用于磷矿浆过滤设备回收淡磷酸的浓度与流量控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于磷矿浆过滤设备回收淡磷酸的浓度与流量控制方法，其实施步骤如下：检测磷矿浆过滤设备淡磷酸收集槽的淡磷酸P2O5浓度、反应浆料P2O5浓度以及液位高度；将淡磷酸P2O5浓度、反应浆料P2O5浓度分别利用预设的隶属度函数转换成模糊集合，利用预设的模糊规则表进行模糊推理、解模糊计算得到滤液酸电动调节阀门的开度，转换成的电流信号并输出至滤液酸电动调节阀门；将反应浆料P2O5浓度、液位高度折算为淡磷酸电动调节阀门的开度，转换成的电流信号并输出至淡磷酸电动调节阀门。本发明能够有效提升工艺指标的稳定性、提升反应浆料的过滤效果、减少磷石膏的残余磷并降低环境污染，自动化程度高、操作简单可靠。
【专利说明】用于磷矿浆过滤设备回收淡磷酸的浓度与流量控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及磷酸生产工艺的过程控制领域，具体涉及一种用于磷矿浆过滤设备回 收淡磷酸的浓度与流量控制方法。
【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工艺。在现 有的二水湿法工艺中，为了尽可能提高磷矿石的磷吸收率，通常需要利用磷矿浆过滤设备 (例如盘式真空过滤机）对来自萃取槽的反应浆料进行多次（通常为3次）逆流洗涤。
[0003] 如图1所示，现有技术二水湿法工艺用磷矿浆过滤设备的淡磷酸收集槽的输入包 括滤液酸、一洗水，输出则为淡磷酸，其中滤液酸的管路上设有滤液酸电动调节阀门，淡磷 酸的管路上设有淡磷酸电动调节阀门；其中h表示淡磷酸收集槽内的液位高度，H表示期望 的液位高度。磷矿浆过滤设备的工作过程如下：首先，在萃取槽抽取的反应浆料倒入滤盘进 行初次过滤，获得滤液酸；然后，抽取二洗水进行第一次洗涤并过虑，获得一洗水；接着，抽 取三洗水进行第二次洗涤并过虑，获得二洗水；最后抽取滤布冲洗水进行第三次洗涤，获得 三洗水。一洗水的P2〇5的浓度比滤液酸要低很多，若由它与滤液酸直接混合，则会极大地冲 稀成品磷酸的P2〇5的浓度；若把它直接作为废水排放，则既损失部分有效磷，又严重污染生 产企业周边水质与环境。为了有效地回收一洗水中的P2〇5和减少环境污染，传统的处理方 法是使用全部的一洗水和按固定流量的滤液酸输入到淡磷酸收集槽，经充分混合后获得淡 磷酸，并返送至萃取槽以循环利用。这种方法的优点是，可以有效地提高成品磷酸的P2〇5的 浓度，也可以避免直接浓缩一洗水而增加大量的附加设备与运行成本。生产实践表明，这种 方法的缺点是非常明显的，即输入磷酸萃取槽的淡磷酸的流量与浓度波动较大，导致一些 杂质成分的反应物容易附着管道，影响工艺指标的稳定性，最终影响成品磷酸的品质。淡磷 酸的流量波动主要由于一洗水的流量的不可控性导致。淡磷酸的浓度波动主要是由于矿浆 含磷品位的变化而导致。按照生产工艺，当输入矿浆含磷品位升高时，返送至萃取槽的淡磷 酸的浓度应降低或者流量应增加，以平缓成品磷酸浓度快速增加；当输入矿浆含磷品位降 低时，返送至萃取槽的淡磷酸的浓度应增加或者流量应降低，以平缓成品磷酸浓度快速降 低。若淡磷酸的浓度与流量同时动态调节，则可以取得较好的控制效果。显然，传统的处理 方法不能满足这一要求。
