Реализация опыта цифровых автоматизированных систем управления электролитического рафинирования меди на предприятиях Вьетнама

Цель – разработка цифрового контроля и управления процессами электролитического рафинирования меди при решении вопросов повышения энергоэффективности. В качестве источника контроля технологического состояния электролизных ячеек предложено использовать сканирующие тепловизоры. При этом учитывался опыт работы систем автоматизации и контроля ОАО «Новгородский металлургический завод». Применялись математические методы исследований и стохастическая модель, разработанная на базе пакета MatLab. Данная модель используется на медеплавильном заводе Лаокай (Вьетнам). Предложен алгоритм, базирующийся на изменении значения температуры электролита в зависимости от степени нагрева катодного и анодного участков при дендритном замыкании, а также от времени нарушения процесса. Алгоритм разработан на языках программирования Visual BasicScript. Изменение степени нагрева участков замыкания фиксируется при помощи сканирующего тепловизора сразу же после изменения цвета поверхности катода. Установлена связь продолжительности времени короткого замыкания с количеством переходящего в осадок электролизной ячейки шлама. Шлам образуется после разрушения дендритного срастания и содержит благородные металлы. Разработанные мероприятия, наряду с переходом на цифровую обработку, необходимы для управляющего воздействия с учетом функциональных и кинетических зависимостей процесса рафинирования меди. Предлагаемые мероприятия и внедрение алгоритма контроля позволят внедрить системы удаленного доступа с элементами дополненной реальности при создании цифрового двойника, что позволит снизить удельный расход электроэнергии на 20–25% при уменьшении случаев замыканий электродов. Контроль состава и уровня электролита и шлама позволит снизить материальные потери и сохранить уровень концентрации благородных металлов в электролите. Для повышения качества управления автоматизацией электролитического производства катодной меди предложен ряд технических мероприятий, обеспечивающих ввод дополнительных точек контроля для расширения базы данных процесса. При этом снижается доля ручных периодических измерений технологических параметров.

1. Davenport W. G., King M. J., Schlesinger M. E., Biswas A. K. Extractive metallurgy of copper. London: Oxford, Pergamon, 2002. 452 p. [Электронный ресурс ]. URL: https://www.elsevier.com/books/extractive-metallurgy-of-copper/davenport/978-0-08-044029-3 (12.06.2021).

2. Антонов М. А. Метод порошковой металлургии для спекания изделий из медных порошков // Металлообработка. 2001. № 5. С. 48−49.

3. Selivanov E. N., Popov A. I., Selmenskikh N. I., Lebed A. B. Oxide inclusions in copper during its fire refining // Non-ferrous Metals. 2013. No. 2. P. 19–22.

4. Вольхин А. И., Елисеев Е. И., Жуков В. П., Смирнов Б. Н. Анодная и катодная медь: физико-химические и технологические основы. Челябинск: Южно-Уральское книжное изд-во, 2001. 431 с.

5. Левин А. И., Номберг Н. И. Электролитическое рафинирование меди. М.: Металлургиздат, 1963. 213 с.

6. Скирда О. И., Ладин Н. А., Дылько Г. Н. Определение оптимального состава электролита для электролитического рафинирования меди // Записки Горного института. 2005. Т. 165. С. 170–171.

7. Гронь Д. Н., Горенский Б. М. Информационно-управляющая система процессом электролитического рафинирования меди // Журнал Сибирского федерального университета. Техника и технологии. 2009. Т. 2. № 3. С. 301–310.

8. Гронь Д. Н., Любанова А. Ш., Ченцов С. В. Повышение эффективности управления процессом электролитического рафинирования меди с помощью СППР // Фундаментальные исследования. 2013. № 8-4. С. 822−827. [Электронный ресурс]. URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=32003 (09.06.2021).

9. Мансурова О. К., Читкова Я. В. Контроль и управление межэлектродным расстоянием при электролитическом рафинировании меди // Современная наука: актуальные вопросы, достижения и инновации: сб. ст. VII Междунар. науч.-практ. конф. (г. Пенза, 5 июня 2019 г.). Пенза: Изд-во «Наука и Просвещение», 2019. Ч. 2. С. 268−272.

