用於磷礦漿過濾設備回收淡磷酸的濃度與流量控制方法

2023-09-19 13:37:35 1

用於磷礦漿過濾設備回收淡磷酸的濃度與流量控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於磷礦漿過濾設備回收淡磷酸的濃度與流量控制方法，其實施步驟如下：檢測磷礦漿過濾設備淡磷酸收集槽的淡磷酸P2O5濃度、反應漿料P2O5濃度以及液位高度；將淡磷酸P2O5濃度、反應漿料P2O5濃度分別利用預設的隸屬度函數轉換成模糊集合，利用預設的模糊規則表進行模糊推理、解模糊計算得到濾液酸電動調節閥門的開度，轉換成的電流信號並輸出至濾液酸電動調節閥門；將反應漿料P2O5濃度、液位高度折算為淡磷酸電動調節閥門的開度，轉換成的電流信號並輸出至淡磷酸電動調節閥門。本發明能夠有效提升工藝指標的穩定性、提升反應漿料的過濾效果、減少磷石膏的殘餘磷並降低環境汙染，自動化程度高、操作簡單可靠。
【專利說明】用於磷礦漿過濾設備回收淡磷酸的濃度與流量控制方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及磷酸生產工藝的過程控制領域，具體涉及一種用於磷礦漿過濾設備回 收淡磷酸的濃度與流量控制方法。

【背景技術】
[0002] 磷酸作為一種重要化工原料，在我國化工行業有著舉足輕重的地位。工業用磷酸 通常使用硫酸萃取磷礦石的方法來獲取，並生成副產品硫酸鈣（俗稱磷石膏）。二水硫酸鈣 具備結晶顆粒粗大、便於過濾分離的優點，所以磷酸生產企業一般採用二水溼法工藝。在現 有的二水溼法工藝中，為了儘可能提高磷礦石的磷吸收率，通常需要利用磷礦漿過濾設備 (例如盤式真空過濾機）對來自萃取槽的反應漿料進行多次（通常為3次）逆流洗滌。
[0003] 如圖1所示，現有技術二水溼法工藝用磷礦漿過濾設備的淡磷酸收集槽的輸入包 括濾液酸、一洗水，輸出則為淡磷酸，其中濾液酸的管路上設有濾液酸電動調節閥門，淡磷 酸的管路上設有淡磷酸電動調節閥門；其中h表示淡磷酸收集槽內的液位高度，H表示期望 的液位高度。磷礦漿過濾設備的工作過程如下：首先，在萃取槽抽取的反應漿料倒入濾盤進 行初次過濾，獲得濾液酸；然後，抽取二洗水進行第一次洗滌並過慮，獲得一洗水；接著，抽 取三洗水進行第二次洗滌並過慮，獲得二洗水；最後抽取濾布衝洗水進行第三次洗滌，獲得 三洗水。一洗水的P2〇5的濃度比濾液酸要低很多，若由它與濾液酸直接混合，則會極大地衝 稀成品磷酸的P2〇5的濃度；若把它直接作為廢水排放，則既損失部分有效磷，又嚴重汙染生 產企業周邊水質與環境。為了有效地回收一洗水中的P2〇5和減少環境汙染，傳統的處理方 法是使用全部的一洗水和按固定流量的濾液酸輸入到淡磷酸收集槽，經充分混合後獲得淡 磷酸，並返送至萃取槽以循環利用。這種方法的優點是，可以有效地提高成品磷酸的P2〇5的 濃度，也可以避免直接濃縮一洗水而增加大量的附加設備與運行成本。生產實踐表明，這種 方法的缺點是非常明顯的，即輸入磷酸萃取槽的淡磷酸的流量與濃度波動較大，導致一些 雜質成分的反應物容易附著管道，影響工藝指標的穩定性，最終影響成品磷酸的品質。淡磷 酸的流量波動主要由於一洗水的流量的不可控性導致。淡磷酸的濃度波動主要是由於礦漿 含磷品位的變化而導致。按照生產工藝，當輸入礦漿含磷品位升高時，返送至萃取槽的淡磷 酸的濃度應降低或者流量應增加，以平緩成品磷酸濃度快速增加；當輸入礦漿含磷品位降 低時，返送至萃取槽的淡磷酸的濃度應增加或者流量應降低，以平緩成品磷酸濃度快速降 低。若淡磷酸的濃度與流量同時動態調節，則可以取得較好的控制效果。顯然，傳統的處理 方法不能滿足這一要求。
[0004] 根據國家標準化管理委員會在1995年頒布的《國標》（GB/T 1871. 1-1995)，可以 比較準確地獲得礦漿或淡磷酸的P2〇5濃度數據。另外，電磁流量計在化工企業已獲得廣泛 應用，它可用來快速準確地檢測礦漿流量。更重要的是，隨著通信技術的進步，檢測結果可 通過企業區域網（例如RS-485或CAN總線）進行數據聯網，自動控制設備可地實時地共享 這些數據。這些都為改進二水溼法磷酸萃取工藝的硫酸流量控制方法提供了便利條件與技 術基礎。


