湿法磷酸自动化生产系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及磷酸生产领域，特别是一种湿法磷酸自动化生产系统。
【背景技术】
[0002]磷酸作为一种重要化工原料，在我国化工行业有着举足轻重的地位。工业用磷酸通常使用硫酸萃取磷矿石的方法来获取，并生成副产品硫酸钙(俗称磷石膏)。二水硫酸钙具备结晶颗粒粗大、便于过滤分离的优点，所以磷酸生产企业一般采用二水湿法磷酸萃取工艺。
[0003]现有技术中大型磷酸生产系统生产时，受技术限制，缺少自动化的监控设施，往往都是人与人之间传递指令并执行这些指令，不仅劳动强度大且信息发现、反馈和执行往往滞后，工艺调整困难，产品质量不稳定，产量波动大。
[0004]尤其是现有的磷酸生产系统，在生产过程中配料不准确，当磷矿石与硫酸配比的不准确，造成输出矿浆的余硫酸含量指标在大范围内波动，从而影响磷石膏结晶与过滤的效果，也会影响成品磷酸的质量和造成环境污染。
[0005]中国专利文献CN104310367A公开了一种用于二水湿法磷酸萃取工艺的硫酸流量控制方法，记载了通过检测矿浆的CaO质量浓度，将CaO质量浓度折算为CaO所需的硫酸消耗量；并将杂质含量经过复杂运算获取硫酸消耗量；将上述的消耗量累加获得硫酸总消耗量；然后实现矿浆与硫酸的准确配比。由此方法，使硫酸消耗量与矿浆量相适应，以提高磷酸质量，减少环境污染。但是，该方案较为复杂，需要在线检测输入矿浆的CaO质量浓度，否则随着矿浆配比的变化，矿浆的CaO质量浓度相应变化，则难以实现准确配比。而在线检测输入矿浆的CaO质量浓度在工业应用中是难以实现的。而且采用阀门开度控制进行物料精确配比，控制难度也较高。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种湿法磷酸自动化生产系统，能够实现矿浆与硫酸的精确配比，提高生产的稳定性，提高成品质量，减少硫酸消耗和降低环境污染，并适于工业化生产。
[0007]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:一种湿法磷酸自动化生产系统，包括矿浆槽，矿浆槽上方设有进料装置和供水装置，矿浆槽通过矿浆输送装置与萃取槽连接，萃取槽上设有硫酸输送装置，在进料装置设有称重装置，在供水装置设有供水流量计，在矿浆输送装置设有矿浆流量计，在硫酸输送装置设有第一稀硫酸流量计；
称重装置、供水流量计、矿浆流量计和第一稀硫酸流量计与控制系统连接。
[0008]在供水装置还设有供水水栗，供水水栗与供水变频电机连接，供水变频电机与控制系统连接。
[0009]矿浆输送装置还设有矿浆栗，矿浆栗与矿浆变频电机连接，矿浆变频电机与控制系统连接。
[0010]硫酸输送装置还设有第一稀硫酸栗，第一稀硫酸栗与第一稀硫酸变频电机连接，第一稀硫酸变频电机与控制系统连接。
[0011 ] 所述的硫酸输送装置中，稀硫酸储罐通过第二稀硫酸栗和第二稀硫酸流量计与混合器连接，第二稀硫酸栗与第二稀硫酸变频电机连接；
还设有浓硫酸管路，浓硫酸管路与混合器连接，浓硫酸管路上设有浓硫酸栗和浓硫酸流量计，浓硫酸栗与浓硫酸变频电机连接；
还设有配水管路，配水管路与混合器连接，配水管路上设有配水栗和配水流量计，配水栗与配水变频电机连接；
混合器与中储罐连接，中储罐通过第一稀硫酸栗和第一稀硫酸流量计与萃取槽连接；第一稀硫酸流量计、第二稀硫酸流量计、浓硫酸流量计、配水流量计、第一稀硫酸变频电机、第二稀硫酸变频电机、浓硫酸变频电机和配水变频电机均与控制系统连接。
[0012]所述的进料装置为皮带输送机，皮带输送机上设有皮带秤。
[0013]所述的进料装置为皮带输送机，皮带输送机的出料端设有料斗，料斗内设有分料器，在分料器下方设有至少两个称重料斗，称重料斗分别支承在称重传感器上，在称重料斗上设有倾斜布置的闸板，闸板通过传动机构与闸板电机连接；
称重传感器和闸板电机与控制系统连接。
[0014]所述的分料器为置于料斗之内由驱动装置驱动往复旋转的柱形元件，柱形元件的外壁与料斗的内壁形成密封，柱形元件内沿径向设有第一隔板和第二隔板，第一隔板和第二隔板将柱形元件的内腔分成通过部和隔离部，第一隔板和第二隔板之间的隔板夹角在91° -170°区间的范围为隔离部，其余部分为通过部。
[0015]在称重料斗的侧壁设有脉冲喷气装置，脉冲喷气装置与空压机连接，脉冲喷气装置上设有电磁阀，电磁阀与控制系统连接。
[0016]矿浆槽底部通过管路与高压气输送装置连接。
