Математическая модель агитатора для сернокислотного выщелачивания цинка как объекта управления

Статья посвящена разработке математической модели одного из основных заключительных процессов получения металлического цинка из огарков рудного сырья. Для создания модели потребовалось обратиться к теоретическому описанию кинетики процесса выщелачивания и возможности аппроксимации его математического описания типовым звеном автоматического управления. Без этого невозможно проектирование и настройка систем автоматического регулирования процесса выщелачивания. В основе разработки математической модели лежит предположение, что извлечение металлического цинка в процессе выщелачивания опирается на кинетическое уравнение реакции взаимодействия оксида цинка с серной кислотой. В первом приближении приняты описание кинетики уравнением первого порядка и уравнением материального баланса в агитаторе. Это позволило получить дифференциальное уравнение процесса, переходную кривую и аппроксимировать ее с высокой точностью уравнением инерционного звена автоматического управления. На основе теоретического описания технологического процесса получено уравнение извлечения цинка в процессе выщелачивания. Интегрирование уравнения изменения концентрации позволило аппроксимировать математическую модель выщелачивания с достаточной точностью инерционным звеном первого порядка, что в дальнейшем является базой для разработки системы автоматического управления процессом выщелачивания.

Леонов Р. Е., Патраков С. С. Математическая модель агитатора для сернокислотного выщелачивания цинка как объекта управления // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 11-1. — С. 366—373. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_111_0_366.

Леонов Рафаил Ефимович¹ — канд. техн. наук, доцент, профессор кафедры Автоматики и компьютерных технологий, lprep2011@mail.ru;
Патраков Семен Сергеевич¹ — магистрант по специальности Автоматическое управление кафедры Автоматики и компьютерных технологий;
¹ Уральский государственный горный университет, Екатеринбург, Россия.

1. Ахтамов Ф. Э., Нишонов Б. У. К вопросу переработки цинковых кеков // Теория и технология металлургического производства. — 2016. — № 1. — С. 69—72.

2. Zaitseva, N. A., Ivanova, I. V., Samigullina, R. F., Rotermel, M. V., Krasnenko, T. I. Synthesis, Crystal and Thermal Properties of Solid Solution Zn2−2xCu2xSiO4 with Willemite Structure//Russian Journal of Inorganic Chemistry— 2019. — №64. DOI:10.1134/ S0036023619010224

3. Козин В. З., Комлев А. С. Опробование крупнокусковых продуктов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 3—1. — С. 410–421. DOI: 10.25018/0236—1493—2020—31—0—410—421.

4. Амдур А. М., Павлов В. В., Федоров С. А. Флотация дисперсных капель золота и штейна в расплавах // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 3—1. — С. 399–409. DOI: 10.25018/0236—1493—2020—31—0—399—409.

5. Hassan Koohestani, Elahe Sadat Khatami, Kazem Babaei Comparative investigation of leaching of zinc from wastes of the zinc alloy production process// Mineral Processing and Extractive Metallurgy-2019. — pp.1—7. DOI: 10.1080/25726641.2019.1660506

6. Затонский А. В., Бовыкин К. В., Асадулин Р. Р., Голубева Е. В. Разработка и испытания промышленной технологии карбонизации свинцового кека // Цветные металлы. — 2015 .— № 5 .— С. 5558.

7. Якорнов С. А., Паньшин А. М., Козлов П. А., Ивакин Д. А., Голубева Е. В. Разработка технологии гидрометаллургической переработки вельц-оксида с получением карбонизированного свинцового кека// Металлург. — 2017 .— № 10 .— С. 60—66.

8. Кляйн С. Э., Козлов П. А., Набойченко С. С. Извлечение цинка из рудного сырья — Екатеринбург: УГГУ-УПИ. — 2009. — 492 с.