【發明內容】

[0005] 本發明要解決的技術問題的是：針對現有技術的上述技術缺點，提供一種能夠有 效提升工藝指標的穩定性、提升反應漿料的過濾效果、減少磷石膏的殘餘磷與降低環境汙 染，自動化程度高、操作簡單可靠的用於磷礦漿過濾設備回收淡磷酸的濃度與流量控制方 法。
[0006] 為了解決上述技術問題，本發明採用的技術方案為：
[0007] -種用於磷礦漿過濾設備回收淡磷酸的濃度與流量控制方法，其實施步驟如下：
[0008] 1)檢測磷礦漿過濾設備淡磷酸收集槽的淡磷酸P205濃度、反應漿料P205濃度以及 液位高度；
[0009] 2)將所述淡磷酸P205濃度、反應漿料P205濃度分別利用預設的隸屬度函數轉換成 模糊集合併利用預設的模糊規則表進行模糊推理，對所述模糊推理的結果進行解模糊計算 得到濾液酸電動調節閥門的開度，將所述濾液酸電動調節閥門的開度轉換成的電流信號並 輸出至淡磷酸收集槽的濾液酸電動調節閥門；
[0010] 3)將所述反應漿料P205濃度、液位高度按比例折算為淡磷酸電動調節閥門的開 度，將所述淡磷酸電動調節閥門的開度轉換成的電流信號並輸出至所述淡磷酸收集槽的淡 磷酸電動調節閥門。
[0011] 優選地，所述步驟2)的詳細步驟如下：
[0012] 2. 1)獲取所述淡磷酸P205濃度隸屬於由預設的第一隸屬度函數描述的模糊集合 的數值；
[0013] 2. 2)獲取所述反應漿料P205濃度隸屬於由預設的第二隸屬度函數描述的模糊集 合的數值；
[0014] 2. 3)將獲所述淡磷酸P205濃度隸屬於由預設的第一隸屬度函數描述的模糊集合 的數值、所述反應漿料P 2〇5濃度隸屬於由預設的第二隸屬度函數描述的模糊集合的數值根 據預設的模糊規則表進行模糊推理，在模糊規則表中找到被激活的模糊規則；
[0015] 2. 4)根據所述淡磷酸P205濃度隸屬於由預設的第一隸屬度函數描述的模糊集合 的數值、所述反應漿料P 2〇5濃度隸屬於由預設的第二隸屬度函數描述的模糊集合的數值、 所述被激活的模糊規則，利用中心平均解模糊方法進行解模糊計算，得到濾液酸電動調節 閥門的開度；
[0016] 2. 5)將所述濾液酸電動調節閥門的開度轉換成的電流信號並輸出至淡磷酸收集 槽的濾液酸電動調節閥門。
[0017] 優選地，所述步驟2. 4)具體基於式（1)進行解模糊計算；

