Способ управления процессом флотации

 

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ФЛОТАЦИИ, включающий изменение степени аэрации и времени флотации по качественно-количественным парамет|рам исходной пульпы, о т л и ч а гоод и и с я тем, что, с целью повышения точности управления, определяют распределение частиц и ценного компонента по флотируемоети, и степень аэрации и время флотиции корректирутот по отдельным операциям процесса пропорционально найденным величинам. Флота i t/offM2ff cxerra СП со оо

(19) Ш) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

З(51) В 03 О 1 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3279126/22-03 (22) 13.02.81 (46) 23,03.83. Бюл. Р 11 (72) O.Н.Тихонов и С.A.Êoíîâàëîý .(71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт галургии и Ле нинградский горный институт им. Г. В.

Плеханова (53) 622.735(088.8) (56) l, Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2859943/22-03, кл. В 03 D 1/00, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2845666/22-03, кл. В 03 D 1/00, 1979 (прототип). (54) (57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ фЛОТАЦИИ, включающий изменение степени аэрации и времени флотации по качественно-количественным параметрам исходной пульпы, о т л и ч а ющ-и и с я тем, что, с целью повышения точности управления,-определяют распределение частиц и ценного компонента по флотируемости, и степЕнь аэрации и время флотиции корректируют по отдельным операциям процесса пропорционально найденным величинам.

1(? 059!,8

Ф

Изобретение относится к управлению процессом флотации и может быть использовано при разработке и внедрении автоматизированных систем флотационными технологическими процессами на обогатительных фабр ках цветной и черной металлургии, промышленности строительных материалов, химической промышленности, промышленности производства минеральных удобрений. 10

Известен способ управления процессом флотации, включающий изменение степени аэрации пульпы в контрольной и перечистной операциях по разности циркулирующих потоков в схеме с од- 15 ной перечистной и одной контрольной операциями (1) .

При управлении согласно этому способу сравнивают измеренные значения циркулирующих потоков твердого в схе-20 ме и при превышении перечистного циркулирующего потока над контрольным циркулирующим потоком уменьшают степень аэрации в контрольной флотации и увеличивают ее в перечистной до тех 25 пop,пока не наступит равенство циркулирующих потоков, а в случае превышения контрольного циркулирующего потока над перечистным осуществляют обратные управляющие воздействия, с

При этом повышается точность сепарации частиц минерального сырья различной флотируемости и, следовательно, повышаются технико-экономические показатели работы схемы.

Однако этот способ может быть использован только в схеме с одной перечистной и одной контрольной операциями, что существенно сужает границы его применения.

Известен также способ управления 40 процессом флотации, включающий изменение степени и времени флотации по качественно-количественным параметрам исходной Пульпы (2).

Недостаток известного способа заключается в отсутствии учета изменения вещественного состава минерального сырья, поступающего для обогащения. ПоэтомУ при изменении веществен-50 ного состава сырья изменяются его флотационные свойства, т.е. изменяется значение флотируемости разделения, при котором достигаются наилучшие технологические показатели, но подача воздуха во флотомашины, а следовательно значения произведений сте-" пеней аэрации на время флотации в отдельных операциях останутся неизменными и равными между собой.

В результате, получаемая при регу-60 лировании согласно известному способу флотируемость разделения не обеспечивает получение наилучших технологических показателей при рЕзко изменяющихся свойствах сырья. 65

Целью изобретения является повышение точности управления.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления про-, цессом флотации, включающему изменение степени аэрации и времени флотации по качественно-количественным параметрам исходной пульпы, определяют распределение частиц и цельного компонента по флотируемости, и степень аэрации и время флотации корректируют по отдельным операциям процесса пропорционально найденным величинам.

Сущность способа заключается в следующем.

В самом широком смысле термин флотируемость, как известно, определяет способность минеральных частиц прилипать к пузырьку, т.е. закреплять" ся на его поверхности. При этом чем с большей силой частица прилипает к пузырьку, тем больше величина флотируемости частицы и наоборот. За меру флотируемости частиц следует взять коэффициент скорости кинетики флотации К (м/c), определяемый из уравнения кинетики Еелоглазова для K=const где Š— извлечение в пенный npoLos дукт, весовая доля;

S — свободная поверхность пузырьков в единице объема пульпы, м /м (мера степени аэрации); продолжительность флотации, С.

Флотируемость К численно равна средней скорости прибытия с закреплением минеральных частиц на границу раздела газ — жидкость при единичной концентрации их в пульпе при

S=1 м /м . В объеме флотомашины величина флотируемости минеральных частиц принимает непрерывный ряд значений от К=О до К=К„„О . Всю принимаемую обычно за едийицу массу частиц можно разделить на весовые доли, при этом каждая весовая доля будет иметь свой диапазон Флотируемости.