[0017]本发明提供的一种湿法磷酸自动化生产系统，通过将整个自动控制部分前移，SP从球磨机出来的矿粉处即开始实现自动化配料，从而使矿浆的CaO及杂质含量基本保持恒定。因此仅需采用离线检测即可实现物料即矿粉、水和硫酸的准确配比。其中离线检测可以仅检测同批次磷矿的CaO及杂质含量数据即可。在现有技术提高生产的稳定性，提高成品质量，减少硫酸消耗和降低环境污染的基础上，并简化了控制方式，适于较大规模的磷酸工业自动化生产。优选的方案中，通过采用双称重料斗的结构，进一步提高了矿粉进料数据的精确度，从而通过降低误差来实现矿浆与硫酸的精确配比。
【附图说明】
[0018]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明:
图1为本发明的整体结构示意图。
[0019]图2为本发明中硫酸输送装置的结构示意图。
[0020]图3为本发明优选方案的结构示意图。
[0021]图4为本发明另一优选方案的结构示意图。
[0022]图5为本发明中优选的进料装置的结构示意图。
[0023]图中:进料装置1，皮带秤101，料斗102，分料器103，第一隔板1031，第二隔板1032，隔板夹角a，第一称重料斗104，第二称重料斗105，称重传感器106，脉冲喷气装置107，溜筒108，齿轮109，减速器110，闸板电机111，闸板112，供水装置2，供水流量计201，供水水栗202，供水变频电机203，供水电磁阀204，供水高位水槽205，搅拌叶3，矿浆槽4，矿浆输送装置5，矿浆栗501，矿浆变频电机502，矿浆流量计503，萃取槽6，磷酸出口 601，矿渣出口 602，硫酸输送装置7，第一稀硫酸流量计701，第一稀硫酸栗702，第一稀硫酸变频电机703，稀硫酸储罐704，第二稀硫酸流量计705，浓硫酸流量计706，配水流量计707，第二稀硫酸栗708，第二稀硫酸变频电机709，浓硫酸栗710，浓硫酸变频电机711，配水栗712，配水变频电机713，混合器714，中储罐715，高压气输送装置8。
【具体实施方式】
[0024]如图1、3、4中，一种湿法磷酸自动化生产系统，包括矿浆槽4，矿浆槽4上方设有进料装置1和供水装置2，矿浆槽4通过矿浆输送装置5与萃取槽6连接，萃取槽6上设有硫酸输送装置7，在进料装置1设有称重装置，在供水装置2设有供水流量计201，在矿浆输送装置5设有矿浆流量计503，在硫酸输送装置7设有第一稀硫酸流量计701 ;
称重装置、供水流量计201、矿浆流量计503和第一稀硫酸流量计701与控制系统连接。本例中的控制系统优选采用DCS控制系统，即分布式控制系统，一个功能模块，例如进料装置的控制部分由一个PLC或工控机完成，并作为一个网络节点，然后多个功能模块之间通过有线或无线网络的集成到一起，并由位于操作室内的控制台完成全部的控制操作。或者部分距离较远或不易布线的传感器采用自组网传感器，将数据传输至较近的PLC或工控机，然后再通过网络集成。
[0025]控制系统的控制方案有两种，其一是在控制系统的PLC中设置进料装置1矿粉的重量、设置水流量、矿浆流量和稀硫酸流量，根据称重装置和各个流量计的反馈实现自动控制。本方案将自动控制前移，确保矿浆的稳定性，从而实现物料之间的准确配比。但是该方案对于系统误差的容错性较弱，即当系统中，例如，用于供料的栗发生较大波动，则可能造成配料的不准确。
[0026]其二是以矿粉的重量作为基础参数，其余水流量、矿浆流量和稀硫酸流量以矿粉的重量乘以设定的配比作为随动参数，即根据矿粉的重量的作为基准，进一步提高了配料的精度。具体的步骤为，根据矿粉重量，添加水，当水的添加量发生较大波动，根据波动后的数据修正矿浆的输送流量，并根据矿浆流量修正稀硫酸的流量，由此方案提高了自动控制系统的容错能力。本例中采用该控制方案。
[0027]当进料装置1在单位时间内输入为700公斤矿粉，则水的输送量则随动设定为300公斤，此处将流量转换为重量，混合后的矿浆输入为650公斤，相应的稀硫酸输入为350公斤。当水的输送量发生波动，则矿浆被稀释，此时相应降低稀硫酸的输入量。具体计算方式参见中国专利文献CN104310367A中的公式一，为现有技术的记载，此处不再赘述。
[0028]要实现准确的配比，在矿浆槽4内的充分混合也较为重要，如图1中，在矿浆槽4内设有搅拌叶3，通过搅拌叶3的旋转实现矿粉与水的均匀混合。
[0029]优选的方案如图3、4中，矿浆槽4底部通过管路与高压气输送装置8连接。本例中采用1.2兆帕的空压机给矿浆槽4供气，通过气泡的上浮和破裂，实现矿浆的充分混合，该搅拌方式的矿浆均匀程度优于搅拌叶的方案，且相对能耗较低。也可以与搅拌叶3同时使用。
[0030]优选的方案如图1、3中，在供水装置还设有供水水栗202，供水水栗202与供水变频电机203连接，供水变频电机203与控制系统连接。通过控制系统调节供水变频电机203的转速，从而实现精确的供水量控制。该方案适于较大规模的生产工况。
[0031]或者如图4中，供水装置为供水高位水槽205，供水高