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, класифікація 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 високочастотних об'ємних ультразвукових хвиль. Вимірювання інтенсивності високочастотних об'ємних ультразвукових хвиль після проходження фіксованої відстані крізь потік еталонної рідини і суспензії рудного матеріалу. 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, яке визначає крупність часток твердої фази суспензії рудного матеріалу, та регулювання кількості додаткової води, що подають в класифікатор в залежності від визначеної крупності часток твердої фази рудної суспензії. Вимірюють зміни та швидкість змін визначеної крупності часток твердої фази рудної суспензії з початку процесу регулювання, фіксують момент часу, коли швидкість змін визначеної крупності часток твердої фази рудної суспензії з початку процесу регулювання досягне максимального значення, визначають співвідношення значення та швидкості виміряних величин у зафіксований момент часу, в залежності від величини якого корегують кількість додаткової води, що подають в класифікатор. UA 118115 U (12) UA 118115 U UA 118115 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 високочастотних об'ємних ультразвукових хвиль, вимірювання інтенсивності високочастотних об'ємних ультразвукових хвиль після проходження фіксованої відстані крізь потік еталонної рідини і суспензії рудного матеріалу, 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, яке визначає крупність часток твердої фази суспензії рудного матеріалу, та регулювання кількості додаткової води, що подають в класифікатор в залежності від визначеної крупності часток твердої фази рудної суспензії [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 призводить до виникнення погрішності і, як наслідок, до зменшення достовірності результатів вимірювань основних технологічних параметрів. Для отримання кінцевого продукту заданої якості виконується автоматична стабілізація основних змінних параметрів всього процесу збагачення. При цьому налаштування систем автоматичної стабілізації основних технологічних параметрів виконується із розрахунку на певні оптимальні характеристики об'єктів керування. Із часом, а також в процесі перероблення вхідного рудного матеріалу зі змінними фізико-механічними та хімікомінералогічними властивостями технологічні агрегати лінії збагачення, а саме: млин, класифікатор, збагачувальний апарат змінюють свої статичні та динамічні характеристики. Оскільки більшу частину свого робочого часу вони працюють у перехідних режимах, це призводить до того, що у цей період їх вихідні продукти не відповідають оптимальним характеристикам. Це призводить 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 крупності часток твердої фази рудної суспензії у технологічній ємності. Визначення цього параметра проводиться на базі інформації про характеристики процесу розповсюдження високочастотних об'ємних ультразвукових хвиль та поверхневих хвиль Лява в потоці суспензії рудного матеріалу. При цьому процес керування відбувається з урахуванням характеристик об'єктів керування, які визначаються вимірюванням величини та швидкості змін крупності часток твердої фази рудної суспензії з початку регулювання кількості додаткової води, яка подається в класифікатор. Отриманий технічний результат від використання корисної моделі полягає у оптимізуванні показників технологічного процесу - зазначений вміст корисного компонента 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, який 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 1 UA 118115 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 ємності, формування високочастотних об'ємних ультразвукових хвиль, вимірювання інтенсивності високочастотних об'ємних ультразвукових хвиль після проходження фіксованої відстані крізь потік еталонної рідини і суспензії рудного матеріалу, 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, яке визначає крупність часток твердої фази суспензії рудного матеріалу, та регулювання кількості додаткової води, що подають в класифікатор в залежності від визначеної крупності часток твердої фази рудної суспензії. Згідно з корисною моделлю, вимірюють зміни та швидкість змін визначеної крупності часток твердої фази рудної суспензії з початку процесу регулювання, фіксують момент часу коли швидкість змін визначеної крупності часток твердої фази рудної суспензії з початку процесу регулювання досягне максимального значення, визначають співвідношення значення та швидкості виміряних величин у зафіксований момент часу, в залежності від величини якого корегують кількість додаткової води, що подають в класифікатор. Заявлений спосіб оснований на керуванні процесом подрібнення рудного матеріалу, що направляється до збагачувального апарата у вигляді суспензії, в залежності від фізикомеханічних та хіміко-мінералогічних характеристик перероблюваної руди та стану технологічних агрегатів. 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 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 фізико-механічними та хіміко-мінералогічними характеристиками перероблюваної руди та станом технологічних агрегатів. Для управління процесом подрібнення рудного матеріалу і таким чином якістю розділення корисного компоненту і пустої породи у збагачувальному апараті вимірюють крупність часток твердої фази рудної суспензії у технологічному зумпфі, з якого класифікований згідно із крупністю рудний матеріал із класифікатора подається в збагачувальний апарат. 