Определение этих долей производится флотометрическим анализом, который должен включать в себя эксперимент по кинетике флотации с последующим определением двух функций: pac" пределения минеральных частиц по флотируемости " (К) и Функции ((К), определящей распределение ценного компонента в зависимости от флотируемости частиц, Функция - (К) определяется из кривой кинетики флотации, описываемой уравнением

1005918 где Е (t) — зависимость извлечения тр всего твердого от време« ни.

Вторая функция ) (К) есть осредненная зависимость содерх:ания ценного компонента в минеральных частицах от их флотируемости. Она определяется из кривой кинетики извлечения ценного компонента F p (t)

4 KNox Ка о

Е„,(О= -P J (К) (К) "« K () о где — среднее содержание ценного компонента в исходном питании.

Расчет обеих функций производится методом регуляриэациИ. Для проведения флотометрического анализа исходного питания флотации необходимо отобрать пробы исходного питания, провести эксперимент по кинетике флотации с этими пробами и рассчитать функции (К) и ис > (К), используя сооТНошение (2) и (3) . Расчет производится на ЦВМ, Теперь перейдем к количественной характеристике операций флотации. Одна операция флотации, рассматривае" мая как сепаратор частиц различной флотируемости, оценивается сепарационной характеристикой 5 к>,>, (К) - эа- 30 висимостью отношения масс узких флотофракций в концентрате и в исходном питании от флотируемости этих фракций.

Для одной флотомашины с постоянным (+=const) временем флотации получается, что „,„(к)= -е . (4)

Схема флотации с несколькими операциями оценивается результирующей сепарационной характеристикой Ерр (К) .

Результирующая характеристика выражается через частные характеристики с помощью балансных соотношений, т.е. 45

Ер „= 1 (Е<,Е ... E.) . (5)

С увеличением числа перечистных и контрольных операций результирующая 50 сепарационная характеристика стремится к ступенчатому виду (1 при К7 Кр

)О при K(Кр, (6) где Кр — флотируемость разделения.

Половина частиц, обладающих флотируемостью разделения, попадают в хвосты, половина — в концентрат. Для всех схем величина Кр является корнем уравнения 60

E (Kp) =.0,5 . (7)

ТаК как результирующая сепарационная характеристика зависит от сепарационных характеристик отдельных операций, а те, в свою очередь, от време-65 àx

K.

K vnox " ИСк() РЕЪ®дК=Й0.) 1 (К)й, . (8)

Кр

Содержание полезного компонента в концентрате, Ъ (00

> кОн - 1 Yp к ЬФ 0 Х е (К)дк= кон о (OO

К > +pc» tx®À °

Кон Кр (9) В свою очередь, выход концентрата и содержание полезного компонента в нем жестко связаны с любим существенным критерием оптимальности для процесса флотации (3 кон > око»1- x»a>- ((О)

Таким Образом, выбранный критерий количественно связывается с возмущающими факторами И (К) и pNc (К) и с управляющим фактором Кр. Задача оптимального управления принимает вид >>я с х ®>(ц с « () "Р > 2". и А> —

-- vnax °

Сущность способа заключается в следующем.

Проводят флотометрический анализ минерального сырья, определяют функции Яц (К) и и „ (К), рассчитывают оптимальную флотируемость разделения из соотношений типа (11), затем выбирают соответствующие флотируемости разделения степень. аэрации и время флотации в операциях, после чего вы-. бранные значения времени флотации и степени аэрации устанавливаются в каждой операции, На степень аэрации можно воздействовать путем регулирования расхода воздуха, подаваемого в камеры флотомашины. На время флотации можно воздействовать> учитывая, что 1ф„ =Ч„ /Я„, где V; — объем флотомашины, Q — производительность, изменяя расход пульпы через фпотомашину. Выбор того или иного способа зависит от того, какой из вариантов оказывается наиболее простим ллл данных конкретный условий, ни флотации и степени аэрации, то становится ясным, что флотируемость разделения зависит от времени флотации и степени аэрации пульпы в каждой отдельной операции.

Флотируемость разделения является наиболее важным. элементом сепарации, управление которым непосредственно влияет на окончательные технологичесI кие показатели процесса в соответствии со следующими формулами(выход концентрата, Ъ ) 1005918

Диапазон флотируемости, м/с

Значение функции, доли ед.

-5 -5

12-16 10 16-20 10 (-О) — (+О) 0-4- 10 4"8 ° 1Г5 8-12-1(Г5 исх исх (К) 0,0266

0,0085 0,0894

0,029 0,0652

0,63

0,016

0,112 0,133

0,973 0,986

0,01

Иэ приведенных материалов видно, что в отличие от известного, предлагаемый способ управления может применяться не только для схемы с одной перечистной и одной контрольной операциями, но и для любой другой сколь угодно разветвленной схемы. Кроме того, предлагаемый способ управления дает возможность получить заданные технико-экономические показатели при изменении вещественного состава сырьяfO за счет управления флотируемости разделения схемы. В отличие от известного способа, значения произведений степени аэрации на время флотации в операциях не поддерживаются равными меж-)5

Содержание КС в минеральном сырье 25%. Необходимо получить максимальный выход концентрата, при содержании КС<, в нем не менее 95%, т.е. юа х (" кои 9 5% (12.) При управлении по известному способу флотируемость разделения не зависит от изменения вещественногo сос тава минерального сырья, поэтому мо- 40 жет принимать любые значения от

4 10 до 2 .10 м/с.

