V、重選、浮選、磁選和焙燒磁選法,或用浮選和電選作為精選作業(yè),按不同礦石性質(zhì), 組成不同形式的選礦工藝流程。對粗?;驂K狀礦石混入貧化物料時,多用重懸浮液選礦。有些選礦廠對粒狀礦石采用跳汰選礦,對于中細粒礦石用螺旋選礦機進行重選,或用強磁選機進行磁選。現(xiàn)在多采用磁選――重選流程、磁選――浮選流程或重選――磁選――浮選流程。有的選廠先用重選方法回收赤鐵礦。再從重選尾礦中用磁選方法回收磁鐵礦;也有用浮選法和用電選法進行精選,或在最后一段選別前用細篩處理。磁選――重選流程先用弱磁場篩選出磁鐵礦,而后用重選法從磁選尾礦中回收赤鐵礦;而磁選――浮選流程則以浮選作為分選赤鐵精礦的主要過程,用重選法回收粗粒赤鐵礦和磁鐵礦,用磁選法回收細粒磁鐵礦。對于致密結(jié)晶的赤-磁鐵石英巖,重選法廣泛地用于選別粗粒嵌布礦石,強磁選或浮選用于選別細粒礦石。對于黏土質(zhì)赤-磁鐵礦石,主要用洗礦或干式磁選。對于微細粒嵌布的石英鐵質(zhì)巖用浮選法或焙燒磁選法來處理。美國 選礦廠用選擇性絮凝、陽離子反浮選處理細磨到80% - 0.025mm的礦石。鞍山燒結(jié)總廠和齊大山選礦廠曾用豎爐。
2磁鐵礦選礦工藝的進展
我國鐵礦資源豐富,但礦石類型又以磁鐵礦為主,它是我國選礦廠最主要的選礦類型。按照成分的不同,選礦方法也不同,成熟的方法主要有:對于沉積變質(zhì)型礦石,該種礦石成分簡單,常采用弱磁選方法。對于大中型磁選廠,當磨礦顆粒大于0.2毫米時,常采用一段磁選;小于0.2毫米時,采用二段研磨磁選。若粗磨階段就能分出合格尾礦,則采用階段磨礦磁選。通過磁選法選出來的精礦,為了提高品味,可將磁鐵礦精礦用反浮選或者擊震細篩等方法處理。
對于含有多金屬的磁鐵礦石,礦石中呈粒狀分布,常常伴生蓼鐵、鈷黃鐵礦或黃銅礦以及磷灰石等。對于這類礦石一般采用弱磁選與浮選聯(lián)合流程。也就是用弱磁選回收鐵,浮選回收硫化物等。綜合來看就是階段研磨、弱磁選-反浮選工藝,全磁選工藝,超細碎-濕式磁選拋尾工藝三種方法。
二、選礦設(shè)備的進展
我國的選礦設(shè)備,經(jīng)過自身幾十年的努力和從國外引進先進設(shè)備。這些年在各個方面都取得了長足進步。
1破碎設(shè)備
破碎設(shè)備的主要進展表現(xiàn)在研制應(yīng)用新型外動顎勻擺鄂式破碎機、雙腔鄂式破碎機、雙腔回轉(zhuǎn)式破碎機、沖擊顎式破碎機等破碎設(shè)備上,但這些破碎設(shè)備與國外同類產(chǎn)品相比還有一定差距。
2研磨設(shè)備
研磨設(shè)備的主要進展表現(xiàn)在節(jié)能減排和研磨襯板兩個方面。研磨設(shè)備的節(jié)能減排主要體現(xiàn)在研磨設(shè)備的規(guī)格和性能的提升上以及通過合理的優(yōu)化工藝流程,簡化不要的設(shè)施和步驟,降低能耗。研磨襯板的則經(jīng)歷了從金屬襯板到非金屬襯板的過度,在發(fā)展到磁性襯板?,F(xiàn)行的磁性襯板具有磨機負荷小,噪音底等特點,以成功應(yīng)用在大中型選礦廠內(nèi),對改善工人工作環(huán)境和工廠周邊環(huán)境做出了很大貢獻。
3細粒篩選分級設(shè)備
目前,我國的細粒篩選分級設(shè)備已經(jīng)達到國際先進水平。MVS高頻震網(wǎng)篩在我國各大選礦廠的生產(chǎn)設(shè)備中得到推廣。生產(chǎn)實踐表明,該設(shè)備相比于傳統(tǒng)的尼龍細篩,效率提高了50%左右。提高了生產(chǎn)效率,節(jié)約能耗。而且,還可以提高精鐵礦品味。該設(shè)備具有能耗低,噪音小,處理能力強,篩面利用率高,篩網(wǎng)使用壽命長等特點,表現(xiàn)出強大的生命力。
4磁選設(shè)備
我國磁選設(shè)備發(fā)展很快,從電磁到永磁,從弱磁到強磁,從干式到濕式等都取得了很大進步,這得益于我國長久以來的技術(shù)積累。目前國內(nèi)研發(fā)出的主要磁選設(shè)備有:濕式弱磁選設(shè)備、強磁選設(shè)備、中磁場永磁筒式磁選機、永磁大塊礦石干式磁選機等,這些設(shè)備的出現(xiàn),為我國選礦事業(yè)的發(fā)展做出了重大貢獻,并為我國培養(yǎng)出了一大批相關(guān)專項人才,為以后的技術(shù)進步打下了堅實的基礎(chǔ)。
5磁-重選設(shè)備
目前磁-重選設(shè)備的進步主要體現(xiàn)在復(fù)合力選礦技術(shù)的進展,開發(fā)出了一批優(yōu)秀的設(shè)備,主要有:磁選柱、CSX系列磁場篩選機、底場強度自重介跳汰機、磁團聚重選機等,他們的特點都是采用復(fù)合力場。這些設(shè)備都在生產(chǎn)實際中得到了大規(guī)模應(yīng)用。
6浮選設(shè)備
浮選設(shè)備在選礦中應(yīng)用很廣泛。目前國內(nèi)應(yīng)用廣泛的浮選設(shè)備有自吸氣機械攪拌式、充氣攪拌式和充氣式三種,使用較多的包括CF系列浮選機、BF系列浮選機、XT系列浮選機等。比較新型的主要有XTB棒形浮選機、細粒順流浮選機等。另外,以前應(yīng)用于煤炭工業(yè)的浮選柱在鐵礦山浮選設(shè)備中得到應(yīng)用。
7過濾脫水設(shè)備
今年,新的過濾脫水設(shè)備主要有盤式真空過濾機、陶瓷過濾機、壓縮機等,尤其是陶瓷過濾機,它的工作基于毛細微孔的作用原理,采用微孔陶瓷作為過濾介質(zhì),利用微孔陶瓷大量狹小具有毛細作用原理設(shè)計的固液分離設(shè)備。工業(yè)生產(chǎn)實踐表明,使用陶瓷過濾機,極大的提高過濾脫水的效率。
結(jié)束語:
我國作為世界鐵礦石生產(chǎn)和消耗大國,對于鐵礦石生產(chǎn)工藝和設(shè)備必須要給予高度重視,特別是最近今年外來礦石對國內(nèi)礦石行業(yè)造成了很大沖擊,我們只有不斷的探索,不斷的創(chuàng)新,革新自己的生產(chǎn)工藝和技術(shù),為自身發(fā)展帶來活力,并不斷推動國內(nèi)鐵礦石行業(yè)的發(fā)展。
參考文獻 :
[1]肖春泉.永磁磁選技術(shù)的新進展[J].金屬礦山,1997(6)
關(guān)鍵詞:尾礦排放;分類;濕尾礦庫環(huán)境;效益分析;干排技術(shù)
1 引言
根據(jù)2012年8月16日對朝陽市建平縣的5家具有代表性的尾礦干排鐵礦企業(yè)進行走訪調(diào)查,尾礦干排較以往使用濕尾礦庫不僅能帶來一定的環(huán)境效益,還可以帶來很大的經(jīng)濟效益。
2 鐵礦企業(yè)選礦產(chǎn)生的尾礦排放方式的分類
