Способ автоматического управления измельчительно- флотационным циклом
Изобретение относится к управлению измельчительно-флотационным циклом и м.б. использовано на обогатительных фабриках цветной металлургии, угольной пром-сти, пром-сти минеральных удобрений. Цель - повышение точности управления за счет достижения оптимальной степени раскрытия сростков. Способ основан на измерении крупности твердой фазы слива классификатора и содержания ценного компонента в питании и концентрате цикла, определении флотируемости питания флотации (ПФ) и изменении расхода реагентов в процессе флотации и циркулирующей нагрузки (ЦН) процесса измельчения. Дополнительно выделяют классы крупности (КК) твердой фазы ПФ и концентрата. В каждом выделенном КК измеряют содержание сростков и их компонентный состав, содержание раскрытых зерен флотируемого и подавляемого компонентов сростков. Обратно пропорционально содержаниям сростков и их компонентным составам определяют в каждом выделенном КК флотируемость ПФ и корректируют расход реагентов в процессе флотации и ЦН процесса измельчения. При этом увеличивают ЦН и уменьшают расход реагентов в процесс флотации при уменьшении флотируемости ПФ по КК. При увеличении флотируемости ПФ величины управляющих воздействий меняют на обратные. 4 ил.
союз соВетских социАлистических
РЕСПУБЛИК (5!)5 В 03 0 1/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ «е;ц„- - Я
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4748656/03 (22) 20.09.89 (46) 15.08.91. Бюл. М 30 (71) Комплексный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт обогащения твердых горючих ископаемых (72) Ю.Б.Рубинштейн, К,А.Абгарян, В.З.Персиц, O.М.Буниатян, Л.С.Дворкин и М.А.Бурштейн (53) 622.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
М 1395372, кл. В 03 0 1/00. 1986.
Авторское свидетельство СССР
М 822900, кл. В 03 0 1/00, 1979, (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛ Е Н ИЯ ИЗ МЕЛ ЬЧИТЕЛ Ь НО-ФЛОТАЦИОННЫМ ЦИКЛОМ (57) Изобретение относится к управлению иэмельчительно-флотационным циклом и м.б. использовано на обогатительных фабриках цветной металлургии, угольной промсти, пром-сти минеральных удобрений, Цель — повышение точности управления за
Изобретение относится к управлению измельчительно-флотационным циклом и может быть использовано на обогатительных фабриках цветной металлургии, угольной промышленности, промышленности минеральных удобрений, Цель изобретения — повышение точности управления путем достижения оптимальной степени раскрытия сростков.
На фиг,1 представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг.2 — график сепврационной характеристики флотационной схемы; на, Ы2 1669552 А1 счет достижения оптимальной степени раскрытия сростков, Способ основан на измерении крупности твердой фазы слива классификатора и содержания ценного компонента в питании и концентрате цикла, определении флотируемости питания флотации (ПФ) и изменении расхода реагентов в процессе флотации и циркулирующей нагрузки (ЦН) процесса измельчения. Дополнительно выделяют колассы крупности (КК) твердой фазы ПФ и концентрата. В каждом выделенном КК измеряют содержание сростков и их компонентный состав и содержание раскрытых зерен флотируемого и подавляемого компонентов сростков. Обратно пропорционально содержаниям сростков и их компонентным составам определяют в каждом выделенном КК флотируемость ПФ и корректируют расход реагентов в процессе флотации и ЦН процесса измельчения.
При этом увеличивают ЦН и уменьшают расход реагентов в процесс флотации при уменьшении флотируемости ПФ по КК. При увеличении флотируемости ПФ величины управляющих воздействий меняют на обратные. 4 ил. 0с фиг.За — график зависимости содержания сростков в питании флотации; Зб — график зависимости содержания ценного компонента в сростках; фиг.4 — экспериментальная зависимость содержания крупного класса от циркулирующей нагрузки.
Содержание ценного компонента (минерала, а не металла) в сростквх составляет а, Отклонения этой величины от
Q взаимно усреднено по всем зернам любого класса флотируемости.
Распределение зерен по размерам обозначим f(dg), т.е. f(dg)d(dg) — доля зерен, 1669552
Bij =(ВЦ = Bij — Bi+1, имеющих размер от dg до dg+d. Понятно, что f(dg) — свойство сырья и не зависит от обработки, Раскрытие зерен происходит, если dp < dg. где dp — размер частицы
Измельчение описывается уравнением
f (dp ) = О(1г d )fi(dpi) (1) где D(dg; d ) = ВЦ5)(с), (2) где Bij — доля материала j-ro класса крупности, перешедшего после измельчения в I-ый класс;
Sj(t) — кинетика измельчения.