9. Amdur A. M., Fedorov S. A., Matushkina A. N., Apakashev R. A. Behaviour of the gold dispersed drops in the ore on being heated. Non-ferrous Metals. 2016. No. 2. pp. 3–6. DOI: 10.17580/nfm.2016.02.01

10. Ватолин Н. А., Амдур А. М. Влияние термической деструкции угля на восстановление оксидов железа из концентратов. Доклады Академии наук, 463(5), 556. DOI: 10.7868/S0869565215230140

11. Weidong Xing, Man Seung Lee. Leaching of gold and silver from anode slime with a mixture of hydrochloric acid and oxidizing agents// Geosystem Engineering. -2017. -№ 20(4). — pp.216—223. DOI: 1 0.1080/12269328.2017.1278728

12. Harrison Hodge, Peter C. Hayes, William Hawker, James Vaughan. The DSP concentrate sinter-leach process for aluminium and sodium recovery 2: leaching behavior// Mineral Processing and Extractive Metallurgy. — 2020. — pp.1—10. DOI: 10.1080/25726 641.2020.1791681

13. Матушкина А. Н., Амдур А. М., Цыпин Е. Ф. Показатели обогащения материала с преобладанием тонкодисперсного золота до и после тепловой обработки на примере карбонатно-силикатной руды // Горный журнал. — 2016. — № 12. — С. 9—13.

14. Mungall, J. E., Brenan J. M., Godel B., Barnes S. J., Gaillard F. Transport of metals and sulphur in magmas by flotation of sulphide melt on vapour bubbles // Nature Geoscience, 2015, Vol. 8, Issue 3, рр. 216—219.

15. Амдур А. М., Ватолин Н. А., Федоров С. А., Матушкина А. Н. Движение дисперсных капель золота в пористых телах и оксидных расплавах при нагреве // Доклады Академии наук. — 2015. — Т. 465, № 3. — С. 307–309.

16. Козин В. З., Комлев А. С. Комбинированный способ отбора проб продуктов обогащения и оборудования для его реализации. // Обогащение руд. 2014. №3. С. 28—32.

17. Козин В. З., Комлев А. С. Определение коэффициентов вариации массовой доли компонентов в продуктах обогащения. // Обогащение руд. 2019. №1. С. 28—33.

18. Brochot S. Sampling for metallurgical test: how the test results can be used to estimate their confidence level. XXVIII International Mineral Processing Congress. Quebec City, Canada, 2016. Paper ID 438.

19. Yong Qiao, Jiang Diao, Deman Liu, Jianfeng Yang, Dongwei Guo, Siyu Gong, Bing Xie Dephosphorisation of steel slags by leaching with sulphuric acid // Mineral Processing and Extractive Metallurgy. — 2018 — № 127(4), pp. 250—254. DOI: 10.1080/03719553.2 017.1412096

20. B. Wang, Y. L. Hao, W. Q. Chu, S. Rong, H. L. Sun Kinetics of leaching of 20C aO·13Al2O3·3MgO·3SiO2, Mineral Processing and Extractive Metallurgy. — 2017. — № 126(4), pp. 199—204. DOI: 10.1080/03719553.2016.1220448

21. Ning Peng, Bing Peng, Hui Liu, Ke Xue, Dong Chen, Dong-Hong Lin Reductive roasting and ammonia leaching of high iron-bearing zinc calcines//Mineral Processing and Extractive Metallurgy. — 2018. — № 127(1), pp. 1—9. DOI: 10.1080/03719553.2016.125 8136

22. Пелевин А. Е. Получение гематитового концентрата из гематит-магнетитовых руд // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 3—1. — С. 422–430. DOI: 10.25018/0236—1493—2020—31—0—422—430.

23. Пелевин А. Е., Сытых Н. А. Испытания двухстадиальной схемы измельчения титаномагнетитовой руды // Обогащение руд. — 2018. — № 2. — С. 13–18. DOI: 10.17580/ or.2018.02.03.

24. Пелевин А. Е. Пути повышения эффективности технологии обогащения железорудного сырья // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2019. Т. 75, № 2. С. 137–146

25. Прокопьев С. А., Пелевин А. Е., Напольских С. А., Гельбинг Р. А. Стадиальное выделение магнетитового концентрата с использованием винтовой сепарации // Обогащение руд. — 2018. — № 4. — С. 28–33. DOI: 10.17580/or.2018.04.06.