Спосіб автоматичного керування процесом збагачення рудних корисних копалин

Спосіб автоматичного керування процесом збагачення рудних корисних копалин, що включає послідовне подрібнення вхідного рудного матеріалу у млині, класифікацію його згідно з крупністю у класифікаторі та розподіл класифікованого рудного матеріалу у збагачувальному апараті на збагачену і збіднену складові, послідовне формування потоку еталонної рідини та суспензії збагаченого матеріалу у вихідній технологічній ємності, вплив на потік суспензії ультразвуковими коливаннями, формування поверхневих ультразвукових хвиль, вимірювання інтенсивності поверхневих ультразвукових хвиль, що пройшли фіксовану відстань при наявності у вихідній технологічній U 2 (11) 1 UA (54) СПОСІБ АВТОМАТИЧНОГО КОПАЛИН видається під відповідальність власника патенту (19) ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС 3 27847 4 фазі збагаченого рудного матеріалу. У свою чергу співвідношенню виміряних величин регулюють це призводить до низької ефективності розподілу кількість додаткової води, що подають в рудного матеріалу на корисну складову і пусту класифікатор. породу та, як наслідок, до погіршення якості Заявлений спосіб оснований на управлінні одержуваного після збагачення концентрату. Крім ступенем подрібнення рудного матеріалу, що того, відомий спосіб небезпечний для здоров'я направляється до збагачувального апарату у обслуговуючого персоналу, оскільки для його вигляді суспензії в залежності від якості розподілу здійснення використовується гаммау ньому на корисну складову та пусту породу. випромінювання. Крупність матеріалу, що подається у Задачею корисної моделі є удосконалення збагачувальний апарат визначається двома способу автоматичного управління процесом послідовними операціями: подрібненням у млині збагачення рудних корисних копалин за рахунок та класифікацією його згідно крупності у регулювання процесу класифікації рудного класифікаторі. Ці операції спрямовані на повне матеріалу у класифікаторі згідно крупності розкриття включень корисного компоненту в подачею у його злив додаткової кількості води в суспензії, що подається у збагачувальний апарат. залежності від вмісту корисного компоненту у Чим більше рудного матеріалу подається у млин, потоці збагаченої складової рудного матеріалу у чим більше густина суспензії на зливі вихідній технологічній ємності збагачувального класифікатора, тим більше крупність часток руди, апарату. Визначення цього параметра що спрямовується у збагачувальний апарат. Для проводиться на базі інформації про зменшення їх крупності, тобто для збільшення характеристики процесу розповсюдження хвиль ступеню подрібнення необхідно відповідно Лява на границі металевої плівки та стінки вихідної зменшити густину суспензії рудного матеріалу на технологічної ємності, на яку вона нанесена, та зливі класифікатора. Слід зазначити, що високочастотних об'ємних ультразвукових хвиль в перездрібнення рудного матеріалу, який потоці збагаченої складової рудного матеріалу у спрямовується у збагачувальний апарат, період впливу на потік ультразвуковими неприпустимо, бо пов'язано з тим, що при цьому коливаннями та при його відсутності. Це дозволяє ефективність роботи його погіршується. Крім того, отримати оптимальні показники технологічного перездрібнення супроводжується значними, до процесу - максимальний вміст корисного того ж, невиправданими енерговитратами. компоненту (заліза) у концентраті для визначеної Оптимальна ступінь подрібнення рудного кількості перероблюваної руди. матеріалу визначається повним розкриттям Поставлена задача вирішується за рахунок включень корисного компоненту без їх того, що спосіб автоматичного управління перездрібнення. процесом збагачення рудних корисних копалин Для управління якістю розділення корисного включає послідовне подрібнення, вхідного рудного компоненту і пустої породи у збагачувальному матеріалу у млині, класифікацію його згідно апараті вимірюють вміст корисного компоненту в крупності у класифікаторі та розподіл потоці суспензії збагаченої складової рудного класифікованого рудного матеріалу у матеріалу у вихідній технологічній ємності. збагачувальному апараті на збагачену і збіднену Спосіб реалізується таким чином. складові, послідовне формування потоку Залізна руда проходить технологічний, цикл еталонної рідини та суспензії збагаченого переробки, який містить