10. Гавриленко А. Н., Старых Р. В., Хабибуллин И. Х., Матухин В. Л. Метод ЯМР 63,65 Cu в локальном поле в исследовании рудных медных концентратов // Известия высших учебных заведений. Физика. 2014. Т. 57. № 9. С. 31−35.

11. Молошаг В. П., Колотов С. В., Гуляева Т. Я. Новые данные о сульфидах меди и серебра в рудах колчеданных месторождений Урала // Уральский минералогический сборник. 1995. № 5. С. 223−231.

12. Дистлер В. В., Крячко М. А., Юдовская В. В. Условия образования оруденения платиновых металлов в хромитовых рудах Кемпирсайского рудного поля // Геология рудных месторождений. 2003. Т. 45. № 1. С. 44−74.

13. Степанов В. А., Гвоздев В. И., Трухин Ю. П., Кунгурова В. Е., Молчанова Г. Б. Минералы благородных и редких металлов в рудах Шанучского медноникелевого месторождения (Камчатка) // Записки Российского минералогического общества. 2010. Т. 139. № 2. С. 43−58.

14. Булатов К. В., Жуков В. П. Технологические возможности металлургической переработки промпродуктов обогащения полиметаллических руд и обеднения шлаков медеплавильного производства в агрегате «Победа» // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2020. Т. 24. № 2. С. 421–433. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2020-2-421-433.

15. Жмурова В. В., Немчинова Н. В., Васильев А. А. Гидрохимическая очистка от меди и свинца золотосодержащих катодных осадков // Цветные металлы. 2019. № 8. С. 64–74. https://doi.org/10.17580/tsm.2019.08.07.

16. Schipper B. W., Lin H.-C., Meloni M. A., Wansleeben K., Heijungs R., Van der Voet E. Estimating global copper demand until 2100 with regression and stock dynamics // Resources, Conservation & Recycling. 2018. Vol. 132. Р. 28–36. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2018.01.004.

17. Мазырин В. М. Экономика Вьетнама на подъеме: тенденции 2013–2014 г. // Вьетнамские исследования. 2015. № 5. С. 182−207.

18. Hannula P.-M., Khalid M. K., Janas D., Yliniemi K., Lundström M. Energy efficient copper electrowinning and direct deposition on carbon nanotube film from industrial wastewaters // Journal of Cleaner Production. 2019. Vol. 207. Р. 1033−1039. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.10.097.

19. Alexandrova T. A., Gorlenkov D. V., Romanova N. A. Researching of influence of tungsten, silicon and impurities oxidation on electrolytic dissolution of Cu-Zn and FeNi-Co anodes // Periódico Tchê Química. 2017. Vol. 14. No. 28. Р. 9−17.

20. Шаламов А. В., Мазеин П. Г. Нейронные сети как новый подход к управлению технологическим оборудованием // Известия Челябинского научного центра. 2003. Вып. 1. С. 60–64.

21. Кадыров Э. Д. Комплексная автоматизированная система управления пирометаллургическим производством меди // Записки Горного Института. 2011. Т. 192. С. 120–124.

22. Пат. 2357012, Российская Федерация, С1, C25C 1/20 (2006.01). Способ извлечения благородных металлов из отходов радиоэлектронной промышленности / В. С. Литвиненко, Н. М. Теляков, Д. В. Горленков; заявитель и патентообладатель Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г. В. Плеханова. Заявл. 25.12.2007; опубл. 27.05.2009. Бюл. № 15.

23. Пат. 2553320, Российская Федерация, С1, C25C 1/20 (2006.01). Способ извлечения благородных металлов из отходов радиоэлектронной промышленности» / А. Н. Теляков, Д. В. Горленков, Т. А. Александрова, Д. В. Шмидт, А. И. Закирова; заявитель и патентообладатель Национальный минерально-сырьевой университет «Горный». Заявл . 27.03.2014; опубл. 10.06.2015. Бюл. № 16.