目前,朝陽市鐵礦企業(yè)選取的方式有兩種,一種是傳統(tǒng)的濕尾礦庫,另一種是尾礦干排。傳統(tǒng)的濕尾礦庫是將尾礦泥漿不經(jīng)任何處理直接通過管道排入尾礦庫內(nèi),通過自然沉淀將尾礦庫上層的水循環(huán)利用,待尾礦庫達到要求的承受負荷,需要閉庫,然后做水土保持、植被恢復(fù)、土地復(fù)墾。
尾礦干排是將尾礦漿經(jīng)多級濃縮后,再經(jīng)脫水振動篩等脫水設(shè)備處理后,形成含水低、易沉淀的干尾礦渣,占利用場地堆存,然后運至固定地點填溝利用。
3 鐵礦企業(yè)傳統(tǒng)的濕尾礦庫環(huán)境效益分析
3.1 大氣環(huán)境影響
傳統(tǒng)的濕尾礦庫,在尾礦庫使用一段時間后,由于尾礦的堆積,將有越來越多的尾礦露于干灘上,因此將會產(chǎn)生揚塵。
3.2 生態(tài)環(huán)境影響
現(xiàn)鐵礦企業(yè)將尾礦漿通過管路直接排入尾礦庫貯存,排放量大、占地面積大,占有原有各種使用類型的土地,改變土地使用性質(zhì),造成水土流失、地表植被破壞,對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響。
3.3 水環(huán)境影響
尾礦庫溢流水部分外排及滲漏將對地表水和地下水產(chǎn)生危害。
3.4 土壤環(huán)境影響
重金屬離子等有害成分的滲濾造成的環(huán)境污染難以治理,干基尾礦風(fēng)沙揚塵也污染周邊土地及環(huán)境。
3.5 敏感目標影響
尾礦庫的安全隱患極大,如發(fā)生垮壩及泥石流,將對周圍居民和環(huán)境產(chǎn)生巨大影響。
4 鐵礦企業(yè)尾礦干排的優(yōu)點
(1)降低投資成本。由尾礦庫排放變?yōu)槎淹翀雠欧?,?jié)省了排水斜槽及砌石透水壩,從而節(jié)省了投資以及建設(shè)周期。
(2)增加安全性。由筑壩式排放改為堆土場排放,庫內(nèi)無存水,避免了泥石流、潰壩、漫壩、垮壩等事故的發(fā)生。
(3)排放方式多樣化,可回填露天采坑進行平整造田,實現(xiàn)環(huán)境保護,既可種田又可植樹造林,保護水土流失,變弊為利。
5 鐵礦企業(yè)尾礦干排的技術(shù)
尾礦干排主要是在選礦工藝末端增加尾礦漿濃縮系統(tǒng)和尾礦漿過濾系統(tǒng),最終實現(xiàn)尾礦干渣排放,廢水經(jīng)濃縮和過濾后全部回用于車間生產(chǎn)。該工藝是一項礦業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù),是選礦業(yè)發(fā)展的必然趨勢,可以使選礦廢水實現(xiàn)閉路循環(huán),能夠提高廢水循環(huán)利用率,節(jié)約地下水資源;可以使尾礦漿入庫變干渣入庫,能夠降低尾礦庫潰壩風(fēng)險;可以使?jié)裎驳V庫變干尾礦庫,有利于尾礦及時處置和利用。目前國內(nèi)常見的尾礦脫水干排設(shè)備工藝有以下幾種。
(1)濃密機+旋流器+帶式過濾機。該工藝設(shè)備組合系統(tǒng)可以連續(xù)生產(chǎn),適合于中粗粒級尾礦,常規(guī)產(chǎn)品含水率為15%~18%。
(2)濃密機+陶瓷過濾機。適用于中細粒級尾礦和精礦脫水,該工藝設(shè)備組合系統(tǒng)可以連續(xù)生產(chǎn),但對粗粒級礦漿的脫水有一定的困難。其優(yōu)點是脫水后水分較低,含水率可小于10%。缺點是設(shè)備投入高,陶瓷濾板易堵塞,特別是對于含細粒級和石英多的物料,清洗工藝復(fù)雜,要求嚴格,由于設(shè)備投入高的原因,該工藝設(shè)備組合系統(tǒng)一般用于精礦脫水。
(3)濃密機+箱式壓濾機或立式壓濾機。該工藝設(shè)備組合系統(tǒng)適用于中細粒級物料,在礦漿顆粒~0.037 mm 粒級占95%情況下仍可使用,產(chǎn)品水分15%~25%。但生產(chǎn)能力大些,水分低,常用于精礦脫水。
6 朝陽市鐵礦企業(yè)尾礦干排工藝經(jīng)濟技術(shù)分析
朝陽市的鐵礦企業(yè)一般采用的尾礦脫水干排設(shè)備為濃密機+旋流器+帶式過濾機。下面分析下兩個本次考察中兩個比較典型的尾礦干排鐵礦企業(yè)的經(jīng)濟技術(shù)情況。
建平縣鑫盛達礦業(yè)有限公司每天生產(chǎn)鐵粉300t,每小時用水量為80m3,污水回用于生產(chǎn)達80%,可節(jié)約用水1536t/d,年節(jié)約用水資金185萬元,年增加用電費用100萬元,干排的尾礦渣含水在10%~12%之間,尾礦渣中含有P元素,可以改善土壤用于填坑造地。購買整套尾礦脫水干排設(shè)備共花費700萬元人民幣,可節(jié)約尾礦庫資金1000萬元,企業(yè)一次性投入資金可節(jié)約300萬元,年運營節(jié)約資金85萬元。
建平縣盛德日新礦業(yè)有限公司每天生產(chǎn)鐵粉800t,每小時用水量為300m3,污水回用于生產(chǎn)達80%,可節(jié)約用水5760t/d,年節(jié)約用水資金694萬元,年增加用電費用250萬元,干排的尾礦渣含水10%~12%之間,尾礦渣可用于磚廠制磚。購買整套尾礦脫水干排設(shè)備共花費1000萬元人民幣,可節(jié)約尾礦庫資金1500萬元,企業(yè)一次性投入資金可節(jié)約500萬元,年運營節(jié)約資金444萬元。
7 鐵礦企業(yè)尾礦干排技術(shù)的應(yīng)用帶來的環(huán)境和經(jīng)濟效益
(1)效益大,投資少。采用尾礦干排充填采坑,節(jié)約固定資產(chǎn)投資,節(jié)省安全治理、生態(tài)環(huán)境治理資金和尾礦庫維護費用。但這種設(shè)備早期投資成本較高。
(2)尾砂脫水工藝采用的設(shè)備、技術(shù)、工藝具有創(chuàng)新性,為尾礦堆放及采空區(qū)的綜合治理開辟了嶄新的途徑。將尾砂濃縮脫水后,干式排放,不僅可以節(jié)省傳統(tǒng)尾礦庫的建設(shè)費用和常規(guī)維護費用,還可以使自流回水充分回用,而且還可以消除尾礦庫的安全隱患,節(jié)省占地面積。此外還可以減少安全隱患,對地貌恢復(fù)進行復(fù)墾,節(jié)省環(huán)境治理資金,有利于地質(zhì)環(huán)境保護,實現(xiàn)以廢置換。
(3)采用尾礦干排充填采空區(qū)技術(shù),在解決傳統(tǒng)濕尾礦庫排放尾砂造成的環(huán)境污染、占用大量的土地、存在的安全隱患等方面,具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
參考文獻:
