расходомеры углекислого газа

Если честно, когда слышишь 'расходомеры углекислого газа', первое, что приходит в голову — лаборатория, какая-нибудь аналитика. Но в реальности, особенно в нашем секторе — обогащении руды — это часто упускаемый из виду, но критически важный узел. Многие думают, что главное — это сепараторы, промывочные машины, а контроль атмосферы в процессах флотации или в системах безопасности — дело второстепенное. Ошибка. Неправильный учет CO2, особенно в пневматических и флотационных системах, может свести на нет всю эффективность дорогостоящего оборудования. Я это на своей шкуре прочувствовал.

Где CO2 становится проблемой, а не просто газом

Возьмем, к примеру, пневматическую промывочную магнитную сепарацию. Технология, вроде той, что продвигает ООО Шицзячжуан Цзинькэнь Технологии (их сайт, кстати, https://www.jinken.ru — там можно в деталях схемы посмотреть). Суть в использовании сжатого воздуха для создания барботажа и разделения фаз. Но если в системе подготовки воздуха есть примеси, или, что хуже, требуется точная подача CO2 для создания определенной кислотности пульпы в сопутствующих процессах — вот тут-то и начинается головная боль. Без точного расходомера углекислого газа ты работаешь вслепую. Добавил слишком мало — реакция не пошла, слишком много — перерасход реагентов и риск ненужного пенообразования, которое мешает сепарации.

У них же, у Цзинькэнь, в линейке есть серия машин магнитной флотации. Так вот, там контроль газовой фазы — это половина успеха. Мы как-то на одном из китайских магнетитовых комбинатов ставили их оборудование. Локальные инженеры были сфокусированы на магнитной части, что логично, ведь компания — крупный производитель именно электромагнитно-гравитационного обогатительного оборудования. Но когда дело дошло до тонкой настройки флотационного каскада, выяснилось, что старые ротаметры на линии подачи CO2 дают погрешность под 15%. Казалось бы, ерунда. Но на выходе это вылилось в колебание содержания железа в концентрате на целых 1.5%. Для них это были огромные деньги.

И это не единичный случай. На зарубежных проектах, в тех же Либерии или Перу, куда Цзинькэнь экспортирует свои сепараторы, часто сталкиваешься с тем, что инфраструктура подачи и контроля технологических газов — слабое место. Приезжаешь налаживать полностью автоматическую промывочную магнитную сепарацию, а система управления не может адекватно дозировать CO2 для корректировки pH в замкнутом цикле воды. Приходится импровизировать, ставить временные решения, а потом убеждать заказчика в необходимости нормального расходомера, причем именно для углекислого газа, а не универсального. Потому что коррозионная активность, возможные гидраты — свои нюансы.

Ошибки выбора: не дай себя обмануть спецификациями

Раньше мы часто брали то, что предлагали поставщики 'под ключ'. Мол, вот вам магнитный сепаратор, вот система управления, а вот и датчики для вспомогательных линий. И в техпаспорте к расходомеру углекислого газа красуется точность ±1%. Но это в идеальных условиях, при 20°C и сухом газе. А в цеху, где вибрация от дробилок, температура под 40, а газ идет не осушенный до конца — погрешность запросто уползает за 5-7%. И ты потом ломаешь голову, почему автоматика сбивается.

Один раз чуть не сорвали пусконаладку из-за этого. Ставили крупную автоматическую линию на замену старым магнитным колоннам. Все смонтировано, начинаем тестовые прогоны. А система впрыска CO2 для подавления пены в отсадочных модулях работает рывками. Долго искали причину — оказалось, что термокомпенсация в выбранных на тот момент масс-расходомерах не была рассчитана на резкие перепады температуры в нашем трубопроводе. Сам датчик был хороший, но не для этой задачи. Пришлось срочно искать замену на вихревые или ультразвуковые, которые менее чувствительны к составу и температуре. Дорогой урок.

Сейчас всегда смотрю на три вещи при выборе: диапазон измеряемых расходов (минимум на порядок ниже планируемого рабочего!), давление в линии (CO2 часто подают из баллонов под давлением, а потом редуцируют — нужен запас) и, самое главное, наличие встроенной температурной компенсации именно для CO2, а не для воздуха. Многие производители этим грешат — калибруют на воздухе, а продают для углекислоты. Разница в плотности и вязкости — и показания врут.

