Kuparin uutto-elektrolyysiprosessin monitorointijärjestelmä

No Thumbnail Available

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author

Authors

Date

2003

Department

Kemian tekniikan osasto

Major/Subject

Prosessien ohjaus ja hallinta

Mcode

Kem-90

Degree programme

Language

fi

Pages

70 s. + liitt. 8

Series

Abstract

Liuotus-, uutto- ja talteenottoelektrolyysiprosessista on tullut viimeisten kahden vuosikymmenen aikana merkittävä prosessivaihtoehto valmistettaessa kuparia köyhästä hapettuneesta kuparimalmista. Prosessiratkaisut ovat nuoria ja luontaisesti melko vakaita, mistä johtuen aikaisemmin on keskitytty lähinnä prosessikehitykseen ja siksi automaation yhdistäminen prosessin instrumentointiin on toistaiseksi vähäistä verrattuna muihin rikastusprosesseihin. Prosessiketjun automaation tehostamisella on mahdollista pitää prosessin muuttujat lähempänä optimiarvojaan ja siten lisätä tuotetun kuparin määrää, vähentää kemikaalien ja energian kulutusta sekä parantaa katodikuparin laatua. Tällaisilla parannuksilla olisi merkittävä taloudellinen vaikutus. Tämän diplomityön tarkoituksena oli tutkia mahdollisuutta soveltaa mallipohjaista ohjausta kuparin liuotus-, uutto- ja talteenottoelektrolyysiprosessissa. Työn kirjallisuusosassa on perehdytty kuparin liuotus-, uutto- ja talteenottoelektrolyysiprosessiin sekä prosessiketjun mallinnuksen, simuloinnin ja ohjauksen nykytilaan. Kirjallisuusosassa on selvitetty kirjallisuudesta löytyvät prosessiketjun mallit ja niiden hyödyntäminen prosessin ohjauksessa. Havaittiin, että prosessin kehittynyt ohjaus on toistaiseksi varsin vähäistä. Yleensä vain alimman tason prosessia vakauttavat säädöt on toteutettu ja säätimien asetusarvot asetetaan manuaalisesti. Monimuuttujaohjausta ja malliprediktiivistä säätöä on kuitenkin sovellettu menestyksekkäästi muihin neste-nesteuutto- ja talteenottoelektrolyysiprosesseihin. Työn kokeellisessa osassa on suunniteltu ja toteutettu kuparin uutto-elektrolyysiprosessin tasapainotilan massataseisiin perustuvan monitorointisovelluksen prototyyppi. Sovelluksen tarkoitus on toimia prosessin operaattorien päätöksenteon tukena sekä pohjana tulevalle säätösovellukselle. Monitorointisovellus käyttää hyväkseen virtausmittauksia ja on-line analysaattorilta saatavia kuparin pitoisuusmittauksia. Mittausten perusteella laskettujen massataseiden avulla valvotaan kuparin siirtymistä prosessin eri vaiheissa ja verrataan siirtyneen kuparin määrää kokeellisesti määritettyjen tasapainokäyrien avulla laskettuun teoreettiseen määrään. Mittausten perusteella lasketuille massataseille tehdään tasoituslaskenta, jonka avulla satunnaisia häiriöitä sisältävät mittaukset korjataan noudattamaan massan säilymisen lakia. Ensimmäiseksi käytiin läpi sovelluksen toimintaan liittyvä teoria. Seuraavaksi suunniteltiin sovelluksen rakenne ja toimintaperiaate. Testauksessa sovellus havaittiin toimintaperiaatteeltaan toimivaksi ja todennäköisesti pienin muutoksin käytännössä tehtaalla toimivaksi. Sovelluksen avulla operaattorit voisivat ohjata prosessia niin, että prosessimuuttujat saadaan pidettyä lähempänä tavoitearvojaan, tällöin tuotannon määrä lisääntyy sekä tuotetun kuparin laatu paranee.

Description

Supervisor

Jämsä-Jounela, Sirkka-Liisa

Thesis advisor

Saloheimo, Kari

Keywords

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020120449406

Collections

[dipl] Teknillinen korkeakoulu / TKK