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關(guān)鍵詞:鉆井廢棄物 環(huán)保 固液分離
在石油鉆井的生產(chǎn)過程中,會產(chǎn)生大量的廢水、廢棄鉆井液和鉆屑。這些廢棄物存留于井場儲存池,隨著儲存池的滲漏、溢出、淹沒等,可能會對地下水和地表水產(chǎn)生不良影響,并危及周圍生態(tài)環(huán)境,甚至可能造成污染事故。大多數(shù)油田分布范圍廣、鉆井作業(yè)分散,很多鉆井井場地處環(huán)境敏感、生態(tài)脆弱地區(qū),鉆井廢棄物處理是長期困擾油田的環(huán)保難題。
國內(nèi)外對鉆井廢棄物的處理,一般采用井下回注、固化深埋、無害化處理等方法。
井下回注在整裝油田的開發(fā)中比較適用,選好適合回注的地層,施工或選用廢棄的井用著專門的回注井,利用收集、研磨和壓注裝置將鉆井廢棄物回注地層。其優(yōu)點是在表層基本無危害,但仍存在地下水污染和地層壓破后返回地表的風(fēng)險。
地面固化深埋是將廢棄的泥漿和巖屑在化學(xué)處理后,添加固化劑固化,并將固化物深埋后覆土約半米厚,以滿足復(fù)墾要求。其優(yōu)點是經(jīng)濟,但由于未能開發(fā)有效的施工機械,其工程效果并不理想。
鉆井廢棄物無害化處理,國內(nèi)已進行了幾十年的摸索,首先研究無害化泥漿藥劑,大量使用低毒、無毒環(huán)保鉆井液,然后對鉆井廢棄物進一步進行無害化處理,廢棄物可以達標排放。
1 無害化處理裝置的研究和應(yīng)用
1.1 總體工藝方案
振動篩廢棄物直接流入集漿罐,用螺旋輸送裝置將除砂器、除泥器和離心機的廢棄物輸送到集漿罐中,將廢棄物用長桿泵從集漿罐送入攪拌罐進行絮凝,采用化學(xué)和物理相結(jié)合的方法對廢棄物進行綜合處理。該裝置鉆井廢棄物的處理能力達到5方/小時,污水的處理能力達到2方/小時??傮w工藝技術(shù)方案如圖1所示
1.2 工藝說明
1.2.1 物料收集和輸送
振動篩排出的巖屑直接進入儲漿罐,利用螺旋輸送機將除砂、除泥器和離心機的廢棄物輸送到儲漿罐,再用長桿泵將儲漿罐中的廢棄物輸送到攪拌罐絮凝,固液分離后,用帶式輸送機和裝載機將泥餅集中堆放。
1.2.2 絮凝破膠
鉆井廢棄物是石油勘探開發(fā)過程中產(chǎn)生的一種多相穩(wěn)定膠態(tài)懸浮體系,含粘土、加重材料、各種化學(xué)處理劑、污水、污油及鉆屑等。
脫穩(wěn)、絮凝作用是非常復(fù)雜的物理化學(xué)過程。膠體顆粒的絮凝作用機理有如下四種;(1)沉淀網(wǎng)捕作用;(2)吸附電中和作用;(3)壓縮雙電層作用;(4)吸附架橋作用。
采用有機和無機復(fù)合高效絮凝劑對鉆井廢棄物進行絮凝,達到破壞其膠體狀態(tài)的目的。
1.2.3 強氧化分解
根據(jù)需要采用強氧化劑氧化分解廢棄泥漿中的有機物。
1.2.4 脫水
在負壓狀態(tài)下采用10微米的陶瓷微孔進行過濾脫水。
1.2.5 油水分離
通過復(fù)合過濾器把水和石油類物質(zhì)相混合的溶液進行過濾除油,使溶液中的石油類物質(zhì)濃度小于10 mg/l.使處理后水中的石油類物質(zhì)含量達到國家規(guī)定的排放標準。
1.2.6 超濾、反滲透
石油類物質(zhì)含量小于10 mg/l的混合液通過超濾、納濾、反滲透處理,除去水中其它有機物和有害物質(zhì),使水的排放達到《國家污水綜合排放標準》一級標準。
1.3 設(shè)備組成
全套設(shè)備由螺旋輸送機、儲漿罐、長桿泵、攪拌罐、陶瓷過濾機、藥劑罐、水處理裝置、儲水罐、帶式輸送機、裝載機等組成。
主要設(shè)備采用撬裝式設(shè)計,便于快速搬遷和安裝。
2 鉆井廢棄物無害化處理方法的研究
2.1 鉆井廢棄物危害環(huán)境的主要成分
鉆井廢棄物雖由廢水、廢棄鉆井液和鉆屑組成,但其對環(huán)境的危害主要是廢棄鉆井液和返回地面的地層水造成。石油鉆井作業(yè)所用的鉆井液助劑大致可以分為造漿材料、加重材料、降濾失劑、增粘劑、乳化劑、頁巖抑制劑、降粘劑、絮凝劑、劑、殺菌劑、消泡劑、解卡劑、緩蝕劑、抗溫劑、堵漏劑等15 大類,加上特種鉆井液如泡沫流體、飽和鹽水鉆井液等所需的部分體系穩(wěn)定材料,鉆井液添加劑最終可擴展為16 大類。這些添加劑中,只有造漿材料、加重材料和堵漏材料較少或基本不構(gòu)成環(huán)境危害,其余各類材料由于不同程度的采用了現(xiàn)代合成工藝技術(shù),或多或少的對環(huán)境具有不良影響。即便是通常情況下呈惰性的加重劑類,亦有部分材料可能造成環(huán)境危害,如方鉛礦、碳酸鋇等。
2.2 化學(xué)處理方法的研究
在對國內(nèi)各個油田的廢棄鉆井液情況進行了調(diào)查分析,結(jié)果表明,十項污染指標(總鉻、六價鉻、總汞、總砷、總鎘、總鉛COD、石油類、PH值)中多數(shù)高于我國國家標準規(guī)定的污染排放限度要求。
目前低毒、無毒環(huán)保鉆井液開發(fā)研究成為熱點,鉆井液本質(zhì)環(huán)保已成為鉆井液技術(shù)發(fā)展的新課題。建立鉆井液體系、處理劑、廢棄物環(huán)保和處理系統(tǒng),全過程地關(guān)注鉆井液的環(huán)保問題已成為油田企業(yè)環(huán)保工作的重點。
鉆井廢棄物中的廢棄鉆井液有高粘度、高穩(wěn)定、高COD的特征,處理好廢鉆井液是鉆井廢棄物處理的關(guān)鍵。
江蘇工區(qū)主要推廣應(yīng)用環(huán)保型成膜水基鉆井液及兩性離子聚合物水基鉆井液兩種體系。經(jīng)過近幾年的鉆井實施,兩種鉆井液體系能滿足鉆井工程設(shè)計和江蘇工區(qū)現(xiàn)場施工要求。其中,環(huán)保型成膜水基鉆井液體系主要使用在3200米以深的探井,兩性離子聚合物水基鉆井液體系,主要使用在3200米以淺的開發(fā)井、探井。兩種鉆井液體系通過對鉆井液處理劑進行無害化研究,改變了過去鉆井液體系中含有多種鹽、重金屬元素、油類等危害性物質(zhì),做到了鉆井液低毒無毒,從而實現(xiàn)鉆井液體系本質(zhì)無害化。
廢棄鉆井液分離方法主要是混凝沉降,該法工藝簡單,處理費用較低,一直為各油田所廣泛應(yīng)用,在進入深井鉆井階段,廢棄鉆井液成分越來越復(fù)雜,采用混凝效果差,分離處理后的固相難以固化,即使形成固化體,其中的污染物也易被水浸泡出來,仍存在污染環(huán)境的危險。同時,分離的液相中,有機毒害物、固相微粒和重金屬種類多,含量高,其液相不能達到排放水水質(zhì)標準。
2.2.1 破膠劑的篩選
