Спосіб автоматичного керування процесом збагачення рудних корисних копалин

Реферат: Спосіб автоматичного керування процесом збагачення рудних корисних копалин включає послідовне подрібнення вхідного рудного матеріалу у млині, класифікацію його, згідно із крупністю, у класифікаторі та розподіл класифікованого рудного матеріалу у збагачувальному апараті на збагачену і збіднену складові, послідовне формування потоку еталонної рідини та суспензії рудного матеріалу у технологічній ємності, формування низькочастотних об'ємних ультразвукових хвиль, вимірювання їх інтенсивності після проходження фіксованої відстані крізь потік еталонної рідини і суспензії рудного матеріалу, обчислення співвідношення виміряних величин. Додатково вимірюють рівень рудної суспензії та еталонної рідини у технологічній ємності, а по співвідношенню виміряних величин регулюють кількість додаткової води, що подають в збагачувальний апарат. UA 118975 U (12) UA 118975 U UA 118975 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до гірничої галузі промисловості і може бути використана для оптимального керування процесом збагачення рудних корисних копалин зі змінними фізикомеханічними та хіміко-мінералогічними властивостями. Найбільш близьким аналогом є спосіб автоматичного керування процесом збагачення рудних корисних копалин, що включає послідовне подрібнення вхідного рудного матеріалу у млині, класифікацію його, згідно із крупністю, у класифікаторі та розподіл класифікованого рудного матеріалу у збагачувальному апараті на збагачену і збіднену складові, послідовне формування потоку еталонної рідини та суспензії рудного матеріалу у технологічній ємності, формування низькочастотних об'ємних ультразвукових хвиль, вимірювання їх інтенсивності після проходження фіксованої відстані крізь потік еталонної рідини і суспензії рудного матеріалу, обчислення співвідношення виміряних величин (Патент України № 111390. Бюл. № 21 від 10.11.2016). Недоліком відомого способу є те, що при зміні питомої ваги часток твердої фази суспензії рудного матеріалу, що пов'язано із зміною його мінералого-технологічних різновидів, змінюється густина та в'язкість суспензії, яка подається у збагачувальний апарат. Він працює не в оптимальному режимі, а це призводить до втрат корисного компоненту. Крім цього для впливу на потік рудної суспензії таким чином, що призводить до перерозподілу часток твердої фази за крупністю і густиною, необхідно сформувати ультразвукові коливання, великої інтенсивності, а для цього витратити додаткову енергію. Під впливом ультразвукових коливань великої інтенсивності в рудній суспензії виникають кавітаційні ефекти, які призводять до руйнування часток твердої фази і таким чином змінюють її гранулометричний склад. Ця обставина призводить до виникнення погрішності і, як наслідок, до зменшення достовірності результатів вимірювань. У свою чергу це призводить до низької ефективності класифікації подрібненого рудного матеріалу за крупністю у класифікаторі та розподілу класифікованого рудного матеріалу на збагачену та збіднену складові у збагачувальному апараті, тобто до погіршення якості одержуваного після збагачення концентрату. Недоліком відомого способу є також те, що при його реалізації необхідно застосовувати заходи безпеки для захисту обслуговуючого персоналу від шкідливої дії гамма-випромінювання. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу автоматичного керування процесом збагачення рудних корисних копалин за рахунок регулювання процесу розподілу класифікованого рудного матеріалу на збагачену та збіднену складові у збагачувальному апараті зміною кількості води, яка в нього подається в залежності від питомої ваги часток твердої фази рудної суспензії. Визначення цього параметра проводиться на базі інформації про характеристики процесу розповсюдження низькочастотних об'ємних ультразвукових хвиль в потоці суспензії рудного матеріалу та її рівня у технологічній ємності. Технічний результат від використання корисної моделі полягає у оптимізуванні процесу розподілу класифікованого рудного матеріалу на збагачену та збіднену складові у збагачувальному апараті і за рахунок цього підвищити вміст корисного компонента у концентраті. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що спосіб автоматичного керування процесом збагачення рудних корисних копалин, включає послідовне подрібнення вхідного рудного матеріалу у млині, класифікацію його, згідно із крупністю, у класифікаторі та розподіл класифікованого рудного матеріалу у збагачувальному апараті на збагачену і збіднену складові, послідовне формування потоку еталонної рідини та суспензії рудного матеріалу у технологічній ємності, формування низькочастотних об'ємних ультразвукових хвиль, вимірювання їх інтенсивності після проходження фіксованої відстані крізь потік еталонної рідини і суспензії рудного матеріалу, обчислення співвідношення виміряних величин. Згідно з корисною моделлю, додатково вимірюють рівень рудної суспензії та еталонної рідини у технологічній ємності, а по співвідношенню виміряних величин регулюють кількість додаткової води, що подають в збагачувальний апарат. Заявлений спосіб оснований на керуванні густиною суспензії рудного матеріалу, що направляється до збагачувального апарату, в залежності від питомої ваги часток її твердої фази. Характеристика матеріалу, що подається у збагачувальний апарат визначається двома послідовними операціями: подрібненням у млині та класифікацією його згідно крупності у класифікаторі. Ці операції спрямовані на повне розкриття включень корисного компоненту в суспензії, що подається у збагачувальний апарат. Чим більше рудного матеріалу подається у млин, чим більше густина суспензії на зливі класифікатора, тим більше крупність часток руди, що спрямовується у збагачувальний апарат. Для зменшення їх крупності, тобто для збільшення ступеню подрібнення необхідно відповідно зменшити густину суспензії рудного матеріалу на 1 UA 118975 U 5 10 15 20 25 30 зливі класифікатора. Слід зазначити, що перездрібнення рудного матеріалу, який спрямовується у збагачувальний апарат, неприпустимо, бо пов'язано з тим, що при цьому ефективність роботи його погіршується. Крім цього перездрібнення супроводжується значними, до того ж, невиправданими енерговитратами. Оптимальна ступінь подрібнення рудного матеріалу визначається повним розкриттям включень корисного компоненту без їх перездрібнення. Для управління якістю розділення корисного компоненту і порожньої породи у збагачувальному апараті вимірюють питому вагу часток твердої фази рудної суспензії у технологічній ємності, з якої класифікований, згідно із крупністю, рудний матеріал із класифікатора подається у збагачувальний апарат, та відповідно до виміряної величини питомої ваги часток твердої фази рудної суспензії регулюють кількість води у збагачувальний апарат. Спосіб здійснюють таким чином. Залізна руда проходить технологічний цикл переробки, який містить послідовне подрібнення вхідного рудного матеріалу у млині і класифікацію його, згідно крупності, у класифікаторі. У збагачувальному апараті проводиться розподіл класифікованого рудного матеріалу на збагачену і збіднену складові в залежності від фізико-механічних і хіміко-мінералогічних властивостей часток подрібненого рудного матеріалу. Зазвичай, корисний компонент та порожня порода, з яких складається руда, сильно відрізняються за своєю густиною. Тому питома вага часток твердої фази рудної суспензії визначається співвідношенням корисного компонента у різних мінералого-технологічних різновидах руди та порожньої породи. Саме ці характеристики рудної суспензії мають визначальний вплив на ефективність роботи збагачувального апарату. Спочатку у технологічну ємність подається еталонна рідина, у даному випадку, вода. У технологічній ємності формують низькочастотні ультразвукові хвилі, які проходить в ній фіксовану відстань. Отримані результати - величина загасання інтенсивності низькочастотних ультразвукових хвиль є еталонними (базовими). У робочому стані у технологічній ємності формується потік суспензії рудного матеріалу. Формують низькочастотні ультразвукові хвилі, які проходить фіксовану відстань при наявності у технологічній ємності потоку суспензії рудного матеріалу. Величина перерізу загасання  ( , r ) для будь-якої частоти об'ємних ультразвукових хвиль визначається сумою перерізів поглинання  35  s ( , r ) та розсіяння  c ( , r ) ультразвуку частоти на частці розміру r  ( , r )   c ( , r )   s ( , r ) (1) У високочастотній області (  5  10 6 Гц ) загасання ультразвуку обумовлено, в основному, розсіянням ультразвукових хвиль на частках твердої фази:  ( , r )   c ( , r ) . Сформований на цій частоті сигнал залежить як від концентрації твердої фази рудної суспензії так і від розміру її часток. У 40 низькочастотній області в'язкоінерційними ефектами: (  5 10 5 Гц )  ( , r )   s ( , r ) . загасання ультразвуку Тому сформований на частоті обумовлено   5 10 5 Гц сигнал буде пропорційним концентрації твердої фази рудної суспензії і не залежить від розміру її часток. Згідно із корисною моделлю, визначається величина S 45 50 об IВ , (2) S  In  I v (z )  об де I В - інтенсивність низькочастотних об'ємних ультразвукових хвиль, що пройшли фіксовану відстань z скрізь потік води;  I v (z )  - інтенсивність низькочастотних об'ємних ультразвукових хвиль, що пройшли фіксовану відстань z скрізь потік рудної суспензії. Тобто величина S визначається логарифмом відношення інтенсивності низькочастотних об'ємних ультразвукових хвиль, що пройшли фіксовану відстань z скрізь потік води і рудної суспензії. При цьому 2 UA 118975 U  Wz rm  об  I v ( z )  I В exp    ( , r ) F (r )dr , (3)    0   де  ( , r ) - переріз загасання низькочастотних об'ємних ультразвукових хвиль частотою  на частці розміром r . Таким чином величина S залежить від концентрації W твердої фази рудної суспензії і не 5 10 15 залежить від крупності її часток: Для отримання сигналу, який залежить від питомої ваги часток твердої фази вимірюють рівень рудної суспензії та еталонної рідини у технологічній ємності. Технологічна ємність розміщується вертикально, у верхній її частині знаходиться вхідний патрубок, через який подається потік еталонної рідини чи суспензії рудного матеріалу. В нижній частині технологічної ємності знаходиться вихідний патрубок, через який потік еталонної рідини чи суспензії рудного матеріалу вільно витікає. При незмінній кількості суспензії рудного матеріалу (швидкості вхідного потоку), який подається у технологічну ємність, її заповнення (рівень суспензії рудного матеріалу у технологічній ємності) визначається швидкістю вихідного потоку. Згідно із рівнянням Бернуллі, ця величина залежить від концентрації твердої фази та питимої ваги її часток у потоці суспензії рудного матеріалу. Згідно із корисною моделлю, послідовно вимірюється рівень еталонної рідини S Bh і суспензії рудного матеріалу SCh у технологічній ємності та обчислюється співвідношення S h Sh  S Bh (4) S Ch Величина S h залежить від концентрації твердої фази та питимої ваги її часток у потоці 20 суспензії рудного матеріалу. Для отримання сигналу, який залежить тільки від питомої ваги часток твердої фази суспензії рудного матеріалу обчислюється співвідношення SY SY  Sh . S Таким чином, величина SY , визначає питому вагу часток твердої фази рудної суспензії. В залежності від обчисленої величини SY змінюють кількість додаткової води, яку подають у 25 30 35 40 збагачувальний апарат, змінюючи тим самим густину та в'язкість вхідної суспензії. Це забезпечує оптимальний режим роботи збагачувального апарату і тим самим підвищує вміст корисного компонента у концентраті, тобто якість одержуваного після збагачення кінцевого продукту. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб автоматичного керування процесом збагачення рудних корисних копалин, що включає послідовне подрібнення вхідного рудного матеріалу у млині, класифікацію його, згідно із крупністю, у класифікаторі та розподіл класифікованого рудного матеріалу у збагачувальному апараті на збагачену і збіднену складові, послідовне формування потоку еталонної рідини та суспензії рудного матеріалу у технологічній ємності, формування низькочастотних об'ємних ультразвукових хвиль, вимірювання їх інтенсивності після проходження фіксованої відстані крізь потік еталонної рідини і суспензії рудного матеріалу, обчислення співвідношення виміряних величин, який відрізняється тим, що додатково вимірюють рівень рудної суспензії та еталонної рідини у технологічній ємності, а по співвідношенню виміряних величин регулюють кількість додаткової води, що подають в збагачувальний апарат. Комп’ютерна верстка О. Рябко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3