Можно взять, например, форму длч единого акта измельчения, как или Blj = (1 - exp (— ) ) /(1 - ехр (- 1 ) ).
6 г1)
Функция селективности S также может иметь различный вид в сочета -.ии с В, например где С = сопзт;
"1" — индекс самого крупного класса; а — параметр.
Кинетика измельчения для периодического измельчения
S)(r) — K (P ) W (l где W(P) — вес частицы класса P.
Флотация узкой фракции крупности описывается уравнением первого порядка
Е (К) = 1 — ехр(-Kt) (3)
Константа скорости К зависит от природы частицы, так и о ее размера. Флотация включает вынос минералиаованных частицами ценного компонента (минерала) пузырьков (К = adp ), так и механический вынос (К = Bdp ), Значения а и 0 определяются физико-химическими и аэрационными режимами флотации.
Вероятность закрепления на пузырьке сростков пропорциональна содержанию в них ценного компонента а.
Кц = adp" = Bdp . (4) для породы Knd = Вбр, (5) дЛя СрОСтКОВ Kcd = аабр" + Bdp, (6)
Минералы имеют близкие значения измельчаемости. В результате измельчения в классе крупности dp минеральные зерна, размер которых dg превышает dp, будут полностью раскрыты, Доля таких зерен составляет
0р
V" = (1 J f(dg)d(dg)), (7)
О
Оставшаяся часть ценного компонента содержится в сростках, Поскольку содержание ценного компонента в раскрытых зернах равно единице, а в сростках — a то для
10 класса крупности частиц dp извлечение ценного компонента равно г ч H 1 (1 с() J j rgb) g (Ду) Доля частиц породы класса dp, не содержащих ценного компонента, также близка к Учитывая, что содержание породы в 20 сростках равно (1- a ). можно записать выражение для извлечения породы из класса d р. cl Р (Е(КцД)(-g)(S f(d(g)d(ap))Е(К,. ) A = 1-gf f(dy) d! gy) Для операции флотации необходимо подставить формулы (З)--(5) в (2); если после измельчения следует схема флотации, то подставляются формулы (7,8), где Е(К(.))— сепарационная характеристика схемы, Общее извлечение определяется как 35 средневзвешенное по всем классам крупности: ец = / тг(ор) ецс! "(dp) (10) о 40 „= ) f>(dp) „, г (1р) (1 1) о Так как бр fcd = f f(dg)d(dg)E(KCd). (12) о то Ec - f fz(dp) rcd(dp). (13). о Технологическое извлечение E можно 50 определить, зная технологическое содержание ценного аи выход1 а = аф + (100 -аф -а, )а, (14) где аф — содержание флот ируемого компонента в питании флотации; а, — содержание подавляемого компонента в питании флотации; а — содержание ценного минерала в сростках (усредненное по классам крупности). 1669552 Далее, выход равен у=бац а+к (1 — а) (15) Содержание ценного компонента а концентрате ,В =-а (16) и, окончательно, c = у (17) Теперь, исходя из соотношений (10)-(17), можно рассчитывать параметры технологического критерия оптимальнос и процесса флотации с — плакс 15 при (18) P — Pnnss При переработке многокомпонентной руды все минералы делятся на два типа: извлекаемые и подавляемые. 20 Оптимальную крупность измельчения определяют на основе экспериментальных зависимостей ас и а от содержания крупного класса в сливе классификатора и циркулирующей нагрузки. Задаваясь а„р» и 25 аорь при проведении очередного шага управления, вычисляют на основе укаэанных зависимостей величину циркулирующей нагрузки, которую реализуют посредством изменения высоты сливного порога 30 классификатора. В результате анализа распределения зерен по размеру f(dg) определяют зависимость содержания сростков в сливе классификатора ас от крупности измельчения а» 35 Затем по известной характеристике цикла измельчения — классификации, находят величину циркулирующей нагрузки С, соот/ ветствующей оптимальной величине ц. Величина С реализуется изменением соот- 40 ветствующего параметра операции классификации (например, высоты сливного порога). В случае установки в операции классификации гидроциклонов используются со- 45 ответствующие управляющие воздействия (например, регулируют размер пескового насадка}, Флотируемость руды определяется константами скоРости Knd, Кцс», Kcd, Рассчитыва- 50 емыми по формулам (4) — (6). Значения Knd Кцс», Kcd получены при стандартном расходе реагентов qc>, по ним рассчитывается е (цст) по формулам (4)-(6). При уменьшении флотируемости руды необходимо уменьшить расход реагентов q, что приведет к изменению констант К>с», Кцс». Kcd ЛКцс» = Сц » hq, (19) AKnd = Cnd hq, (20) ЛКс » = Ccd hq, (21), ГдЕ Сцд, Cnd, C»»d — КОНСтаНтЫ ПрОПОрцИОнапьности. На очередном I-ом шаге регулирования рассчитывается оптимальный расход реагента-собирателя ql по формулам (19К21), (AK() = Кзал() KI-1() (22) А1 = о — оь», (23) где ((,) — nd, ц4 или cd) Кцс». Knd, Kcd, Сцд, Cnd. Сс,» получены с помощью системы анализа изображений, qI-». Можем найти qI). "-".