(1)對廢棄鉆井液進行l(wèi)0倍稀釋,分別加入等量破膠劑進行對比。取被稀釋的鉆井液150mL放入4個燒杯,向其各加入HCl((0.1g/mL),MgCl2(0.1g/mL),CaCl2(0.lg/mL) AlCl3(0.1g/mlL)觀察他們的現(xiàn)象。上層出液量的結(jié)果:HCl> MgCl2> CaCl2> AlCl3,即HCl MgCl2的破膠效過好于其他兩者。
(2)研究HCL加量對破膠效果的影響:
通過試驗結(jié)果得出HCl比MgCl2相同濃度下處理效果好,并且最佳加量是4g/L。
2.2.2 混凝劑的篩選
為使膠體被壓縮雙電層而脫穩(wěn),習(xí)慣上把能凝聚與絮凝作用的藥劑統(tǒng)稱為混凝劑,混凝劑應(yīng)對人體健康無害,價廉易得,使用方便。
混凝劑包括無機鹽類混凝劑,有機高分子混凝劑和微生物混凝劑。
(1)無機混凝劑的篩選:
取稀釋5倍的廢棄鉆井液50mL兩份,向其加入1mL的HCl(0.2g/ml),一份中再加入無機混凝劑聚鋁(0.5%)0.2ml另一份中加入無機混凝劑聚鐵(0.5% )0.2 mL。
實驗結(jié)果見表1:
從實驗結(jié)果得出,聚鋁的效果好于聚鐵。
(2)有機混凝劑的篩選
各取50mL稀釋5倍的廢棄鉆井液溶于4個量筒,向其分別加入1mL的HCI(0.2g/mL)再向各個具塞量筒中加入CMC, CMS,CPAM,APAM各0.2mL。
實驗結(jié)果見表2:
實驗結(jié)果表明CPAM和APAM的效果比較好。
2.2.3 最佳用量的研究
(1)確定聚鋁的最佳加量
取8份稀釋5倍的廢棄鉆井液各300mL,向其中加入不同量的聚合硫酸鋁,然后進行壓濾固液再測其清澈液透光率。結(jié)果為聚合硫酸鋁的最佳加量為1.8mL。
(2)確定APAM的最佳加量
取l0份稀釋5倍的廢棄鉆井液各300mL,向其中加入不同體積的APAM溶液,然后進行壓濾固液分離再測其清澈液透光率。結(jié)果為APAM的最佳加量為9.6mL。
(3)確定CPAM的最佳加量
取8份稀釋5倍的廢棄鉆井液各300mL,再向其中加入不同體積的CPAM溶液(0.5%)然后進行壓濾固液分離再測其清澈液透光率。結(jié)果為APAM的最佳加量3.6mL。
2.2.4 復(fù)配研究
(1)聚鋁和 CPAM
取10份稀釋5倍的廢棄鉆井液各300mL,每份均其加入6mL的HCl(0.2g/mL),再向其中加入不同體積的聚鋁+CPAM溶液,然后進行壓濾固液分離,再測其清澈液透光率。實驗結(jié)果如表3。
(2)聚鋁和APAM
取10份稀釋5倍的廢棄鉆井液各300mL,每份均加入6mL的HCl(0.2g/mL),再向加入不同體積的聚鋁APAM溶液,然后進行壓濾固液分離,再測其清澈液透光率。實驗結(jié)果如下表4。
復(fù)配研究結(jié)果顯示無機和有機絮凝劑的最佳配比為聚合硫酸鋁+APAM(5.6mL+9.6mL)。
2.2.5 鉆井液不同稀釋比的實驗研究
分別將廢泥漿稀釋2,3,5,8,10,倍研究是研究上述最優(yōu)配比對他們的作用效果。
取不同稀釋倍數(shù)的廢棄鉆井液各300mL每份均加入6mL的HCl(0.2g/mL),再向其中分別加入聚鋁(0.5%)+APAM(0.5%)(5.6mL+9.6mL),然后進行壓濾固液分離,測其固相含水率,實驗結(jié)果如表5。
從表中數(shù)據(jù)可以看出,稀釋倍數(shù)越大,其固相中含水率越低,但是過大的稀釋倍數(shù)會增加液相處理量,廢棄鉆井液稀釋5倍后,固相含水率下降呈緩慢趨勢,由此可知,廢棄鉆井液稀釋至3倍后對下一步處理最為有利。根據(jù)以上研究可知,固液分離階段,最佳處理條件為:無機和有機絮凝劑的最佳配比為聚合硫酸鋁+APAM(5.6mL+9.6mL),稀釋倍數(shù)為3倍
3 現(xiàn)場應(yīng)用及指標檢測
3.1 設(shè)備現(xiàn)場布置
在鉆機泥漿循環(huán)系統(tǒng)的外側(cè)布置該套裝置,全套設(shè)備于09年6月在江臺草舍用于草南2井的施工,該井是勘探井,完鉆井深3650米,施工57天。該井均采用環(huán)保型成膜水基鉆井液。主要添加劑: NaOH、成膜防塌劑DMF-102、成膜封堵劑CMD-201、PMHA、NH4HPAN、成膜劑CMR301成膜劑CMR-301、甲基硅油MSO、SMP、無熒光快鉆劑SBKZ-1 。全井井筒容積170方,實際處理鉆井廢棄物1208方。施工期間為雨季,共消耗處理藥劑近16噸,對外排放水120方。泥餅廢棄物約300方。
09年9月在江蘇黃橋用于溪1井的施工,該井是風(fēng)險探井,設(shè)計井深2150米,施工55天。該井均采用兩性離子聚合物水基鉆井液體系。主要添加劑:燒堿NaOH、純堿Na2CO3、羧甲基纖維素鈉CMC、水解聚丙烯請晴銨鹽NH4HPAN、金屬兩性離子聚合物PMHA、有機硅腐植酸鉀OSAMK、低熒光防塌瀝青LF-TEX-1、包被劑PAC-141、磺化酚醛樹脂SMP、氯化鉀KCl、等。全井井筒容積173方,實際處理鉆井廢棄物1400方。對外排放水80方。
3.2 現(xiàn)場施工
鉆井廢棄物經(jīng)螺旋輸送機和儲漿罐收集后,由長桿泵泵入攪拌罐,先加入聚鋁后加入聚丙烯酰胺攪拌約3分鐘,絮凝后放入陶瓷分離器固液分離,分離后的水部分用于廢泥漿的稀釋,部分進入水處理裝置處理,達標后外排。該裝置鉆井廢棄物的處理能力達到5方/小時,污水的處理能力達到2方/小時。
鉆井廢棄物中砂巖較多時陶瓷板過濾后的泥餅含水率在45%,泥巖時含水率為65%。泥餅經(jīng)一周的晾曬后人可以行走。固體廢棄物可作為井場道路的施工材料。
該套裝置改造后于2010年在中石化加蓬工區(qū)的施工中得到該國環(huán)保局的認可。
3.3 各項指標檢測
3.3.1水處理前后的化驗數(shù)據(jù)
將鉆井廢棄物進行化學(xué)絮凝處理后,利用真空陶瓷過濾得到過濾液(為表中處理前)和泥餅,過濾液再進行石英砂、活性炭、精細過濾和膜過濾,得到的過濾液(為表中處理后)。表中的允許值是國家《污水綜合排放標準》GB8978-96中的一級排放標準。處理后均已達標,氯化物合同要求小于250 mg/L,也已達標(見表6)。
3.3.2 泥餅浸出液的化驗數(shù)據(jù)
廢棄物經(jīng)復(fù)合絮凝、強氧化處理后,通過陶瓷過濾機進行固液分離,得到固體廢棄物泥餅。泥餅的浸出液化驗數(shù)據(jù)(見表7),已達到國家“危險廢物鑒別標準 浸出毒性鑒別”指標要求。
4 結(jié)論
