Автоматика медного завода

Медный завод — многопередельный пирометаллургический комплекс (Норильский никель Медный завод, УГМК Среднеуральский медеплавильный завод, РМК Карабашмедь). Технологическая цепочка: обогащение руды → плавка концентрата → конвертирование штейна → огневое рафинирование → электролиз. Автоматизация охватывает все переделы, но ключевые — плавильный агрегат, конвертер и электролизный цех.

Плавильный передел — печь Ванюкова (российская разработка) или печь Outokumpu Flash Smelting Furnace. АСУ ТП контролирует: загрузку концентрата и флюсов (кварцит, известь) весовыми дозаторами, подачу кислорода 95% чистоты в фурмы (расход 20-50 тыс. м³/ч), температуру расплава пирометрами и погружными термопарами (1200-1300 °C), состав штейна и шлака по экспресс-анализам в лаборатории с передачей в SCADA. Применяются Siemens S7-1500 с резервированием H или специализированные решения Outotec/Metso.

Конвертирование — конвертеры Пирс-Смит (горизонтальные с вращением) окисляют штейн до черновой меди (98-99% Cu). Автоматика регулирует подачу дутья (кислород + воздух), контролирует положение корпуса конвертера (цикл: заливка → продувка → слив шлака → слив меди), следит за температурой огнеупорной футеровки (критический параметр: прогар — авария с розливом металла).

Электролитическое рафинирование — ванны с медной анодной пластиной и катодом из нержавеющей стали, электролит CuSO₄+H₂SO₄, напряжение 0,3-0,5 В на ванне, ток 20-30 кА. Автоматика контролирует напряжение каждой ванны (сигнал о коротком замыкании анод-катод), температуру электролита 60-65 °C, расход электролита между ваннами, срок наращивания катода (цикл 7-10 суток).

Газоочистка — одна из самых ответственных подсистем. Газы содержат 10-20% SO₂ (из серы концентрата), что требует производства серной кислоты в сернокислотном цехе рядом с плавильным. Автоматика сернокислотной линии — контактно-окислительный процесс на ванадиевом катализаторе, абсорбция в башнях орошения. Выбросы SO₂ в атмосферу должны быть менее 0,5 кг/т меди по современным требованиям — это достигается только с автоматизированной системой непрерывного мониторинга выбросов (CEMS) и управлением в реальном времени.

Функциональная безопасность — SIS SIL 2-3: защита от прорыва футеровки печи (контроль температуры кессона и охлаждающей воды), защита от взрыва пыли концентрата (концентрация O₂ в системе транспорта), контроль утечек SO₂ в цехе. Поставщики комплексных решений — Outotec (сейчас Metso), Mitsubishi Materials, FLSmidth. Для вспомогательных подсистем применимы и отечественные контроллеры (ОВЕН, Прософт-Системы).