[0004] 根据国家标准化管理委员会在1995年颁布的《国标》（GB/T 1871. 1-1995)，可以 比较准确地获得矿浆或淡磷酸的P2〇5浓度数据。另外，电磁流量计在化工企业已获得广泛 应用，它可用来快速准确地检测矿浆流量。更重要的是，随着通信技术的进步，检测结果可 通过企业局域网（例如RS-485或CAN总线）进行数据联网，自动控制设备可地实时地共享 这些数据。这些都为改进二水湿法磷酸萃取工艺的硫酸流量控制方法提供了便利条件与技 术基础。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题的是：针对现有技术的上述技术缺点，提供一种能够有 效提升工艺指标的稳定性、提升反应浆料的过滤效果、减少磷石膏的残余磷与降低环境污 染，自动化程度高、操作简单可靠的用于磷矿浆过滤设备回收淡磷酸的浓度与流量控制方 法。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
[0007] -种用于磷矿浆过滤设备回收淡磷酸的浓度与流量控制方法，其实施步骤如下：
[0008] 1)检测磷矿浆过滤设备淡磷酸收集槽的淡磷酸P205浓度、反应浆料P205浓度以及 液位高度；
[0009] 2)将所述淡磷酸P205浓度、反应浆料P205浓度分别利用预设的隶属度函数转换成 模糊集合并利用预设的模糊规则表进行模糊推理，对所述模糊推理的结果进行解模糊计算 得到滤液酸电动调节阀门的开度，将所述滤液酸电动调节阀门的开度转换成的电流信号并 输出至淡磷酸收集槽的滤液酸电动调节阀门；
[0010] 3)将所述反应浆料P205浓度、液位高度按比例折算为淡磷酸电动调节阀门的开 度，将所述淡磷酸电动调节阀门的开度转换成的电流信号并输出至所述淡磷酸收集槽的淡 磷酸电动调节阀门。
[0011] 优选地，所述步骤2)的详细步骤如下：
[0012] 2. 1)获取所述淡磷酸P205浓度隶属于由预设的第一隶属度函数描述的模糊集合 的数值；
[0013] 2. 2)获取所述反应浆料P205浓度隶属于由预设的第二隶属度函数描述的模糊集 合的数值；
[0014] 2. 3)将获所述淡磷酸P205浓度隶属于由预设的第一隶属度函数描述的模糊集合 的数值、所述反应浆料P 2〇5浓度隶属于由预设的第二隶属度函数描述的模糊集合的数值根 据预设的模糊规则表进行模糊推理，在模糊规则表中找到被激活的模糊规则；
[0015] 2. 4)根据所述淡磷酸P205浓度隶属于由预设的第一隶属度函数描述的模糊集合 的数值、所述反应浆料P 2〇5浓度隶属于由预设的第二隶属度函数描述的模糊集合的数值、 所述被激活的模糊规则，利用中心平均解模糊方法进行解模糊计算，得到滤液酸电动调节 阀门的开度；
[0016] 2. 5)将所述滤液酸电动调节阀门的开度转换成的电流信号并输出至淡磷酸收集 槽的滤液酸电动调节阀门。
[0017] 优选地，所述步骤2. 4)具体基于式（1)进行解模糊计算；
【权利要求】
1. 一种用于磷矿浆过滤设备回收淡磷酸的浓度与流量控制方法，其特征在于实施步骤 如下： 1) 检测磷矿浆过滤设备淡磷酸收集槽的淡磷酸P2〇5浓度、反应浆料P2〇 5浓度以及液位 高度； 2) 将所述淡磷酸P205浓度、反应浆料P205浓度分别利用预设的隶属度函数转换成模糊 集合并利用预设的模糊规则表进行模糊推理，对所述模糊推理的结果进行解模糊计算得到 滤液酸电动调节阀门的开度，将所述滤液酸电动调节阀门的开度转换成的电流信号并输出 至淡磷酸收集槽的滤液酸电动调节阀门； 3) 将所述反应浆料P205浓度、液位高度按比例折算为淡磷酸电动调节阀门的开度，将 所述淡磷酸电动调节阀门的开度转换成的电流信号并输出至所述淡磷酸收集槽的淡磷酸 电动调节阀门。
2. 根据权利要求1所述的用于磷矿浆过滤设备回收淡磷酸的浓度与流量控制方法，其 特征在于，所述步骤2)的详细步骤如下： 2. 1)获取所述淡磷酸P205浓度隶属于由预设的第一隶属度函数描述的模糊集合的数 值； 2. 2)获取所述反应浆料P205浓度隶属于由预设的第二隶属度函数描述的模糊集合的 数值； 2. 3)将获所述淡磷酸P205浓度隶属于由预设的第一隶属度函数描述的模糊集合的数 值、所述反应浆料P2〇5浓度隶属于由预设的第二隶属度函数描述的模糊集合的数值根据预 设的模糊规则表进行模糊推理，在模糊规则表中找到被激活的模糊规则； 2. 4)根据所述淡磷酸P205浓度隶属于由预设的第一隶属度函数描述的模糊集合的数 值、所述反应浆料P2〇5浓度隶属于由预设的第二隶属度函数描述的模糊集合的数值、所述 被激活的模糊规则，利用中心平均解模糊方法进行解模糊计算，得到滤液酸电动调节阀门 的开度； 2. 5)将所述滤液酸电动调节阀门的开度转换成的电流信号并输出至淡磷酸收集槽的 滤液酸电动调节阀门。