研制的鉆井廢棄物處理裝置,采用復(fù)合高效絮凝劑對鉆井廢棄物進行絮凝,達到破壞其膠體狀態(tài)的目的,根據(jù)廢棄物中的有機物總量的變化,可采用強氧化劑氧化分解,然后在負壓狀態(tài)下采用10微米的微孔陶瓷板進行固液分離,分離后的水再通過復(fù)合過濾器過濾除油,使溶液中石油類物質(zhì)的濃度小于10mg/l。過濾后液體通過超濾、反滲透處理,除去水中其它有機物和有害物質(zhì),使水達到國家《污水綜合排放標準》一級標準,達標排放,泥餅浸出液符合國家《浸出毒性鑒別標準》。固體廢棄物可用于井場的道路建設(shè)。該裝置采用撬裝結(jié)構(gòu),便于搬遷,具有物料自動收集、輸送功能,全套裝置自動化程度較高,可實現(xiàn)隨鉆處理,滿足了大部分生產(chǎn)井的廢棄物處理要求,達到了鉆井清潔生產(chǎn)的目的。
參考文獻
【關(guān)鍵詞】現(xiàn)場總線;無擾切換;設(shè)備管理
0.引言
FCS現(xiàn)場總線是連接控制設(shè)備與上層自動化控制設(shè)備之間的雙向串行鏈路,以其結(jié)構(gòu)和布線簡單、數(shù)字傳輸準確可靠、現(xiàn)場信息豐富等特點,在工廠自動化控制中得到越來越廣泛的應(yīng)用。它的全數(shù)字化、雙向傳輸、多點通訊,逐步取代之前在工業(yè)中廣泛應(yīng)用的DCS集散控制系統(tǒng)。本文采用的是其中的Profibus-DP標準,它是一種用于工廠自動化車間級監(jiān)控和現(xiàn)場設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場總線技術(shù)??蓪崿F(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備層到車間級監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò),為實現(xiàn)工廠綜合自動化和現(xiàn)場工藝設(shè)備智能化提供了可行的解決方案。
1.設(shè)備控制與管理
本文的工藝設(shè)備主要分為三類,一類是只需要起??刂频脑O(shè)備,包括除塵器、皮帶運輸機、攪拌電機等??刂颇康氖潜WC正常順序開停車,以及故障或非正常狀況下的連鎖停車。另一類是需要調(diào)速的設(shè)備,包括泵類、風(fēng)機類、給料機等設(shè)備??刂颇康氖菂⑴c到液位、流量、壓力等的閉環(huán)控制中,以保持運行工況的穩(wěn)定性。第三類是自成系統(tǒng)的設(shè)備,比如破碎機、球磨機、陶瓷過濾機等。這類設(shè)備相對較為獨立,其信息主要是用于監(jiān)測,或加入少量的控制。對于前兩類設(shè)備,與之相連的直接控制設(shè)備是變頻器、軟起動器、馬達保護器等控制器。這些控制器接收PLC通過DP總線發(fā)出的指令,同時又將設(shè)備運行或故障信息反饋給PLC,并在上位機監(jiān)控畫面顯示這些狀態(tài)。上位機畫面包含有豐富的信息,包括設(shè)備起停操作界面、運行狀態(tài)信息、趨勢曲線等,通過對數(shù)據(jù)庫信息進行統(tǒng)計分析、處理,還可以在上位機中得到生產(chǎn)設(shè)備的歷史曲線、臺時、整機效率計算,電量水量統(tǒng)計等,實現(xiàn)工廠過程數(shù)據(jù)可視化及設(shè)備管理。不難看出,設(shè)備控制順序是上位機—PLC—控制器—現(xiàn)場設(shè)備。
2.控制器與現(xiàn)場設(shè)備
對現(xiàn)場設(shè)備的電氣控制分為就地和總線兩種方式。就地控制時,現(xiàn)場設(shè)備起停依賴于動力站的變頻器、軟起動器、馬達保護器等控制器接收安裝在設(shè)備近旁的就地操作箱上的起停按鈕或頻率給定裝置發(fā)出的信號;遠程控制時,設(shè)備起停則依賴于控制器通過DP總線接收的上位機畫面發(fā)給PLC的指令。無論這兩種哪種控制方式,PLC都可以通過DP總線讀到控制器中存放的設(shè)備運行或故障狀態(tài)。就地和總線切換過程要使設(shè)備平穩(wěn)的保持原有狀態(tài),這種保持,除了像軟起和馬達保護器這些工頻運行的設(shè)備不能因轉(zhuǎn)換而停車或啟動外,對于正在以某個頻率運行的變頻設(shè)備,切換時還要維持運行頻率不變,即無擾切換。由于總線控制的加入,在外部電路及參數(shù)設(shè)置方面對切換電路予以充分考慮,使得就地/總線無擾切換比用DCS方式更加可靠。
無擾切換電路設(shè)計,在沒有采用FCS之前,主要通過遠程就地切換繼電器與主回路接觸器通斷的時間差,來保證遠程就地切換瞬間設(shè)備啟動回路或運行回路不斷電。即切換過程要保證主回路接觸器線圈失電、觸點斷開的時間,要大于切換繼電器線圈得電、觸點閉合的時間。FCS系統(tǒng),從電路及程序上,充分考慮切換的順暢。以變頻回路為例。總線/就地切換開關(guān)不影響就地啟動繼電器的動作,通過變頻器運行輸出繼電器,以及總線/就地停止繼電器,來保持給變頻器的啟動信號維持切換之前的狀態(tài)。為了保持變頻器切換前后頻率不變,配合以智能操作器,此操作器可顯示變頻器的頻率給定值SV和頻率反饋值MV。無論總線還是就地,MV都對應(yīng)于變頻器的實際頻率反饋值。SV則不同。就地時,SV顯示操作器給變頻器的頻率設(shè)定值;總線時,SV顯示的是MV通過操作器自身變送輸出的值,與此時PLC通過總線設(shè)置給變頻器的頻率給定值基本一致。在就地切換到總線的瞬間,PLC通過總線將頻率實時數(shù)據(jù)傳輸給變頻器作為頻率給定信號;在總線切換到就地的瞬間,則是利用操作器自身的無擾切換功能,操作器接收轉(zhuǎn)換信號后,瞬間將顯示的SV的值輸出給變頻器作為給定頻率,從而實現(xiàn)雙方向的可靠的無擾切換。
3.PLC與控制器
控制器主要包括變頻器、軟起動器、馬達保護器等。為實現(xiàn)總線控制,需設(shè)置控制器參數(shù)。除了基本的額定電壓、頻率、電流、功率因數(shù)、總線地址等的設(shè)置外,對于變頻器,還需要設(shè)置起停模式(如慣性、斜坡等)、加減速時間、控制信號源、頻率源等;軟起動器需要設(shè)置起停模式(如電壓、力矩)、升降壓時間、限流倍數(shù)、保護類別、輸入輸出功能等;馬達保護器需要設(shè)置操作模式、保護設(shè)置、控制設(shè)置等。初始設(shè)置一般是通過控制器本身的鍵盤完成。也可以由PLC通過DP總線對控制器參數(shù)進行設(shè)置和修改,并對控制器的特性進行連續(xù)監(jiān)測與控制。
