Описание технологического процесса

2.1 Основные технические решения
Система автоматического управления отделением десорбции, электролиза и реактивации угля предусматривает иерархическую, трехуровневую структуру, которая состоит из подсистемы нижнего, среднего и верхнего уровней.
Подсистема нижнего (полевого) уровня включает различные датчики, контакторы, промежуточные реле, шкафы управления насосным оборудованием и т.д.; среднего уровня — шкафы управления отделением на основе программируемых логических контроллеров (ПЛК); верхнего уровня — автоматизированные рабочие места инженерно-технического персонала, оснащенные техническими средствами представления информации и органами управления.
Техническими средствами для решения поставленных задач традиционно являются ПЛК, а также программное обеспечение для построения систем диспетчерского управления и сбора данных (SCADA-система). Проектом может быть предусмотрено использование распределенной структуры управления.

Рис. 1. Пример распределенной структура управления, реализованный на основе ЦП 1500-й серии (слева) и станций ET200M (справа) производства компании Siemens

Контроллерное оборудование размещается в шкафах управления (рис. 2), построенных на базе напольных металлических корпусов ведущих производителей, которые доукомплектовываются модулями ввода/вывода, различными реле, контакторами, клеммами и другим вспомогательным оборудованием.

Рис. 2. Шкаф управления десорбции
В качестве шкафов местного управления насосным оборудованием применяются навесные металлические шкафы с вынесенными на лицевую сторону (дверцу) органами управления и световой сигнализацией (рис. 3).

Рис. 3. Сборка шкафа управления насосами
Верхний уровень реализованной системы включает операторскую станцию на базе автоматизированного рабочего места с двойным дисплеем, на котором отображаются мнемосхемы и различные отчеты, а также панель оператора, выполняющую функции резервного оперативного управления, визуализации и обработки данных.

Рис. 4. Операторская станция на базе автоматизированного рабочего места с двойным дисплеем (слева) и панель оператора (справа)
Информация на экране рабочей станции оператора представляется в виде статических изображений, например, мнемосхем технологического процесса, числовых значений параметров, графиков изменения параметров во времени, текстовых сообщений о событиях в системе или состоянии технологического оборудования.

Рис. 5. Видеограммы: 1 — «Щелочь и электролиз»; 2 — «Кислотная обработка»; 3 — отделения десорбции
Способы представления информации, как правило, комбинируются. Тем самым оператор имеет возможность контролировать состояние запорных клапанов и работу насосного оборудования, уровень материала в емкостях, расход реагентов, давление в колоннах, а также управлять нагревом котла, клапанами и насосами и т.д.

2.2. Приборы и средства автоматизации

Основу технических средств для измерения технологических параметров составляют датчики от известных отечественных и зарубежных производителей, в том числе «Метран», Wika, Siemens, Endress+Hauser, Krohne, хорошо зарекомендовавшие себя в условиях обогатительных фабрик.