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. Спочатку, у технологічний зумпф подається еталонна рідина, у даному випадку, вода. У технологічному зумпфі формують високочастотні об'ємні ультразвукові хвилі, які проходять в ній фіксовану відстань. Отримані результати вимірювання характеристик цього процесу величина загасання інтенсивності високочастотних об'ємних ультразвукових хвиль є еталонними (базовими). У робочому стані у технологічному зумпфі формується потік суспензії рудного матеріалу. Формують високочастотні об'ємні ультразвукові хвилі, які проходять фіксовану відстань при наявності у технологічній ємності потоку суспензії рудного матеріалу. Вимірюють інтенсивність високочастотних об'ємних ультразвукових хвиль, які пройшли фіксовану відстань при наявності у технологічній ємності потоку суспензії рудного матеріалу, та визначають величину S1 S1  ln 55 об IB1 ,  Iv1z   (1) об де IB1 - інтенсивність високочастотних об'ємних ультразвукових хвиль, що пройшли фіксовану відстань z скрізь потік води; 2 UA 118115 U 5  Iv1z  - інтенсивність високочастотних об'ємних ультразвукових хвиль, що пройшли фіксовану відстань z скрізь потік рудної суспензії. Тобто величина S1 визначається логарифмом відношення інтенсивності високочастотних об'ємних ультразвукових хвиль, що пройшли фіксовану відстань z скрізь потік води і рудної суспензії. При цьому  Wz об  Iv1z   IB1 exp     де   10 15 rm  0   1, r Fr dr  ,  (2) rm 4r 3 Fr dr ; Fr  - функція розподілу часток твердої фази в рудній суспензії по 3 0  розміру r ; rm - максимальний розмір часток твердої фази в рудній суспензії; 1, r  - переріз погашення високочастотних об'ємних ультразвукових хвиль частотою  на частці розміром r . Величина ,r  для будь-якої частоти об'ємних ультразвукових хвиль визначається сумою перерізів поглинання s , r  та розсіяння c , r  ультразвуку (3) , r   r , r   s , r  6 У високочастотній області (ν1≥5·10 Гц) загасання ультразвуку обумовлено, в основному, розсіянням ультразвукових хвиль на частках твердої фази: , r   c 1, r  . Тому сформований 6 на частоті ν1≥5·10 Гц сигнал буде визначатися розміром і концентрацією часток твердої фази рудної суспензії. Отже величина S1 залежить від крупності часток твердої фази рудної суспензії та її концентрації W r Wz m (4)  1,r Fr dr .  0 На границі металевій плівки та стінки вихідної технологічної ємності формують поверхневі ультразвукові хвилі Лява, які проходять по ній фіксовану відстань, при наявності у технологічної 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 S1  20     (5)   1  W  В  W Т С ,     де W - концентрація твердої фази в суспензії; В ,  Т ,  - густина води, часток твердої фази суспензії та матеріалу металевої плівки. У 25 цьому виразі величина С не залежить від параметрів контрольованогосередовища, 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 T Cl  , (6)         30 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   IBL  I0L exp B Cl  .      З (6) і (7) слідує 35 (7)  WC l (8)  T  B  . IL  IBL exp       Тобто інтенсивність прийнятого сигналу не залежить від розміру часток твердої фази й концентрації газових пухирців у рудній суспензії. 3 UA 118115 U 5 10 15 20 25 30 Згідно із корисною моделлю для поверхневих хвиль Лява визначається величина S2   B  C l . I (9) S2  ln BL  W T  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 (6) на (10), можна отримати величину S , що залежить тільки від крупності часток рудної суспензії: S (10) S 1. S2 Величина S обумовлена 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 ультразвукових поверхневих хвиль Лява, що пройшли фіксовану відстань у металевій плівці на стінці технологічної ємності при наявності в ній потоку еталонної рідини і суспензії рудного матеріалу. Відповідно до фізико-механічних та хіміко-мінералогічних властивостей руди, яка перероблюється, визначається оптимальний ступінь подрібнення, який необхідно забезпечити для розкриття корисного компонента. Це визначається відповідною крупністю часток твердої фази рудної суспензії, яка подається у збагачувальний апарат шляхом регулювання кількості додаткової води в класифікатор. Тобто регулювання виконується таким чином, щоб визначена величина S відповідала фізико-механічним та хіміко-мінералогічним властивостям руди, яка перероблюється. Для врахування стану технологічних агрегатів вимірюють зміни крупності часток твердої фази суспензії рудного матеріалу St  та швидкість змін dS / dt , тобто першу похідну S у часі визначеної крупності часток твердої фази рудної суспензії з початку процесу регулювання, фіксують момент часу t m коли швидкість змін визначеної крупності часток твердої фази рудної суспензії з початку процесу регулювання досягне максимального значення та визначають співвідношення значення та швидкості виміряних величин у зафіксований момент часу St m  . (11) k dS / dt m В залежності від величини к корегують кількість додаткової води, що подають в класифікатор. Таким чином процес автоматичного керування процесом збагачення рудних корисних копалин відбувається з урахуванням характеристик об'єктів керування. Це дозволяє отримати оптимальні показники технологічного процесу - зазначений вміст корисного компоненту у концентраті в умовах змінних фізико-механічних та хіміко-мінералогічних характеристик перероблюваної руди. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 50 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 високочастотних об'ємних ультразвукових хвиль, вимірювання інтенсивності високочастотних об'ємних ультразвукових хвиль після проходження фіксованої відстані крізь потік еталонної рідини і суспензії рудного матеріалу, 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, яке визначає крупність часток твердої фази суспензії рудного матеріалу, та регулювання кількості додаткової води, що подають в класифікатор в залежності від визначеної крупності часток твердої фази рудної суспензії, який відрізняється тим, що вимірюють зміни та швидкість змін визначеної крупності часток твердої фази рудної суспензії з початку процесу регулювання, фіксують момент часу, коли швидкість змін визначеної 4 UA 118115 U крупності часток твердої фази рудної суспензії з початку процесу регулювання досягне максимального значення, визначають співвідношення значення та швидкості виміряних величин у зафіксований момент часу, в залежності від величини якого корегують кількість додаткової води, що подають в класифікатор. 5 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 5