為對不同控制方式的電機進行統(tǒng)一管理,PLC中設(shè)置統(tǒng)一的電機控制變量,包括電機控制類型、控制字、狀態(tài)字、頻率設(shè)定、頻率反饋、電機電流、電機功率、故障代碼。其中電機控制類型中顯示變頻器控制、軟起動器控制、電機保護器控制、普通電機控制等信息??刂谱种邪ㄆ鹜k姍C、故障復(fù)位。狀態(tài)字包括運行/停止、總線/就地、故障、急停、合閘/分閘等信息。頻率設(shè)定和頻率反饋對應(yīng)于變頻器,電機電流、功率、故障代碼對應(yīng)于所有總線控制設(shè)備。故障代碼是FCS較DCS優(yōu)勢之處,PLC通過總線讀取故障代碼后,可以對現(xiàn)場裝置進行遠方診斷,快速判斷故障原因,排查故障。
4.上位機與PLC
上位機與PLC的通訊,采用DAServer作為接口,DAServer根據(jù)設(shè)定時間比如1000ms來讀寫需要與PLC交互的數(shù)據(jù)。上位機則是以事件形式讀取接口中的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)信息的讀寫,需要上位機進行解碼及編碼,以對應(yīng)到特定位,實現(xiàn)PLC中控制字及狀態(tài)字在上位機畫面的顯示。對于自成系統(tǒng)的如球磨機等設(shè)備,由于自身存在很完備的監(jiān)控系統(tǒng),通過通訊讀取需要特別關(guān)注的參數(shù)以顯示在畫面中。如球磨機的油站、離合器、慢驅(qū)電機、主電機等的狀態(tài)、報警等信息,軸瓦及定子溫度、油壓油流、振動等信息,陶瓷過濾機的循環(huán)泵、加酸泵、真空泵等相關(guān)信息。
5.上位機與服務(wù)器
上位機與PLC之間的通訊使得畫面可以獲得設(shè)備運行的實時數(shù)據(jù)。如若需要生產(chǎn)的歷史數(shù)據(jù)或關(guān)鍵的性能指標,則需要從服務(wù)器中獲得數(shù)據(jù)。各PLC設(shè)備將總線傳輸?shù)呐c生產(chǎn)密切相關(guān)的設(shè)備數(shù)據(jù)存儲到服務(wù)器,上位機利用ActiveFactory分析報表工具讀取服務(wù)器的歷史數(shù)據(jù),以跟蹤生產(chǎn)信息,并對信息進行分析、計算、處理,得到生產(chǎn)設(shè)備的歷史曲線、臺時、整機效率、耗電量、用水量等。工廠過程數(shù)據(jù)可視化后,管理人員能夠在詳細的數(shù)據(jù)趨勢及信息基礎(chǔ)上,采取行動優(yōu)化生產(chǎn)過程。生成數(shù)據(jù)報表及設(shè)備管理報表,提高生產(chǎn)績效。
6.總結(jié)
本文利用FCS(現(xiàn)場總線控制系統(tǒng))中的Profibus-DP總線在工廠的實際應(yīng)用,從現(xiàn)場設(shè)備、控制器、PLC、上位機以及服務(wù)器等方面,介紹了FCS對電氣設(shè)備無擾切換控制及自動化設(shè)備管理的實現(xiàn)方法。
【參考文獻】
關(guān)鍵詞: 尾礦;干堆工藝;應(yīng)用;趨勢
中圖分類號:TD926 文獻標識碼:A 文章編號:1671-7597(2012)1210037-02
0 引言
中國是世界上尾礦庫數(shù)量和尾礦存放量最多國家之一,過去,絕大多數(shù)礦山是通過新建和擴建地面尾礦庫來解決尾礦的排放問題,但是存在尾礦對環(huán)境造成危害與占用土地,并易產(chǎn)生由尾礦庫而引起的安全隱患問題,在經(jīng)濟和政策方面已越來越不適應(yīng)今后發(fā)展的需求,必須尋找新途徑來有效解決。在國外濃縮尾礦最早應(yīng)用于采礦過程中,對采空區(qū)進行充填。后來濃縮尾礦又被應(yīng)用到了選礦廠尾礦地表堆存上,取得了良好的效果,并在非金屬、金屬礦山尾礦處理中得到應(yīng)用。這種尾礦干式堆存工藝被引進到了國內(nèi),在黃金礦山尾礦處理方面應(yīng)用較多,并取得了更好的經(jīng)濟效益。并開始逐步推廣到鐵礦、其他有色金屬礦山,解決了某些礦山生產(chǎn)中尾礦排放的安全、環(huán)保等問題。實踐證明,具有很大的使用價值。
1 尾礦干堆工藝的術(shù)語定義
1)濃縮尾礦:是指經(jīng)過濃縮設(shè)備(濃密機、旋流器等)將尾礦濃縮脫水后,能夠泵送的尾礦。
2)膏體尾礦:尾礦固體顆粒均勻地分布在整個液體介質(zhì)之中,由于砂漿濃度高,細顆粒與水形成一“重介質(zhì)”,使粗顆粒懸浮于漿體之中,表現(xiàn)為“非沉降”性,形象為”膏體尾礦”。通常在脫水工藝中要采用了添加劑。
3)濾餅:是指經(jīng)過壓濾或過濾脫水后,不能離析,濃度在80%以上的尾礦。
4)干堆:尾礦濃縮膏體、壓濾或過濾后濾餅以汽車或其他輸送方式運至尾礦堆場,在山谷或傍山、平原圍堤所形成區(qū)域內(nèi)存放尾礦的排放方式。
5)濃縮尾礦場: 堆存濾餅或膏體尾礦的場所。
2 國外干堆工藝發(fā)展進程與實踐
在20世紀70年代多倫多大學(xué)的Ronbinsky教授提出了尾礦濃縮后膏體、高濃度尾礦地面堆存的概念,于1973年在加拿大安大略省建成了世界上第一個濃縮尾礦地表堆放設(shè)施(K idd Creek尾礦堆場)。初期生產(chǎn)時采用了多級濃縮機串聯(lián)濃縮工藝,但是尾礦濃縮后沒有達到不離析,分級的膏體狀態(tài),尾礦漫流堆存沒有達到設(shè)計要求的坡度角。后來更換了高效濃縮機后情況有所好轉(zhuǎn),并達到了預(yù)期的效果,至今仍然在運行。逐漸這種尾礦膏體地表堆存的新理念逐步被人接受,并且得到了推廣應(yīng)用。
20世紀80-90年代濃縮技術(shù)和尾礦膏體的輸送技術(shù)的發(fā)展,制約膏體尾礦堆存的技術(shù)瓶頸大大緩解,國外礦山采用高效(PPsM型濃縮機)濃縮機或深錐濃縮機濃縮將尾礦濃縮成的膏體尾礦,用泵(離心泵、隔膜泵、活塞正排量泵)輸送尾礦到濃縮尾礦場或者將干堆濃縮設(shè)備放到干堆的高點上直接排放。大多數(shù)濃縮尾礦場采用錐形中心排放排放(平坦地區(qū))和溝谷斜坡的漫流排放,少數(shù)采用平臺逐級加高排放(平坦和溝谷地區(qū))。這種膏體干堆工藝日漸成熟,使得尾礦濃縮地表堆放成為取代傳統(tǒng)尾礦庫的一種安全環(huán)保的新選擇。
世界上現(xiàn)已投入運行的大規(guī)模膏體尾礦堆存的項目并不很多,澳大利亞和加拿大占比例較大,且主要應(yīng)用于干旱缺水,建設(shè)常規(guī)尾礦庫成本較高地區(qū)。當今應(yīng)用比較成功且有代表性干堆工藝處理尾礦的礦山有:坦桑尼亞的Bulyanhulu礦、印度的Hindustan銅有限公司、澳大利亞Sino Iron鐵礦(年產(chǎn)尾礦6000萬t左右)、美國格林克里克地區(qū)的礦山、美國愛達荷州New Jersey露天金礦、非洲坦桑尼亞北部Bulyanhulu金礦、俄羅斯的Kubaka金礦、智利La Co ipa礦山、加拿大的Ekati Diamond礦等。