3. 根据权利要求2所述的用于磷矿浆过滤设备回收淡磷酸的浓度与流量控制方法，其 特征在于，所述步骤2. 4)具体基于式（1)进行解模糊计算；
式（1)中，yi为解模糊计算得到的滤液酸电动调节阀门的开度，方为模糊规则表中第 j条规则对应的输出量，p i为淡磷酸P2〇5浓度，p 2为反应浆料P2〇5浓度，μ u(p D为模糊 规则表中第j条规则对应的淡磷酸Ρ2〇5浓度隶属于由预设的第一隶属度函数描述的模糊 集合的数值，μ Μ (Ρ 2)为模糊规则表中第j条规则对应的反应浆料ρ205浓度隶属于由预设 的第二隶属度函数描述的模糊集合的数值，m为所述模糊规则表中模糊规则的总数量，j = 1，2,…，m〇
4. 根据权利要求3所述的用于磷矿浆过滤设备回收淡磷酸的浓度与流量控制方法，其 特征在于：所述步骤2. 5)具体根据式（2)将滤液酸电动调节阀门的开度转换成的电流信 号； 11. kiid-y^+Ci! (2) 式⑵中，Ii为滤液酸电动调节阀门的开度转换得到的电流信号，kn为比例系数，71为 滤液酸电动调节阀门的开度，cn为常数。
5. 根据权利要求4所述的用于磷矿浆过滤设备回收淡磷酸的浓度与流量控制方法，其 特征在于：所述第一隶属度函数为三角形隶属度函数。
6. 根据权利要求5所述的用于磷矿浆过滤设备回收淡磷酸的浓度与流量控制方法，其 特征在于：所述第一隶属度函数包括"很低"、"较低"、"适中"、"较高"和"很高"共5个模糊 集合，且所述5个模糊集合的峰点分别为3 %、6 %、7 %、8 %和9 %。
7. 根据权利要求6所述的用于磷矿浆过滤设备回收淡磷酸的浓度与流量控制方法，其 特征在于：所述第二隶属度函数为三角形隶属度函数。
8. 根据权利要求7所述的用于磷矿浆过滤设备回收淡磷酸的浓度与流量控制方法，其 特征在于：所述第二隶属度函数包括"很低"、"较低"、"适中"、"较高"和"很高"共5个模糊 集合，且所述5个模糊集合的峰点分别为13%、15%、17%、19%和21 %。
9. 根据权利要求1?8中任意一项所述的用于磷矿浆过滤设备回收淡磷酸的浓度与流 量控制方法，其特征在于，所述步骤3)具体是指根据式（3)将反应浆料P 205浓度、液位高度 按比例折算为淡磷酸电动调节阀门的开度； y2 = h (H-h) +k2 λ p (C- p 2) (3) 式⑶中，y2为比例折算得到的淡磷酸电动调节阀门的开度，匕为高度偏差比例系数， Η为液位高度的期望值，h为液位高度，k2为浓度偏差比例系数，λ p为浓度偏差修正系数， C为反应浆料P205浓度的期望值，P 2为反应浆料P205浓度。
10. 根据权利要求9所述的用于磷矿浆过滤设备回收淡磷酸的浓度与流量控制方法， 其特征在于：所述步骤3)具体是指根据式（4)将所述淡磷酸电动调节阀门的开度转换成的 电流信号； 12. ki2y2+ci2 (4) 式⑷中，12为淡磷酸电动调节阀门的开度转换得到的电流信号，^为淡磷酸电动调 节阀门的开度，ki2为比例系数，ci2为常数。
【文档编号】C01B25/18GK104291285SQ201410520917
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月30日 优先权日:2014年9月30日
【发明者】龙祖强, 张满红, 杜社会 申请人:衡阳师范学院