CC BY
14
в.и.голинько,
В.Е. КОЛЕСНИК Государственная горная академия Украины
Автоматический контроль дисперсного состава продуктов измельчения в технических системах обогащения
Наличие оперативной информации о гранулометрическом составе продуктов измельчения является важным условием для оптимизации технологических процессов обогащения. Как правило, анализ гранулометрического состава разбивается на два этапа: отбор пробы и последующее определение распределения частиц по размерам. Достигаемая при этом оперативность, зависящая прежде всего от продолжительности второго этапа, не позволяет эффективно управлять процессами измельчения, а следовательно и обогащения полезного ископаемого.
Для систем автоматического управления процессами измельчения оптимальным является наличие технических средств, обеспечивающих непрерывный автоматический контроль дисперсного состава измельченных продуктов. При невозможности обеспечить автоматический отбор представительной пробы для анализа, необходимо существенно снизить затраты времени на обработку пробы и получение управляющей информации.
Из всего разнообразия методов дисперсного анализа наибольшей оперативностью обладают методы, основанные на дискретном обнаружении частиц, селекции их по размерам и подсчете их количества. Наибольший интерес при этом представляют оптические счетчики частиц, которые не требуют длительных операций по подготовке исследуемой пробы, позволяют вести анализ в движущихся потоках двухфазных Сред за короткие промежутки времени. Существующие счетчики частиц, принцип действия которых основан на регистрации рассеяного частицами света, отличаются сложностью оптических схем и являются
сложным и дорогостоящим оборудованием. В готовом виде они не могут быть использованы для целей дисперсного анализа продуктов измельчения виду неизбежных потерь крупных фракций аэрозоля при его перемещении по входым каналам счетчиков. Кроме того величина рассеяного света сложным образом зависит от размеров частиц, их формы, оптических и электрических характеристик материала частиц, что затрудняет идентификацию частиц по размерам и возможность использования счетчиков для дисперсного анализа.
Указанных недостатков лишен разра-ботаный нами абсорбционный оптический детектор частиц, который не содержит оптических линз, отличается простотой схемных и конструкционных решений и в то же время позволяет однозначно идентифицировать аэрозольные частицы в диапазоне их размеров от 5 до 100 мкм. Ввиду того, что световой поток, поглощенный частицей пропорционален ее удвоенному сечению и не зависит от физико-химических свойств материала частиц, имеет существенные преимущества перед счетчиками, основанными на регистрации рассеяного света [1].
С использованием абсорбционного детектора разработан ряд приборов для контроля запыленности атмосферы, в том числе портативный измеритель запыленности шахтной атмосферы ИЗША, который успешно прошел приемочные и государственные испытания и серийно производится НПО «Красный металлиста (г. Конотоп) [2]. Выполненный комплекс исследова-, ний, разработанных технических средств дает основание рекомендовать предложенный абсорбционный детектор для создания приборов, обеспечивающий
двухступенчатый гравиметрический контроль запыленности воздуха (контроль концентрации всей взвешенной в воздухе пыли и ее респерабельной фракции), и разработки средств для дисперсного анализа аэрозолей и продуктов измельчения.
С использованием абсорбционного детектора аэрозольных частиц нами была изготовлена и экспериментально опробована система для контроля гранулометрического состава диспергированного материала в газе, которая, например, может быть использована Дял управления газоструйной мельницей. Система включает побудитель расхода, при помощи которого одновременно осуществляется забор газа с диспер-гированым материалом и чистого атмосферного воздуха, чем достигается разбавление исследуемого аэрозоля до концентрации 100-300 мг/м3, при которой обеспечивается селективное выделение частиц аэрозоля детектором. Полученная смесь поступала в абсорбционный детектор и выбрасывалась побудителем в канал с диспергированным материалом. Информационный сигнал, представляющий собой последовательность импульсов, близких к треугольной форме, амплитуда и частота следования которых определяются соответственно размерами частиц и их концентрацией, с выхода детектора подавался на многоканальный амплитудный анализатор размеров частиц, сопряженный с ПЭВМ. По результатам анализа определялся «медианный» диаметр частиц, строилась интегральная и дифференциальная кривая распределения. Обработка результатов осуществлялась по методике, приведенной в [3] с введением корректирующих коэффициентов на некоторое искажение дисперсного состава, вызванное несоблюдением условий
изокиненичности при отборе пробы анализируемого материала и некоторыми потерями при транспортировании в заборном патрубке.
Практическое опробывание предложенного гранулометра на стенде показало его работоспособность, причем достоверность анализа возрастала с ростом «медианного» размера частиц.
Предложенная система может быть использована и для контроля помола при мокром и сухом измельчении, причем анализ может осуществляться как с использованием воздуха, так и с использованием воды или иной жидкости в качестве диспергирующей среды.
При наличиии системы гранулометрического контроля оптимизация процесса измельчения материала может осуществляться двумя путями. Наиболее простой — это определение «медианного» диаметра частиц с последующим доведением его значения до оптимальной заданной величины. В случае достижения этой заданной величины производится разгрузка агрегата измельчения и таким образом, реализуется автоматическое упаравление по отклонению одного контролируемого параметра — «медианного» диаметра измельченных частиц.
Другой путь, который представляется нам более эффективным с точки зрения качества и устойчивости управления, основан на сравнении последовательных матриц гранулометрического состава с теоретическими, оптимальными для данного вида материалов. Такой путь требует изучения процессов измельчения каждого вида полезного ископаемого с точки зрения воздействия влияющих факторов на изменения матриц гранулометрического состава.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Пат. 1390 Украина. Устройство для измерения содержания пыли в газовом потоке/ В.И.Голинько, В.Е.Колесник — Опубл. Бюл. Промышленная собственность №1, 1994.
2. Голинько В.И. Рудничная пыль. Динамика, контроль концентрации и пылеотложе-ний/ Уголь Украины, N4,1994. — с. 58-59.
3. Коузов П.А. Основы анализа дисперсного состава промышленных пылей и измельченных материалов. — Л.: Химия, 1974. — 280 с.
© В.И.Голинько, В.Е.Колесник