стройство включает в себя мельницу 1, классификатор 2, схему 3 флотации, гранулометр 4, анализатор 5 содержания ценноо компонента, пробоотборник 6, лабораторный классификатор 7, системы 8 анализа изображений, например типа zelss SEMIPS, вычислительное устройство 9, регулятор 10 расхода реагентов, реагентные питатели 11, регулятор 12 крупности слива классификатора, исполнительный механизм 13, гранулометр 14, анализатор 15, пробоотборник 16, лабораторный классификатор 17, систему 18 анализа изображений, вычислительное устройство 19, анализатор 20. Устройство функционирует следующим образом. Крупность слива классификатора 2 измеряется гранулометром 4, содержание ценного компонента в питании флотации— анализатором 5, а пробоотборник 6 отбирает пробу исходного питания и передает ее в лабораторный классификатор 7, где происходит разделение пробы по классам крупности, измеряется состав и содержание флотируемого и подавляемого компонентов с помощью системы 8 анализа иэображений и анализатора 5 (например РФА) каждого выделенного класса крупности. Сигналы с датчика 4, значения с анализаторов 5 и системы 8 анализа иэображений поступают в вычислительное устройство 9, которое осуществляет rnåäóþùèå расчеты. Вычисляет fz(dp>) по формуле (1), используя соотношение вида (2). Рассчитывает константы скоРости флотации Кцд, Knd, Кс» по результатам серии флотационных опытов на лабораторной флотомашине; методом наименьших квадратов по формулам (4)-(6) определяются n, m, а и Ь; а измеряется анализатором 5 в системе анализа изображений, которая рассчитывает степень вкрапленности (mlxlt). Далее определяются сепарационные характеристики Е(Кц4), E(Knd), E(Kcd) на основе соотношения (3). Затем рассчитывается извлечение ценного 1669552 15 и породы по формулам (10) — (11) исходя из соотношений (7)- (9). Величина ф может быть измерена системой 8 анализа изображений. После этого рассчитывается значение а в питании флотации по формуле (14), которое сравнивается с показателем анализатора 5, измеряющего содержания ценного компонента в питании, Результат сравнения характеризует степень адекватности реализуемого способа. Содержание ценного компонента в концентрате вычисляется по соотношению (16), извлечение— по формуле (17), исходя из формул (10)-(15). Эта величина также сравнивается с показателем анализатора 15, измеряющего содержание ценного компонента в концентрате Р. Гранулометром 14 измеряется гранулометрический состав концентрата схемы флотации, пробоотборник 16 отбирает пробу концентра а, передает ее в лабораторныйй классификатор 17, г 1е проба разделяется по классам крупности, состав и содержание флотируемого и подавляемого компонентов измеряются системой 18 анализа изображений и анализаторов 20 и 15 для каждого выделенного класса, Сигналы с вычислительного устройства 9, анализатора 20 и системы 18 анализа иэображений поступают на вычислительное устройство 19. Оно выполняет следующие расчеты: определяет флотируемость руды по содержаниям и составу сростков в концентрате и питание флотации по классам крупности. При увеличении флотируемости на регулятор крупности слива классификатора поступает установка на уменьшение крупности слива классификатора, откуда сигнал поступает на исполнительный механизм 13, Значения Knd, Кцд, Kcd, рассчитанные в вычислительном устройстве 9 по формулам (4) — (6), получены при стандартном расходе реагентов qcT, по ним рассчитано 4qc ). На очередном I-ом шаге регулирования рассчитывается опгимальный расход реагента-собирателя qi по формулам (19) — (20). Пример. Управление велось по упрощенной методике, включающей разделение материала на два класса крупности. Перед проведением очередного шага управления измеренное значение содержания крупного класса в питании флотации составляло 30%, а в концентрате схемы— 20 . Требуется рассчитать величины значений Кп, Кс, Кц для dp = 35 мкм. В результате серий предварительных экспериментов с различными пробами ру2(30 55 ды, перерабатываемыми на фабрике, методами статистического анализа экспериментальных данных результатов лабораторной флотации были получены следующие значе5 ния коэффицентов: n=1; m=1; а=0,2510 мин мкм; В =0.1510 мин мкм, измерение проводилось в пределах 30 — 150 мкм. Для бр = 35 мкм = 35 10 м; К вЂ” — Bd 35-6, -1 = 1,5 10 (3,5 105) = 0,429 мин; Кс = 0,1. 