3 國內(nèi)濾餅(膏體)干堆工藝應(yīng)用
國內(nèi)90年代干堆尾礦處理技術(shù)首先應(yīng)用到了黃金尾礦處理方面,平邑歸來莊金礦經(jīng)過多次試驗,獨創(chuàng)了“全泥氰化尾礦處理新工藝”工藝使選礦用水循環(huán)利用,不外排,不設(shè)尾礦庫,只設(shè)尾礦干堆場,不僅成功地解決了“無廢水”的課題,這種尾礦壓濾,干式堆存和濾液循環(huán)使用的新工藝應(yīng)用比較成功,取得了好的經(jīng)濟效益:1994年以后干堆技術(shù)在山東省銅石金礦,焦家金礦,三山島、侖上、新城、金城、河?xùn)|、河西、金翅嶺、招遠、嶺南、尹格莊等金礦也陸續(xù)被采用。后再全國推廣:北方遼寧排山樓金礦、內(nèi)蒙古撰山子與柴胡欄子金礦、北京市的京都400t/d全泥氰化炭漿廠等都采用這項技術(shù)。長江以南的浙江省遂昌金礦以及廣東高要河臺金礦、廣東信宜東坑金礦、華東有色地勘局控股的金山公司播卡金礦,新疆阿希金礦,云南思茅山水銅業(yè)公司等。
采用壓濾(過濾)干堆工藝:這種工藝采用了濃密機進行濃縮尾礦,用過濾機(盤式,陶瓷)或者壓濾機(板框、箱式、立式)脫水至75%-85%的濾餅,采用皮帶或車輛運輸?shù)轿驳V干堆場進行逐級臺階排放。這種工藝主要適合處理中細粒級尾礦和精礦脫水。
部分礦山及設(shè)備企業(yè)把旋流器、帶式過濾機應(yīng)用到了干堆尾礦的系統(tǒng)之中,組建了濃密機+旋流器+帶式過濾機+壓濾機:分級過濾系統(tǒng),適合于粒級范圍寬尾礦,代表性的礦山有:于2009年3月5日建成的山東蔡園鎮(zhèn)金嶺鐵礦尾礦干堆系統(tǒng),2010年7月年建成山西婁煩山東魯?shù)氐V業(yè)尾礦干堆工藝系統(tǒng)。
通過對膏體尾礦干堆的深入研究以及礦山設(shè)備在濃縮設(shè)備方面的進步,干渣與膏體聯(lián)合干堆糸統(tǒng)得以應(yīng)用:這種濃縮脫水型水力旋流器+高效深錐多錐濃密機+高效多頻脫水篩聯(lián)合機組工藝適合處理粒級范圍較大,更加高效節(jié)能,在大型化的礦山得到應(yīng)用:正在運行的有中國黃金集團(30000t/d)銅鉬礦;包鋼白云鄂博西礦、遼寧鞍山齊大山鐵礦,內(nèi)蒙有兩座鐵礦。
4 企業(yè)應(yīng)用尾礦膏體(濾餅)干堆工藝解決問題
1)提高了尾礦庫安全性能。通過采用干堆技術(shù),可以把尾礦含水量降低到25%以下,通過合適的尾礦堆存的方式可以防止尾礦庫因滲透和潰壩而導(dǎo)致的安全和環(huán)保問題。
2)有效的延長了尾礦庫原設(shè)計的使用壽命。對于閉庫的尾礦庫可以再利用,對于超期服役的尾礦庫能增加庫容。
3)提高了回水利用率。由于干堆尾礦庫可以有效避免地下滲透、地表蒸發(fā)等因素,從而將選廠回水利用率提高到80%以上,節(jié)約新水補給。
4)減少了土地資源的占用。由于尾礦經(jīng)過干式處理后達到相當高的濃度,可以在不建常規(guī)尾礦庫的情況下使尾礦安全堆存于峽谷、低洼、平地、緩坡等地形條件,使尾礦處理大為簡化,還可大大節(jié)省尾礦占地。
5)降低了常規(guī)尾礦庫的建設(shè)運營費用。地形平坦地區(qū)以及干旱缺水的環(huán)境更適合進行尾礦干堆工藝的應(yīng)用。
6)減少生態(tài)環(huán)境污染。通過尾礦干堆技術(shù)應(yīng)用,浮選以及化學(xué)選礦方法添加的藥劑可以重新進入了選別流程,一定程度上減少了藥劑使用量,提高了工藝指標,減少了因滲透、排放導(dǎo)致的環(huán)境污染,干堆后可以復(fù)墾和生態(tài)恢復(fù),減少對周邊環(huán)境產(chǎn)生粉塵污染,土地沙化的問題,在一定程度上有效解決了礦山企業(yè)的環(huán)境保護與企業(yè)效益的矛盾問題。
5 采用膏體(濾餅)干堆處理尾礦,必須考慮的個關(guān)鍵因素
1)技術(shù)經(jīng)濟可行性。
2)環(huán)保、節(jié)水的合理性。
3)在降雨較大地區(qū)能夠?qū)崿F(xiàn)的可能性較小。
4)運營成本、備件耗材的更新成本。
5)場地條件。
這些因素制約尾礦干堆技術(shù)推廣。
6 趨勢及展望
在國內(nèi)膏體(濾餅)干堆是個新事物,但是在國外應(yīng)用已經(jīng)比較廣泛的應(yīng)用。對于這種尾礦堆放的新手段,我們要學(xué)習(xí)新知識,接受新事物,但是也要因地制宜,具體事物具體分析,客觀對待,沒有必要斷然否定或肯定。
7 結(jié)論
雖然尾礦干堆技術(shù)只能在特定的情況下解決某些礦山尾礦堆放問題,暫時還不能取代常規(guī)尾礦排放處理方式。但是,隨著國家對礦山企業(yè)管理的法律和法規(guī)的健全和完善,企業(yè)不得不有效的解決安全、環(huán)保等問題,從而企業(yè)要綜合、全面考慮和面對尾礦排放的問題。隨著時間增加,通過對尾礦干堆處理設(shè)備的研究、尾礦干堆技術(shù)工藝的進步,尾礦干堆技術(shù)將逐漸成為尾礦處理、運行管理的一個選擇。通過科技進步降低尾礦處理成本,簡化工藝流程及人員操作管理,這是尾礦干堆技術(shù)發(fā)展要求,只有這樣干堆技術(shù)才能得到有效推廣。
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【關(guān)鍵詞】機械密封;新技術(shù);應(yīng)用
對化工產(chǎn)品而言,絕大部分都具有易燃、易爆、有毒等危險性,倘若這些化工產(chǎn)品不慎泄露,不僅會帶來巨大的經(jīng)濟損失以及嚴重的環(huán)境污染,更嚴重的是會威脅人的生命安全。正由于化工行業(yè)存在上述特性,所以化工機械設(shè)備須具有較強的密封性與耐腐蝕性,以確保機械設(shè)備擁有較長的使用壽命[1]。與此同時,為了符合機械密封技術(shù)應(yīng)用過程中復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境及嚴格的現(xiàn)場要求,多組合、多結(jié)構(gòu)、多材料的機械密封部件得到了廣泛的推廣與應(yīng)用,各種新概念、新標準以及新工藝也相繼地被研發(fā)出來,并且在石化行業(yè)中展現(xiàn)出較好的應(yīng)用前景。
機械密封裝置通常用來對機體和旋轉(zhuǎn)軸進行密封,除此之外,機械密封還對確保離心機、攪拌機、反應(yīng)釜、泵、過濾機、壓縮機、齒輪箱、旋轉(zhuǎn)接頭、閥門等主要裝置設(shè)備的正常作業(yè)起到關(guān)鍵性的保護作用。目前,隨著產(chǎn)品生產(chǎn)水平的不斷提高以及環(huán)保、節(jié)能問題受到越來越廣泛的關(guān)注,機械的密封標準也更為嚴格。因此,研究機械密封新技術(shù)、新材料的開發(fā)與應(yīng)用是當前石化行業(yè)發(fā)展的首要任務(wù)。
