Dynamic simulation optimization and control of multistage countercurrent washing systems in aluminaproducing plants

Abstract

يتم استخلاص الصودا الكاوية المذابة مع الطمي الأحمروهو منتج جانبي في عملية باير المستخدمة في تصنيع أكسيد الألومنيوم من خامات البوكسيت وذلك في سلسلة من قطارات الغسيل المتعددة المراحل والتي يتم فيها تغذية سائل الغسيل والطمي الأحمر في اتجاهين متضادين إن التحكم في عملية الغسيل هذه صعبة نتيجة لوجود فارق زمني بين الفعل التصحيحي والتأثيرات التي تنتج عنه وأيضا بسبب عدم وجود علاقات رياضية دقيقة تربط بين الاضطرابات في تركيز الصودا الكاوية وسرعات مرور سائل الغسيل والطمي الأحمر في اتجاهما المتضادين ولقد تم تصميم برنامج محاكاة ديناميكي لعملية الغسيل هذه باستخدام برنامج SLAM II للمحاكاة وذلك بغرض فهم التصرف الديناميكي لعملية الغسيل وعن طريق تطبيق طرق إيجاد الحلول المثلى على برنامج المحاكاة تم التعرف على قطارات الغسيل التي ينتج عنها زيادة المستخلص من الصودا الكاوية نتيجة عملية الغسيل إلى أقصى حد ممكن له وبناءا على النتائج التي تم الحصول عليها من تطبيق طرق إيجاد الحلول المثلى، تم تصميم وتطبيق نظام للتحكموذلك باستخدام الحاسوب الشخصيبغرض التحكم في مستويات كل من السائل والطمي الأحمر في أحواض الغسيل المختلفة وكذلك سرعة تغذية البوليمر المثلى إليها، هذا بالإضافة إلى أمثل حوض للغسيل يتم إليه تغذية مرشح البذور الدقيقة ولقد زادت كفائة الغسيل بنسبة 20 % تقريبا نتيجة لاستخدام نظام التحكم

Entrapped caustic liquor in the red mud residue a byproduct of the Bayer Process used to produce alumina from bauxite ores is recovered in a series of countercurrent multistage washer trains using the process diluting liquor Coordinated control of the operation of the washer trains is difficult owing to both the longtime constants of elements of the plant which cause delays between corrective actions and observable effects and the impreciselyknown interaction of disturbances in composition and rate of the countercurrent flows A dynamic simulation model has been developed for a multistage washer train using SLAM II simulation package in order to gain understanding of the dynamic behavior of the washing system Optimization of the simulation model has identified sets of operating conditions under which the caustic soda gain from the washing operation would be maximized Based on optimization results a PCbased feedforward feedback control system has been designed and implemented to control liquor level and mud level in a washer tank polymer flow rate to a washer tank and the optimal washer in the train to return the fine seed filtrate About 20 % increase in caustic soda gain from the countercurrent washing has been achieved as a result of controlling the operation