0,25 10 3,5 10 + 0,429 = 0,5165 мин; К = 0,25 10 3,5 10 = 0,875+ 0,429 = 1,3 мин Теперь необходимо рассчитать величину сепарационной характеристики. Сепарационная характеристика схемы флотации, полученная по (9), представленная на фиг,2, где представлен график зависимости сепарационной характеристики фло ационной схемы E(K) от значений константы скорости флотдции К (Кп — 0,74; Кс — 0,74; Кц — 0,74). Зная величину сепарационной характеристики схемы, можно вычислить значения извлечений гц и F, по формулам (10) — (11), а затем величины у и /3 по формулам (15)(16): Fö = 1,5625(0, 1 0,875 + 0,04 О, 15) 100%= = 14,6% = 0,96(0,5 0,001 + 0,36 0,15) 100% = 5.23% 1 0,1235 14,61 + 0,8765 5,23 = 6,39% 12,35 14,6 — 28 22% 6,39 Теперь определяем оптимальный расход реагента-собирателя Кеаденное Кс-1 = Cq(qi-1 qi-1). В результате предварительных экспериментов получено, что значение Сц-0,01Ò мин г Из критерия (18) следует, что оптимальное значение константы скорости флотиоуемссти ценного компонента Ki = 1,0 мин В результате применения анализа изобра <ений системы перед проведением I-го шага управления получено Ki-1 = 0,8 мин -1 Таким образом, дано: К, = 1,0 мин (з— означает заданное); К -1 = 0,8 мин; qi-1 = 80 г/т; Cq = 0,01 Т.мин r . Требуется найти -1 -1 значение qiopt. Подставляя укаэанные значения в формулы (19) — (23), определяем расход реагентов на I-ом шаге управления: qiopt = 100 г/т. На очередном шаге управления на основании формул (14}-(18) и графиков зависимости содержания сростков в питании 1669552 10 флотации от а + 74 (фиг,3а) и зависимости содержания ценного компонента в сростках а от а +74 (фиг.36) необходимо определить а c opt Находим, что Qcopt = 13, Далее можем определить оптимальную величину циркулирующей нагрузки Copt, так как уже известна величина opt а экспериментально получен график зависимости содержания крупного класса a + 74 от циркулирующей нагрузки С. представленный на фиг.4, Дано: ac opt, а + 74(С),ac (а + 74) (фиг.За). Найти: Copt. Находим, что Copt = 250 . Отсутствие учета влияния размера зерен на степень их раскрытия в прототипе приводит к переизмельчению питания флотации и в соответствии с фиг.2 и формулами (4К6), (8)(17), как к ухудшению качества концентрата, так и к уменьшению извлечения ценного компонента. Повышение технико-экономических показателей определяет положительный эффект. Формула изобретения Способ автоматического управления измельчительно-флотационным циклом, основанный на измерении крупности твердой фазы слива классификатора, содержания ценного компонента в питании и концентрате цикла, определении флотируемости питания флотации и изменении расхода 5 реагентов в процессе флотации и циркулирующей нагрузки процесса измельчения, о тл и ч а ю шийся тем, что,с целью повышения точности управления за счет достижения оптимальной степени раскрытия 10 сростков, выделяют классы крупности твердой фазы питания флотации и концентрата, измеряют в каждом выделенном классе крупности содержание сростков и их компонентный состав, содержание раскрытых зе15 рен флотируемого и подавляемого компонентов, а в каждом выделенном классе крупности определяют флотируемость питания флотации обратно пропорционально содержаниям сростков и их компонент20 ным составам, корректируют расход реагентов в процессе флотации,и циркулирующую нагрузку процесса измельчения, увеличивая последнюю и уменьшая расход реагентов в процессе флотации при умень25 шении флотируемости питания флотации по классам крупности, а при увеличении флотируемости питания флотации величины упоавляющих воздействий меняют на обратные, 1669552 И ) И- 07й
1669552 100 С /о Редактор С. Лисина Заказ 2696 Тираж 324 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 t и 3 юо м 70 бд Я М ЮО Ю Составитель И. Назаркина Техред М.Морген тал Корректор О. Ципле Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101
