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 поверхневих ультразвукових хвиль Лява у металевій плівці на стінці технологічної ємності, вимірювання інтенсивності поверхневих ультразвукових хвиль Лява після проходження фіксованої відстані у металевій плівці на стінці технологічної ємності при наявності в ній потоку еталонної рідини і суспензії рудного матеріалу, обчислення співвідношення виміряних величин та регулювання кількості додаткової води, що подають в класифікатор. Формують гамма-випромінювання у потоці суспензії рудного матеріалу та вимірюють інтенсивність гамма-випромінювання, що пройшло фіксовану відстань при наявності у технологічній ємності еталонної рідини та потоку рудної суспензії. UA 118114 U (12) UA 118114 U UA 118114 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 технічним рішенням, вибраним як прототип, 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 поверхневих ультразвукових хвиль Лява у металевій плівці на стінці технологічної ємності, вимірювання інтенсивності поверхневих ультразвукових хвиль Лява після проходження фіксованої відстані у металевій плівці на стінці технологічної ємності при наявності в ній потоку еталонної рідини і суспензії рудного матеріалу, обчислення співвідношення виміряних величин та регулювання кількості додаткової води, що подають в класифікатор (Патент України [Патент України № 27847 на корисну модель, опубл. 12.11.2007, Бюл № 18/2007). Недоліком відомого способу є те, що 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. Ці обставини обумовлюють виникнення погрішності і, як наслідок, призводять до низької ефективності подрібнення вхідного рудного матеріалу у млині, 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. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу автоматичного керування процесом збагачення рудних корисних копалин за рахунок регулювання процесу подрібнення вхідного рудного матеріалу у млині та класифікації рудного матеріалу у класифікаторі регулюванням у зливі класифікатора додаткової кількості води в залежності від густини часток твердої фази рудної суспензії у вихідній технологічній ємності, в яку подається збагачена складова рудної суспензії із збагачувального апарата. Визначення цього параметра проводиться на базі інформації про характеристики процесу розповсюдження гаммавипромінювання та поверхневих хвиль Лява в потоці суспензії рудного матеріалу. Це дозволяє отримати оптимальні показники технологічного процесу - максимальний вміст корисного компоненту у концентраті в умовах змінних фізико-механічних та хіміко-мінералогічних характеристик перероблюваної руди та стану технологічних агрегатів. Поставлена задача вирішується тим, що 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 поверхневих ультразвукових хвиль Лява у металевій плівці на стінці технологічної ємності, вимірювання інтенсивності поверхневих ультразвукових хвиль Лява після проходження фіксованої відстані у металевій плівці на стінці технологічної ємності при наявності в ній потоку еталонної рідини і суспензії рудного матеріалу, обчислення співвідношення виміряних величин та регулювання кількості додаткової води, що подають в класифікатор. Технічний результат від використання корисної моделі дозволяє оптимізувати роботу збагачувального апарата та отримати максимальний вміст корисного компонента у концентраті в умовах змінних фізико-механічних та хіміко-мінералогічних характеристик перероблюваної руди та стану технологічних агрегатів. Згідно з корисною моделлю, формують гамма-випромінювання у потоці суспензії рудного матеріалу, вимірюють інтенсивність гамма-випромінювання, що пройшло фіксовану відстань при наявності у технологічній ємності еталонної рідини та потоку рудної суспензії. Заявлений спосіб оснований на керуванні процесом подрібнення рудного матеріалу, що направляється до збагачувального апарата у вигляді суспензії, в залежності від густини часток збагаченої складової твердої фази рудної суспензії. Крупність матеріалу, що подається у збагачувальний апарат, визначається двома послідовними операціями: подрібненням у млині та класифікацією його згідно з крупністю у класифікаторі. Ці операції спрямовані на повне розкриття включень корисного компонента в 1 UA 118114 U 5 10 15 20 25 30 35 40 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 ступеня подрібнення необхідно відповідно зменшити густину суспензії рудного матеріалу на 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 того, перездрібнення супроводжується значними, до того ж, невиправданими енерговитратами. Оптимальний ступінь подрібнення рудного матеріалу визначається крупністю вкраплень корисного компонента у перероблюваній руді. Для управління якістю розділення корисного компонента і пустої породи у збагачувальному апараті вимірюють густину часток твердої фази рудної суспензії у вихідній технологічній ємності, в яку надходить збагачена складова рудного матеріалу із збагачувального апарата. Спосіб реалізується таким чином. Залізна руда проходить технологічний цикл переробки, який містить послідовне подрібнення вхідного рудного матеріалу у млині і класифікацію його згідно з крупністю 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 пуста порода, з яких складається руда, сильно різняться за своєю густиною. Тому вимірювання вмісту корисного компоненту може бути зведено до визначення густини часток твердої фази, що знаходяться в рудній суспензії. Спочатку, у вихідну технологічну ємність подається еталонна рідина, у даному випадку, вода. У вихідній технологічній ємності формують гамма-випромінювання, яке проходить в ній фіксовану відстань. Отримані результати - величина загасання інтенсивності гаммавипромінювання