【權利要求】
1. 一種用於磷礦漿過濾設備回收淡磷酸的濃度與流量控制方法，其特徵在於實施步驟 如下： 1) 檢測磷礦漿過濾設備淡磷酸收集槽的淡磷酸P2〇5濃度、反應漿料P2〇 5濃度以及液位 高度； 2) 將所述淡磷酸P205濃度、反應漿料P205濃度分別利用預設的隸屬度函數轉換成模糊 集合併利用預設的模糊規則表進行模糊推理，對所述模糊推理的結果進行解模糊計算得到 濾液酸電動調節閥門的開度，將所述濾液酸電動調節閥門的開度轉換成的電流信號並輸出 至淡磷酸收集槽的濾液酸電動調節閥門； 3) 將所述反應漿料P205濃度、液位高度按比例折算為淡磷酸電動調節閥門的開度，將 所述淡磷酸電動調節閥門的開度轉換成的電流信號並輸出至所述淡磷酸收集槽的淡磷酸 電動調節閥門。
2. 根據權利要求1所述的用於磷礦漿過濾設備回收淡磷酸的濃度與流量控制方法，其 特徵在於，所述步驟2)的詳細步驟如下： 2. 1)獲取所述淡磷酸P205濃度隸屬於由預設的第一隸屬度函數描述的模糊集合的數 值； 2. 2)獲取所述反應漿料P205濃度隸屬於由預設的第二隸屬度函數描述的模糊集合的 數值； 2. 3)將獲所述淡磷酸P205濃度隸屬於由預設的第一隸屬度函數描述的模糊集合的數 值、所述反應漿料P2〇5濃度隸屬於由預設的第二隸屬度函數描述的模糊集合的數值根據預 設的模糊規則表進行模糊推理，在模糊規則表中找到被激活的模糊規則； 2. 4)根據所述淡磷酸P205濃度隸屬於由預設的第一隸屬度函數描述的模糊集合的數 值、所述反應漿料P2〇5濃度隸屬於由預設的第二隸屬度函數描述的模糊集合的數值、所述 被激活的模糊規則，利用中心平均解模糊方法進行解模糊計算，得到濾液酸電動調節閥門 的開度； 2. 5)將所述濾液酸電動調節閥門的開度轉換成的電流信號並輸出至淡磷酸收集槽的 濾液酸電動調節閥門。
3. 根據權利要求2所述的用於磷礦漿過濾設備回收淡磷酸的濃度與流量控制方法，其 特徵在於，所述步驟2. 4)具體基於式（1)進行解模糊計算；
式（1)中，yi為解模糊計算得到的濾液酸電動調節閥門的開度，方為模糊規則表中第 j條規則對應的輸出量，p i為淡磷酸P2〇5濃度，p 2為反應漿料P2〇5濃度，μ u(p D為模糊 規則表中第j條規則對應的淡磷酸Ρ2〇5濃度隸屬於由預設的第一隸屬度函數描述的模糊 集合的數值，μ Μ (Ρ 2)為模糊規則表中第j條規則對應的反應漿料ρ205濃度隸屬於由預設 的第二隸屬度函數描述的模糊集合的數值，m為所述模糊規則表中模糊規則的總數量，j = 1，2,…，m〇
4. 根據權利要求3所述的用於磷礦漿過濾設備回收淡磷酸的濃度與流量控制方法，其 特徵在於：所述步驟2. 5)具體根據式（2)將濾液酸電動調節閥門的開度轉換成的電流信 號； 11. kiid-y^+Ci! (2) 式⑵中，Ii為濾液酸電動調節閥門的開度轉換得到的電流信號，kn為比例係數，71為 濾液酸電動調節閥門的開度，cn為常數。
5. 根據權利要求4所述的用於磷礦漿過濾設備回收淡磷酸的濃度與流量控制方法，其 特徵在於：所述第一隸屬度函數為三角形隸屬度函數。
6. 根據權利要求5所述的用於磷礦漿過濾設備回收淡磷酸的濃度與流量控制方法，其 特徵在於：所述第一隸屬度函數包括"很低"、"較低"、"適中"、"較高"和"很高"共5個模糊 集合，且所述5個模糊集合的峰點分別為3 %、6 %、7 %、8 %和9 %。
7. 根據權利要求6所述的用於磷礦漿過濾設備回收淡磷酸的濃度與流量控制方法，其 特徵在於：所述第二隸屬度函數為三角形隸屬度函數。
8. 根據權利要求7所述的用於磷礦漿過濾設備回收淡磷酸的濃度與流量控制方法，其 特徵在於：所述第二隸屬度函數包括"很低"、"較低"、"適中"、"較高"和"很高"共5個模糊 集合，且所述5個模糊集合的峰點分別為13%、15%、17%、19%和21 %。
9. 根據權利要求1?8中任意一項所述的用於磷礦漿過濾設備回收淡磷酸的濃度與流 量控制方法，其特徵在於，所述步驟3)具體是指根據式（3)將反應漿料P 205濃度、液位高度 按比例折算為淡磷酸電動調節閥門的開度； y2 = h (H-h) +k2 λ p (C- p 2) (3) 式⑶中，y2為比例折算得到的淡磷酸電動調節閥門的開度，匕為高度偏差比例係數， Η為液位高度的期望值，h為液位高度，k2為濃度偏差比例係數，λ p為濃度偏差修正係數， C為反應漿料P205濃度的期望值，P 2為反應漿料P205濃度。
10. 根據權利要求9所述的用於磷礦漿過濾設備回收淡磷酸的濃度與流量控制方法， 其特徵在於：所述步驟3)具體是指根據式（4)將所述淡磷酸電動調節閥門的開度轉換成的 電流信號； 12. ki2y2+ci2 (4) 式⑷中，12為淡磷酸電動調節閥門的開度轉換得到的電流信號，^為淡磷酸電動調 節閥門的開度，ki2為比例係數，ci2為常數。
【文檔編號】C01B25/18GK104291285SQ201410520917
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月30日 優先權日:2014年9月30日
【發明者】龍祖強, 張滿紅, 杜社會 申請人:衡陽師範學院