Интеграция в автоматику: когда данные должны стать решением

Современное оборудование, такое как полностью автоматические электромагнитные илоотделители от Цзинькэнь, — это не просто железо. Это сложный комплекс с PLC-контроллером. И тут расходомер углекислого газа — не просто счетчик, а источник данных для контура управления. Важно, чтобы его выходной сигнал (обычно 4-20 мА или цифровой протокол типа Modbus) был правильно интегрирован в общую логику.

Был у нас опыт на австралийском проекте. Там использовалась их же перемешивающая промывочная магнитная сепарация в комбинации с флотацией. Так вот, алгоритм управления дозировкой флотореагента был завязан в том числе на расход CO2, который использовался для карбонизации воды. Если расходомер начинал 'шуметь' (выдавать случайные скачки из-за электромагнитных помех от мощных электромагнитов сепаратора), контроллер получал ложные данные и увеличивал подачу реагента. Перерасход — тысячи долларов в месяц.

Пришлось экранировать линии, перекладывать кабели, менять точки заземления. Вывод простой: при интеграции датчика в систему с мощным электромагнитным оборудованием, а у Цзинькэнь это основа бизнеса, нужно с самого начала закладывать вопросы ЭМС (электромагнитной совместимости). Лучше выбрать расходомер с токовой петлей, она менее чувствительна к помехам, чем некоторые цифровые линии, если расстояние до контроллера большое.

Обслуживание в полевых условиях: теория vs. реальность

В паспорте любого расходомера написано: 'Периодическая поверка раз в год'. На бумаге. А на реальном железорудном руднике в Камеруне, где пыль, влажность 90% и нет квалифицированных метрологов, эта рекомендация превращается в фантастику. Оборудование, в том числе и наше, обогатительное, работает годами без остановки. И доступ к датчику на линии подачи CO2 может быть затруднен.

Поэтому сейчас мы на новых проектах, особенно когда поставляем комплексы 'под ключ', настаиваем на установке двух расходомеров в байпасной линии. Один рабочий, один резервный/поверочный. И выбираем модели с максимально простой процедурой 'полевой' проверки — например, с возможностью пролива известного объема газа через эталонный калибратор без демонтажа основного прибора. Это добавляет стоимости, но избавляет от многомесячных простоев в случае сомнений в показаниях.

Кстати, у китайских коллег из Цзинькэнь я подсмотрел практичный подход. Они в своих автоматических системах часто используют расходомеры с выносными первичными преобразователями. Сам чувствительный элемент стоит на трубе, а электронный блок можно вынести в шкаф управления, в более благоприятные условия. Это продлевает жизнь прибору. Для CO2 это особенно актуально, так как электроника не любит постоянной вибрации.

Взгляд в будущее: зачем это все усложнять

Может возникнуть вопрос: зачем так заморачиваться с измерением CO2, если можно обойтись приблизительными оценками? Раньше так и делали. Но тренд на оптимизацию процесса обогащения, который и продвигает Цзинькэнь своими технологиями, требует все большей детализации. Полная автоматизация — это не только про включение/выключение двигателей. Это про сбор данных, их анализ и предиктивное управление.

Точный расходомер углекислого газа в контуре подготовки пульпы или системы аспирации — это источник данных для цифрового двойника всего обогатительного передела. Зная точный расход, давление, температуру, можно косвенно судить о степени карбонизации среды, о скорости химических реакций во флотации, даже о износе форсунок в пневматических системах.

Поэтому сейчас, когда мы обсуждаем модернизацию или поставку нового оборудования, будь то магнитный сепаратор или флотационная машина, вопрос контроля технологических газов поднимается одним из первых. Это уже не 'довесок', а обязательная часть технологической цепочки, такая же важная, как и выбор типа магнитной системы. И опыт таких компаний, как ООО Шицзячжуан Цзинькэнь Технологии, которые прошли путь от изобретения технологии электромагнитной сепарации-промывки до создания крупных полностью автоматических комплексов, только подтверждает: мелочей в обогащении не бывает. Даже такой, казалось бы, второстепенный параметр, как расход углекислого газа, в итоге влияет на главное — качество железного концентрата и себестоимость тонны продукта.