послідовне подрібнення матеріалу у вихідній технологічній ємності, вплив вхідного рудного матеріалу у млині і класифікацію на потік суспензії ультразвуковими коливаннями, його згідно крупності у класифікаторі. У формування поверхневих ультразвукових хвиль, збагачувальному апараті проводиться розподіл вимірювання інтенсивності поверхневих класифікованого рудного матеріалу на збагачену і ультразвукових хвиль, що пройшли фіксовану збіднену складові в залежності від фізиковідстань при наявності у вихідній технологічній механічних і хіміко-мінералогічних властивостей ємності потоку еталонної рідини і суспензії часток подрібненого рудного матеріалу. Зазвичай, збагаченої складової рудного матеріалу та корисний компонент та пуста порода, з яких обчислення співвідношення виміряних величин. складається руда, сильно різняться за своєю Згідно з корисною моделлю, на стінку вихідної густиною. Тому вимірювання вмісту корисного технологічної ємності наносять металеву плівку, компоненту може бути зведено до визначення додатково формують високочастотні об'ємні густини часток твердої фази, що знаходяться в ультразвукові хвилі, вимірюють їх інтенсивність рудній суспензії. після проходження фіксованої відстані скрізь потік На стінку вихідної технологічної ємності еталонної рідини і суспензії збагаченої складової наносять металеву плівку. Спочатку, у вихідну рудного матеріалу у період впливу на потік технологічну ємність подається еталонна рідина, у ультразвуковими коливаннями та при його даному випадку, вода. На границі металевій плівки відсутності, у якості поверхневих ультразвукових та стінки вихідної технологічної ємності формують хвиль використовують хвилі Лява, які збуджують поверхневі ультразвукові хвилі Лява, які проходять на границі металевій плівки та стінки вихідної по ній фіксовану відстань. Отримані результати технологічної ємності, вимірюють їх інтенсивність величина загасання інтенсивності поверхневих після проходження фіксованої відстані на границі ультразвукових хвиль Лява є еталонними металевої плівки та стінки вихідної технологічної (базовими). ємності у період впливу на потік ультразвуковими У робочому стані у вихідній технологічній коливаннями та при його відсутності, а по ємності формується потік суспензії зі збагаченою 5 27847 6 складовою рудного матеріалу, що подається зі ультразвукових хвиль Лява при наявності потоку збагачувального апарату. води і суспензії у вихідній технологічній ємності. На границі металевій плівки та стінки вихідної Аналогічним чином визначається величина S1 технологічної ємності формують поверхневі для високочастотних об'ємних ультразвукових ультразвукові хвилі Лява, які проходять по ній хвиль, що пройшли фіксовану відстань скрізь потік фіксовану відстань, при наявності у вихідної води і пульпи: технологічної ємності суспензії збагаченої Iоб в (6) складової рудного матеріалу. S1 = ln Коефіцієнт загасання поверхневих ультразвукових хвиль Лява, що пройшли де Iоб - інтенсивність високочастотних в фіксовану відстань по границі металевій плівки та об'ємних ультразвукових хвиль, що пройшли стінки вихідної технологічної ємності, на якій вона фіксовану відстань z скрізь потік води; нанесена, визначається виразом - інтенсивність високочастотних ù é r r (1) a = ê(1 - W ) в + W mв ú × Cv , об'ємних ультразвукових хвиль, що пройшли r û r ë фіксовану відстань z скрізь потік пульпи. де W - концентрація твердої фази в суспензії; Тобто величина Sl визначається логарифмом rв, rт , r - густина води, часток твердої фази відношення інтенсивності високочастотних суспензії та матеріалу металевої плівки. об'ємних ультразвукових хвиль, що пройшли У цьому виразі величина Cv не залежить від фіксовану відстань z скрізь потік води і рудної параметрів контрольованого середовища, а є суспензії. При цьому функцією хвильових чисел поверхневих rm æ ö ç W×z ультразвукових хвиль Лява, повздовжніх і = I об exp ç s(v, r F r dr ÷ )()÷ (7) в поперечних хвиль матеріалу стінки вихідної À ç ÷ 0 è ø технологічної ємності та металевої плівки, яка на неї нанесена. rm 3 4 pr Інтенсивність поверхневих ультразвукових де À = ò F(r )dr ; F(r) - функція розподілу 3 хвиль Лява, що пройшли по стінці вихідної 0 технологічної ємності та плівці, яка на неї часток твердої фази по розміру r; нанесена, фіксовану відстань l: rm - максимальний розмір часток твердої фази ò æ é ö ù r r Іл = І0 л exp ç - ê(1 - W ) в + W mв ú × C v × l ÷ , (2) ç ÷ r r û è ë ø де І0л і Іл - відповідно інтенсивність поверхневих ультразвукових хвиль Лява, що випромінюються, та тих, які пройшли відстань l. Якщо металева плівка контактує с чистою водою, то W=0 і інтенсивність поверхневих ультразвукових хвиль Лява у цьому випадку: æ r ö Івл = І0л expç - в Cv × l ÷ , ç r ÷ è ø З (2) і (3) слідує (3) æ W × Cv × l (4) ÷ (rmв - rв )ö , Іл = Івл expç ç ÷ r è ø Тобто інтенсивність прийнятого сигналу не залежить від розміру часток твердої фази й концентрації газових пухирців у рудній суспензії. Оскільки поверхневі ультразвукові хвилі Лява розповсюджуються на тонкій границі металевої плівки із стінкою вихідної технологічної ємності, на якій вона нанесена, цей процес дуже чутливий до змін густини контрольованого середовища, з яким контактує плівка. Згідно з запропонованим способом для поверхневих ультразвукових хвиль Лява формується величина S1: (r - rв ) C × l I S1 = ln вл = W mв (5) v r Iл З цього виразу видно, що концентрація твердої фази W або густина контрольованого середовища визначається логарифмом відношення інтенсивності поверхневих в рудній суспензії; s (v, r ) переріз погашення високочастотних об'ємних ультразвукових хвиль частотою v на частці розміром r. Таким чином величина S1 залежить від крупності часток твердої фази рудної суспензії та її концентрації W: S1 = W×z À rm ) ) ò s(v, r F r( dr (8) 0 , Розділив (8) на (5), можна отримати величину S, що залежить тільки від крупності часток рудної суспензії: rm zp S (9) ) ) S= 1 = ò s(v, r F r( dr S2 lCvÀ(rmв - rв ) 0 Величина S визначається тільки крупністю часток твердої фази рудної суспензії, не залежить від її концентрації і визначається часткою від ділення логарифму відношення інтенсивності високочастотних об'ємних ультразвукових хвиль, що пройшли фіксовану відстань скрізь потік води і рудної суспензії, на логарифм відношення інтенсивності поверхневих ультразвукових хвиль Лява, що пройшли фіксовану відстань по металевій плівці і стінці технологічної ємності, при наявності в ній потоку води і рудної суспензії. Періодично на потік суспензії збагаченого матеріалу у той частині вихідної технологічної ємності, де визначається величина S, впливають ультразвуковими коливаннями великої інтенсивності. Внаслідок радіаційного тиску та акустичних течій, що при цьому виникають, має місце зміщення часток твердої фази рудної суспензії від траєкторії їх нормального руху в 7 27847 потоці у напрямку впливу ультразвукових коливань великої інтенсивності. Зміщення часток твердої фази рудної суспензії призводить до їх перерозподілу по розміру та концентрації в зоні впливу ультразвукових коливань великої інтенсивності. Величина цього перерозподілу для часток однакової крупності визначається тільки мінеральним складом (співвідношенням корисного компоненту і пустої породи) та питомою вагою (густиною) кожної складової. Для часток твердої фази, які подрібнені до розміру включень корисного компоненту, величина зміщення пропорційна тільки їх питомій вазі. Таким чином, величина зміни параметра S під впливом ультразвукових коливань великої інтенсивності характеризує вміст корисного компоненту у твердій фазі рудної суспензії. Для отримання сигналу, який залежить тільки від вмісту корисного компоненту у твердій фазі рудної суспензії обчислюється величина Sк співвідношення S - Sо , Sк= k в (10) Sв де Sв - виміряна величина S при наявності впливу ультразвукових коливань великої інтенсивності; S0 - виміряна величина S при відсутності впливу ультразвукових коливань великої інтенсивності; k - коефіцієнт пропорційності. В залежності від обчисленої величини Sк регулюють кількість додаткової води, що подають у класифікатор, змінюючи тим самим ступінь подрібнення рудного матеріалу, який подається у збагачувальний апарат. За допомогою, наприклад, екстремального регулятора, добиваються того, щоб величина обчисленого співвідношення була максимальною. Таким чином, спосіб автоматичного управління процесом збагачення рудних корисних копалин дозволяє збільшити ефективність розподілу рудного матеріалу на корисну складову і пусту породу у збагачувальному апараті, покращити якість одержуваного після збагачення концентрату і за рахунок цього отримати оптимальні показники технологічного процесу максимальний вміст корисного компоненту у концентраті для визначеної кількості перероблюваної руди. 8