Допустим, значение флотируемости разделения при известном способе управления равно 8 10 м/с, Кр=8 ° 10 м/с.45

Тогда технологические показатели будут иметь следующие значения.

Выход концентрата

<

)ко „= Ю0 >> „сх (K)l3 g = 100 (О 0894+0412+0 1Я)= 33% .

<<р

Содержание КС Й в концентрате

100 «" о" 1о0 кон= S Y cx(f<+Hcx(xf)df<= 3 у(00894.o,652+

<>1<он kf

+ 0,112 0,<)ИФ 0,113 о,986 =)2 >

60 .т,е. в этом случае качество концентрата ниже необходимого и уравнение не отвечает заданному критерию (12).

При Кр< 8 ° 10 5 качество концентрата также будет неудовлетворительным. 65 ду собой, а определяется оптимальной величиной флотируемости разделения.

Выбор оптимальной величины флотируемости разделения оказывает определяющее влияние на показатели работы флотационной схемы.

Пример. На обогатительную фабрику поступило минеральное сырье, которое затем было обработано реагентами.

Результаты флотометрического анализа сырья представлены в таблице (диапазон(-О) — (0) соответствует нефлотируемой части минерального сырья) .

При управлении по предлагаемому способу флотируемость разделения определяется, исходя из необходимости соответствия заданному критерию.

При:ртом методе управления Кр»

=12 10

Выход концентрата составит

f

Содержание КС6 в концентрате — 100 (кон — (О, Н2. 0>973+0,1Ъ3-0,986) = 97, 5 %

Управление удовлетворяет заданному критерию, так как при Кр=16 технологические показатели будут следующими

1 f > он= Ъ,З,Ò В. он(р=16 10 J($+

«p = «0 ) Н <) (f<р,-12.10- ) >

» ох Р (95 .

На чертеже представлена блок схема устройства автоматического управления для реализации способа.

Устройство содержит пробоотборн . .<

1 обработанного реагентами минерального сырья флотации, блок 2 флотометрического и химического анализа минерального сырья, регулятор 3, исполнительные механизмы 4 подачи воздуха в камеры флотомашин, регулирования

1005918

30

Составитель В.Персиц

Редактор О. Юрковецкая Техред A. Бабинец Корректор В ° Б " °

Заказ 1984/13 Тираж 578 Подписное

RHHHIlH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11 3035, Иосква, F-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4 уровня пульпы и пены, измерители 5 степени аэрации пульпы и времени флотации, пробоотборники б и 7 выходных продуктов - концентрата и хвостов флотационной схемы, блок 8 химического анализа выходных продуктов флотационной схемы.

Устройство работает следуницим образом.

Пробоотборник 1 периодически отби- 10 рает пробы исходного питания, которые затем поступают для химического и флотометрического анализа в блок 2.

Результаты анализа поступают в расчетное устройство-регулятор 3, в ко- 15 тором рассчитывается необходимое для результатов данного флотометрического- анализа значение флотируемости разделения. Затем выбирается время флотации и степень аэрации пульпы в . отдельных операциях, соответствукндие этому значению флотируемости разделения по (11).

В соответствии с выбранной степенью аэрации и временем флотации в каждой отдельной операции вырабатываются управляющие воздействия: подача воздуха в камеры флотомашины, регулирование уровня пульпы и пены .во флотомашине, разложение пульпы, Эти воздействия осушествляются исполнительными механизмами 4.

Степень аэрации и время флотации в операции измеряются измеритепем 5, сигнал с которого поступает на регулятор 3, который контролирует достижение выбранных значений степени аэрации и времени флотации в каждой отдельной операции. В случае если выбранные значения не достигнуты, регулятор воздействует на исполни- тельные механизмы,.4. Когда выбранные значения равны измеренным, воздействия на исполнительный механизм прекрашаются.

Выходные продукты отбираются пробоотборниками 6 и 7. Химический анализ выходных продуктов - хвостов и концентрата — производится в блоке 8, сигнал с которого поступает на регулятор 3, который контролирует получение рассчитанных технологических показателей. В случае если рассчитанные технологические показатели не достигнуты, флотометрический анализ повторяется и система вырабатывает новые управлвюшие воздействия.

Таким образом, предлагаемый способ управления флотационными схемами позволяет получить при заданном качестве готового продукта повышение извлечения не менее, чем на 1,5%.