є еталонними (базовими). У робочому стані у вихідній технологічній ємності формується потік суспензії збагаченої складової рудного матеріалу. Формують гаммавипромінювання, яке проходить фіксовану відстань при наявності у вихідній технологічному ємності потоку суспензії рудного матеріалу. Коефіцієнт загасання гамма-випромінювання, що пройшло фіксовану відстань у потоці суспензії рудного матеріалу визначається виразом (1),   (1 W )BB  Wтт де B і  т - масові коефіцієнти загасання води та рудного матеріалу суспензії; B і  т - густина води та часток рудного матеріалу суспензії; W - об'ємна доля рудних часток в суспензії. Інтенсивність гамма-випромінювання, яке пройшло в потоці суспензії рудного матеріалу відстань l , можна представити у вигляді (2), I  I0 exp (1 W )BB  Wтт l, де I0 - інтенсивність гамма-випромінювання при відсутності суспензії рудного матеріалу у вихідній технологічній ємності. Якщо у технологічній ємності знаходиться вода, тоді інтенсивність гамма-випромінювання буде визначатися за формулою (3) I*  I0 exp( BBl) З урахуванням формул (2) та (3), інтенсивність гамма-випромінювання можна представити у вигляді (4) I  I* exp W [ т  т  BB ]l . Ця величина не залежить від розміру часток твердої фази тобто рудного матеріалу суспензії і визначається тільки концентрацією твердої фази суспензії та густиною її часток. Згідно із запропонованим способом для гамма-випромінювання формується величина S r I* (5),  AW[(т  т  BB )l] , I де A - коефіцієнт пропорційності. З цього виразу видно, що густина контрольованого середовища, яка залежить від концентрації твердої фази рудної суспензії та густини її часток, визначається логарифмом відношення інтенсивності гамма-випромінювання при наявності потоку води і рудної суспензії у вихідній технологічній ємності. На границі металевої плівки та стінки вихідної технологічної ємності формують поверхневі ультразвукові хвилі Лява, які проходять по ній фіксовану відстань, при наявності у технологічної S   ln 45 50 2 UA 118114 U ємності води та потоку суспензії рудного матеріалу. Коефіцієнт загасання поверхневих ультразвукових хвиль Лява, що пройшли фіксовану відстань по границі металевої плівки та стінки технологічної ємності, на якій вона нанесена, визначається виразом 5 10     (6),   (1  W ) B  W т C ,    де W - концентрація твердої фази в суспензії; B ,  т ,  - густина води, часток твердої фази суспензії та матеріалу металевої плівки. У цьому виразі величина C не залежить від параметрів контрольованого середовища, а є функцією хвильових чисел поверхневих ультразвукових хвиль Лява, повздовжніх і поперечних хвиль матеріалу стінки технологічної ємності та металевої плівки, яка на неї нанесена. Інтенсивність поверхневих ультразвукових хвиль Лява, що пройшли по стінці технологічної ємності та плівці, яка на неї нанесена, фіксовану відстань l       IL  I0L exp  (1  W ) B  W т Cl  , (7),        де I0L і IL - відповідно інтенсивність поверхневих ультразвукових хвиль Лява, що випромінюються, та таких, які пройшли відстань l . Якщо стінка технологічної ємності контактує із чистою водою, то інтенсивність поверхневих хвиль Лява у цьому випадку 15    IBL  I0L exp  B Cl  .      З (7) і (8) слідує (8)  WC l  (9) IL  IBL exp  (т  B )  ,      Згідно із корисною моделлю для поверхневих хвиль Лява визначається величина SL IBL (  B ) (10) W т Cl . IL  З цього виразу видно, що концентрація твердої фази W або густина рудної суспензії визначається логарифмом відношення інтенсивності поверхневих хвиль Лява при наявності потоку води і суспензії рудного матеріалу у технологічній ємності. Поділивши (5) на (10), можна отримати величину S , що залежить тільки від густини часток твердої фази рудної суспензії: S . (11) S SL Величина S обумовлена тільки густиною часток твердої фази рудної суспензії, не залежить від її концентрації і визначається часткою від ділення логарифму відношення інтенсивності гамма-випромінювання, що пройшло фіксовану відстань скрізь потік води і рудної суспензії у вихідній технологічній ємності, на логарифм відношення інтенсивності ультразвукових поверхневих хвиль Лява, що пройшли фіксовану відстань у металевій плівці на стінці вихідної технологічної ємності при наявності в ній потоку еталонної рідини і суспензії рудного матеріалу. Відповідно до обчисленого значення величини S змінюють кількість додаткової води у злив класифікатора таким чином, щоб ця величина була максимальною, тобто забезпечувалась така крупність часток твердої фази рудної суспензії, що подається у збагачувальний апарат, яка відповідає повному розкриттю вкраплень корисного компонента. Таким чином незалежно від фізико-механічних та хіміко-мінералогічних властивостей руди, яка перероблюється, досягається оптимальний ступінь її подрібнення. SL  ln 20 25 30 35 3 UA 118114 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 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 поверхневих ультразвукових хвиль Лява у металевій плівці на стінці технологічної ємності, вимірювання інтенсивності поверхневих ультразвукових хвиль Лява після проходження фіксованої відстані у металевій плівці на стінці технологічної ємності при наявності в ній потоку еталонної рідини і суспензії рудного матеріалу, обчислення співвідношення виміряних величин та регулювання кількості додаткової води, що подають в класифікатор, який відрізняється тим, що формують гаммавипромінювання у потоці суспензії рудного матеріалу та вимірюють інтенсивність гаммавипромінювання, що пройшло фіксовану відстань при наявності у технологічній ємності еталонної рідини та потоку рудної суспензії. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко 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 4