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稀土萃取分离过程信息化系统技术探析

摘要:稀土中共包含17种元素,这些金属元素一般会以共生矿的形式存在。稀土中各元素之间存在极为相似的化学性质,分离过程存在一定难度;而稀土某些元素在应用领域对其纯度要求较高,因此稀土的萃取分离技术十分关键。本文主要针对稀土萃取分离过程中综合信息化系统技术进行介绍。
  关键词:稀土 萃取分离 信息化系统
  中图分类号:TP278 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2013)03-0251-01
  1 稀土萃取分离生产流程
  稀土萃取分离的一般流程包括以下几道工序:首先进行料液制备,制备好的经过除杂后进入多级萃取槽进行分离,分离出来的水化液体产品经浓缩脱水后再进行灼烧,最后得到成品稀土氧化物。
  稀土的萃取分离过程中任何环节均会对正常的生产流程产生直接影响。所以在生产过程中要制定合理的生产作业计划,保证每个生产环节的合理性及物料管理的有效性。其中,料液制备及萃取分离技术是两个最关键的环节,其对稀土分离的质量起着决定性作用,因此要做好相关工艺参数的设定与执行。稀土萃取分离过程中要求物料要保持高效、连续性的运作,在兼顾工序并行性问题的基础上保证前后工序衔接的紧密性,因此不仅要实现物料平衡,而且要实现时间平衡。现阶段很多稀土萃取分离的生产管理与控制仍采用人工模式来进行,不仅效率低,而且无法保证管控的及时性与合理性。因此,笔者就参考相关研究文献,介绍一种稀土萃取分离过程综合信息化系统技术。
  2 萃取分离过程信息化系统技术的主要结构
  本文所介绍的萃取分离过程信息化系统技术,与稀土萃取分离工序的特点密切结合,并能对各项指标进行优化,包括稀土产品的纯度、产量以及金属回收率等。系统的主要包括三大模块,即生产过程控制系统、生产管理系统以及计算机支撑系统等,下面分别介绍。
  首先,稀土分离生产过程控制系统主要采用集散控制系统技术,该系统将基础控制技术以及智能优化控制技术集成在一个平台上,具体又分为三个部分,即稀土分离基础自动化系统、萃取分离过程优化控制系统及对生产过程进行实时监控的多媒体监控系统;其次,生产管理系统实现生产计划的调度,对生产过程的动态成本进行全程控制,并对综合生产指标进行全面优化,生产管理系统包括诸多子系统,主要有稀土分离生产计划与调度系统、生产数据统计分析系统、生产成本控制系统、生产设备管理系统、质量管理系统、过程查询系统以及其它相关的辅助决策系统等等。最后是计算机支撑系统,主要由高性能计算服务器、磁盘阵列及相关数据计算软件以及相关网络系统等,为其它两个模块提供技术支持,提高稀土分离生产过程控制的有效性及资源配置管理的最优化。
  3 萃取分离过程信息化系统的主要功能
  3.1 稀土分离过程控制系统的主要功能
  稀土分离过程控制系统所包含的功能模块有基础自动化系统、过程优化控制系统以及多媒体监控系统。其中稀土萃取分离基础自动化系统又有多种功能,可以实现生产设备的启停、联锁控制,并具备相应的数据计量及信息采集,而且可以有效控制萃取物料的液位与流量,此外,还具备实时采集能源消耗及物料消耗相关数据的功能。稀土萃取分离的生产过程变量多、耦合强、滞后时间久、非线性及时变的特点,并且很难实现稀土元素组分质量分数的在线测量,因此利用常规性的优化控制策略很难实现对其控制的有效性。针对这种情况,可以采用离线化验检测结合组分质量分数软测量的方案,采用闭环控制策略,对设定参数进行优化,集成过程建模与控制形成智能优化控制策略,过程优化控制系统结合生产工艺,对相关采集参数进行分析与计算,对液体回路进行智能PID调节,实现萃取剂、料液、洗涤液流量值等参数设置的优化与校正,最终给出萃取分离生产线液位及给料流量的最优值,并对设备合理启停,实现节能降耗;多媒体监控系统返回工业现场的实时画面,让生产管理者实时监管生产工艺,与现场进行联络,发出广播及声光报警信息,在监控中心就能发现问题并及时通报并处理,预防发生生产事故及安全事故。基础自动化系统结合过程优化控制系统及多媒体监控系统,最终实现稀土分离过程的自动化管理。
  3.2 生产过程管理系统的主要功能
  生产过程管理系统又包含多个不同的功能模块,分别为生产作业管理、物料管理、作业成本管理、质量管理、生产设备管理、辅助决策模块与查询模块等。生产过程管理系统主要完成稀土萃取分离的生产管理功能,针对稀土分离前的处理措施、萃取分离的过程管理以及后续处理管理等重要工序制定出合理的生产计划,通过科学的物料分配与能源消耗,降低生产成本,控制产品质量,并制订完善的设备运行与保养计划等。生产过程管理系统具备生产工艺模拟器的功能,其主要作用是把相关的综合生产指标转换为生产过程两端出口产品纯度指标,比如产量、纯度以及金属回收率等等。
  3.3 计算机支撑系统的主要功能
  计算机支撑系统的主要功能是为稀土萃取分离生产过程控制系统和生产管理系统提供支持平台;为稀土萃取分离生产工艺建立数据模型,对各项生产数据进行数据安全存储,并通过对在线数据库和离线数据库内大规模数据的电子计算与智能分析,结合产品离线分析数据,给出生产工艺中料液给定的最优值和萃取分离液位控制的最优值;为生产工艺模拟器提供高性能计算支持,只要输入相关原料参数,即可得出产品纯度质量等信息;为信息化平台提供后台服务,包括企业网站、企业内部办公自动化系统等。
  4 萃取分离过程信息化系统技术展望
  萃取分离过程信息化系统技术的应用,为企业的信息化建设迈进了一大步。该技术不仅提高企业生产效率,优化生产工艺,节能降耗,而且提升企业管理水平,增强企业核心竞争力。萃取分离过程信息化系统技术未来若能与离子型稀土原地浸矿技术结合,并开发相应的萃取成品在线检测分析传感设备,建立从稀土矿山采矿,到稀土萃取分离工厂分离得到稀土成品过程的一体化信息系统平台,将是一个行业内的重大突破。以信息化带动工业化,工业化促进信息化,发挥工业化、信息化优势,实现稀土萃取分离行业的跨越式发展。
  参考文献
  [1]韩旗英,白炜,李景芬.稀土萃取分离的综合自动化系统[Z].中国安徽马鞍山:2010769-774.
  [2]耿刚强.萃取—塞曼石墨炉原子吸收法测定高纯稀土氧化物中非稀土杂质的研究[D].内蒙古大学,2010.

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