Датчики подбираются под заданные параметры индивидуально для конкретного технологического процесса.
При нормальном протекании процесса диапазон измеренной величины колеблется от 50 до 80% диапазона измерения датчика.
Вся регулируемая арматура оснащается контролем положения со стандартным сигналом обратной связи и конечными выключателями. Запорная арматура оснащается электрическими приводами с дискретным управлением. Оборудование КИПиА выбрано так, чтобы обеспечить устойчивую надежную работу систем контроля и регулирования, гарантировать точность, отвечающую требованиям технологического процесса. Внедрение современной системы автоматического управления на вашем производстве позволит:
• сократить эксплуатационные затраты за счет оптимизации технологического процесса;
• благодаря точному регулированию и контролю технологических показателей снизить перерасход реагентов и, как следствие, себестоимость готового продукта;
• существенно сократить износ оборудования и уменьшить количество возможных простоев благодаря непрерывному мониторингу аварийных параметров;
• осуществлять непрерывный мониторинг технологических показателей, способствующий проведению точной аналитики на всех этапах производства, что в дальнейшем положительно сказывается на оптимизации технологического процесса.
Процесс десорбции является технологической операцией по регенерации угля, в результате которой снижается ёмкость насыщенного угля для возможности возврата сорбента в технологический процесс сорбции. Одновременно процессу десорбции протекает процесс электролиза с восстановлением золота в катодный осадок. Процесс кислотной обработки предназначен для снижения содержания вредных примесей на сорбенте, снижающих его сорбционные свойства (катионы различных металлов, сорбированных в процессе сорбционного выщелачивания, но не перешедших в раствор в процессе десорбции).
Процесс реактивации угля предназначен для восстановления сорбционных свойств регенерированного угля, в результате протекания из сорбента удаляются присутствующие в нём органические примеси . Технологическая характеристика оборудования участка десорбции, электролиза, кислотной обработки и реактивации угля. Технологическое оборудование участка десорбции, электролиза золотосодержащих растворов, кислотной обработки и реактивации угля состоит из: ёмкостей для угля, колонн десорбции, фильтров, электронагревателей, электролизёров, ёмкости приготовления десорбирующих растворов, циркуляционный насосов, ёмкостей кислотной обработки, контрольного грохота, ёмкости приготовления раствора соляной кислоты, ёмкости приготовления раствора едкого натра, насосов перекачяки угольной пульпы, бункеров поди угля в печь реактивации, печей реактивации, разгрузочных бункеров, накопительных ёмкостей . Факторы, влияющие на процессы десорбции, электролиза, кислотной обработки и реактивации угля. На эффективность технологических процессов, протекающих на участке десорбции, кислотной обработки и реактивации угля, оказывают влияния следующие факторы: давление, температура, концентрация щелочи и цианида при десорбции, напряжение и сила тока на электролизерах; «усталость растворов» в процессе десорбции; остаточная концентрации золота в десорбирующем растворе при завершении цикла; посторонние включения в объеме угля (песок, илы, щепа); размер ячейки дренажных сеток колонны десорбции; непрерывность процесса десорбции и электролиза; остаточная концентрация золота в угле; концентрация кислоты в исходном растворе при кислотной обработке угля; отмывка угля от кислоты; температурный режим в печи реактивации; попадание воздуха в печь; влажность угля .
Исследования физико-химических процессов десорбции благородных металлов показывают, что наилучшими элюирующими свойствами обладают растворы щелочей. Десорбция растворами нейтральных солей протекают крайне медленно и не обеспечивают необходимой полноты извлечения. 
Добавление свободного цианид аниона в элюент увеличивает устойчивость цианистых комплексов благородных и цветных металлов. Так же установлено, что тип насыщенных углей не оказывает существенного влияния на кинетику выходных кривых десорбции и полноты извлечения, а коэффициенты массопередачи при десорбции щелочными растворами свидетельствуют о схожести пористых структур активных углей и характера связи адсорбируемых комплексных анионов золота и серебра с их поверхностью. Кратко механизм десорбции можно объяснить действием гидроксильных ионов. При определенной концентрации ОН-анионов происходит их внедрение в каркас углей, который ионизируется в отрицательный заряд. Этот заряд выталкивает анионные комплексы золота из каркаса угля за счет электростатических сил в объем раствора. Исследования по десорбции золота проводили с различными реагентами, содержащими гидроксильные анионы. Высокую степень десорбции показывают гидроксиды с высокой степенью диссоциации. К ним относится едкое кали КОН, но для промышленного применения была выбрана каустическая сода NaOH, как более дешёвый реагент по сравнению с едким кали. Показано, что оптимальная концентрация щелочи NaOH в элюенте при температуре 150–175 °С соответствует значению 40–60 г/л. При такой концентрации обеспечивается максимальное извлечение металлов из активных углей.
Насыщенный уголь из отмывочной колонны (отделение сорбции) перекачивают в отделение десорбции в колонну до насыщения угля. Из колонны до насыщения уголь аэролифтом перекачивают в обезвоживающий бункер, раствор с обезвоживающего бункера обратно самотеком поступает в колонну до насыщения. Слив растворов из колонны до насыщения самотеком поступает в промежуточную емкость, откуда насосом перекачивают в головной агитатор отделения сорбции. Уголь из бункера загружают в десорберы, которые используют по переменно (один в цикле десорбции, другой в это время находится под загрузкой или выгрузкой угля). После цикла десорбции производится сброс давления в емкость. Уголь из десорберов разгружают в разгрузочный бункер, откуда его насосом перекачивают в колонну кислотной обработки, на термическую реактивацию и Кислотную обработку угля осуществляют в колонне, раствор соляной кислоты приготавливают в расходной емкости, из которой его химическим насосом перекачивают в колонну кислотной обработки. После кислотной обработки уголь подвергают водной отмывке до рН=6-7, растворы образовавшиеся в процессе кислотной обработки угля направляют на нейтрализацию. Приготовление исходных щелочных растворов (элюент) для десорбции осуществляется в емкостях-холодильниках работающих в периодическом режиме (один в цикле десорбции, в другой для приготовления следующей партии элюента. В емкость-холодильник, подают концентрированный щелочной раствор (NaOH=10 %) из промежуточной емкости, концентрированный раствор разбавляют водой до заданной концентрации (NaOH=4-6 г/л). ли непосредственно на контрольное грохочение для отделения угольной мелочи. Элюирующий раствор из емкости насосом типа НД, через теплообменник подается в электродный котел, где он нагревается до температуры 175-185ºС, а затем поступает в нижнюю часть десорбера. Из верхней части десорбера золотосодержащий раствор (элюат) проходит через два теплообменника, в которых отдается часть тепла элюирующему раствору, подаваемому в электродный котел, далее элюат охлаждается до температуры менее 50 ºС в ёмкости-холодильнике, в которой установлен змеевик. Охлажденный элюат, содержащий золото, делится на две части: богатую и бедную. Богатые элюаты поступают в емкость, откуда самотеком подаются на электролиз в два параллельно установленных электролизера ЭПС-2,5, после электролиза растворы самотеком поступают в промежуточную емкость, откуда насосом перекачиваются в емкость для бедных элюатов. Бедные элюаты поступают в емкость, где объединяются с растворами после электролиза и поступают в колонну до-насыщения (сорбции бедных золотосодержащих растворов полученных в процессе десорбции) угля. Слив колонны до насыщения поступает в промежуточную емкость и насосом перекачивается в отделение сорбции.