一、機械密封的新材料
自70年代陶瓷材料的推廣使用以來,機械密封材料的選擇范圍也得到了很大的拓展。以往進行配對的兩種機械密封材料中,一種是基質(zhì)材料以碳石墨為主的軟質(zhì)材料;另一種是基質(zhì)材料以陶瓷或硬合金為主的硬質(zhì)材料。其中,設(shè)備輔助密封圈多采用聚四氟乙烯、合成橡膠等材料制作[2]?,F(xiàn)如今,眾多新型材料涌進了石化行業(yè)機械密封應(yīng)用中,比如自型硬合金、高性能陶瓷以及高性能密封材料等等。除此之外,通過在原有的密封材料里添加強自性、低熔點的納米材料制作而成的新型密封材料—納米復(fù)合材料,已經(jīng)在石化行業(yè)中廣泛推廣。
然而,通過將碳化硅SiC、氮化硅Si3N4、氧化鋯ZrO2等多種物質(zhì)燒結(jié)所生成的新型密封材料在近期亦得到了較為普遍應(yīng)用。該密封新材料的特點是韌性較好、耐熱耐沖擊性較好、硬度較高等。由于SiC對各類腐蝕性物質(zhì)表現(xiàn)出較強耐腐蝕性,因此,SiC材料是目前最為常用的陶瓷材料之一。
二、機械密封的新技術(shù)
隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展以及機械密封新材料的不斷涌現(xiàn),推動了機械密封技術(shù)進一步發(fā)展。新型機械密封技術(shù)的推廣與應(yīng)用旨在減少產(chǎn)品泄露及其對環(huán)境的污染,同時延長機械密封裝置設(shè)備的使用壽命。概括起來,機械密封新技術(shù)主要包括以下四種:
(一)剖分式機械密封技術(shù)
部分式機械密封一端為內(nèi)部具有一個特定形狀凹槽的連接密封腔,另一端相應(yīng)位置上則為一個前端帶有相似形狀凸臺和后部具有連接凹槽的接頭,接頭兩部分外端面由具有環(huán)弧性凸起的結(jié)構(gòu)所組成,在安裝時將接頭壓入連接密封腔中,達到密封的目的,并可隨著壓力變化,自動調(diào)整密封效果。根據(jù)端面的不同可以將其分為改型端面與平行端面部分式機械密封[3]。
(二)非接觸式機械密封技術(shù)
通常情況下,將非接觸式機械密封技術(shù)定義為通過依托流體所產(chǎn)生的動壓或者靜壓在密封端面形成一片起到隔離作用的流體膜的一種新型機械密封技術(shù)。這種密封技術(shù)與使用固相、硬性材料進行密封的接觸式機械密封存在著很大的差異。由于航空航天、能源以及石化等事業(yè)的不斷前進,使其對高速、高溫、高壓、真空等特殊工況下機械設(shè)備的密封性、可靠性以及耐用性等各項性能有了更為嚴格的要求。正是由于非接觸式機械密封技術(shù)具有的較好密封性與耐用性,使其在石化行業(yè)的機械密封技術(shù)應(yīng)用中占有一定的優(yōu)勢。
(三)流體回流式機械密封技術(shù)
流體回流式機械密封技術(shù)的基本原理就是通過轉(zhuǎn)變外泄流體的流動路徑并將其送回機械密封腔內(nèi),從而達到機械設(shè)備零泄漏的最終目的。并且,流體回流式機械密封技術(shù)具有方便維護、適用性強、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點,特別適用于各種高參數(shù)的特殊工況,比如:高溫、高速、高壓等等[4]。
(四)組合式機械密封技術(shù)
組合式機械密封技術(shù)就是將多種密封技術(shù)進行結(jié)合使用的一種新型機械密封技術(shù)。它能夠充分地發(fā)揮各種密封技術(shù)的優(yōu)點,有效的避免各自的缺點,因此,組合式機械密封技術(shù)是當前密封技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。機械密封技術(shù)的組合形式多種多樣,其中,最為常見的有接觸式結(jié)合非接觸的密封形式以及接觸式結(jié)合接觸式的密封形式。
三、新技術(shù)與新材料在石化機械密封中的應(yīng)用
工程科學(xué)、材料科學(xué)以及計算機技術(shù)的深入研發(fā)與應(yīng)用,給機械密封技術(shù)的改進與發(fā)展奠定了堅固的理論根基,并且,研究石化行業(yè)機械密封新技術(shù)與新材料高效運用,能夠加快推動企業(yè)的穩(wěn)定、快速、可持續(xù)發(fā)展。
(一)零泄漏密封
零泄漏密封指的是機械設(shè)備中的工藝流體無泄漏,也就是泄漏量為零。零泄漏密封通常使用干運轉(zhuǎn)的密封方式,并且具有相應(yīng)的輔助設(shè)備,比如閥門、計量儀表、密封監(jiān)控裝置以及報警裝置等。零泄漏密封系統(tǒng)通過將封堵流體(其中,P封堵流體>P大氣、P工藝流體)輸送到密封室,來達到將工藝流體與外界大氣隔絕的根本目的。
(二)集裝箱式密封
集裝箱式密封技術(shù)來自于運輸集裝箱的啟發(fā),在進行安裝之前,將其靜止與旋轉(zhuǎn)部件以整體進行安裝,待試壓及檢查均符合要求后再套裝到集裝箱的內(nèi)軸,并用螺釘及螺旋進行緊定,則此密封便可進行平面運作。
四、結(jié)語
石化行業(yè)所使用的裝置設(shè)備大部分都需要進行機械密封,通過機械密封來避免工藝流體的漏、跑、滴、冒,以達到保護作業(yè)環(huán)境、降低工程成本、提高運作效率的根本目的,實現(xiàn)石化行業(yè)現(xiàn)代化、科學(xué)化發(fā)展的根本要求。因此,研究并高效運用機械密封新技術(shù)與新材料,不僅能夠使石化企業(yè)獲取更好的工程效益,而且還能夠使石化企業(yè)樹立環(huán)保、節(jié)能的良好企業(yè)形象,促進企業(yè)的穩(wěn)定、快速、可持續(xù)發(fā)展。本文充分考慮了石化行業(yè)的特殊工況條件,簡要介紹了機械密封的新材料及新技術(shù),為今后石化行業(yè)機械密封技術(shù)的研究與發(fā)展提供扎實的理論基礎(chǔ)與重要的技術(shù)指導(dǎo)。
參考文獻
[1]李磊.機械密封技術(shù)在化工行業(yè)中的應(yīng)用[J].科技風(fēng),2011(13):109-110.
[2]秦忠,魏厚瑤.油田高壓注水泵機械密封新技術(shù)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2011(08):13-14.