CC BY
33
сти в сливе гидроциклона. Требуемое содержание крупности (Р-0,08) обеспечивается системой автоматического управления циклом измельчения.
Критерии управления:- максимизация выхода готового класса крупности или минимизация количества переизмельченного продукта в сливе классификаторов; -предотвращение переполнения и перегруза мельниц.
Переменные процесса: крупность фракции; - питание гидроциклонов; - мощность МШЦ.
Экспертная система управления флотацией должна обеспечивать максимальное извлечение металла при заданном качестве концентрата. Целью основной флотации является максимизация извлечения меди независимо от объема питания и качества руды.
Критерии управления:
максимизация извлечения меди при заданном качестве концентрата;
максимизация качества концентрата, если достигнуть плановое извлечение меди в концентрат;
минимизация расхода реагентов при достижении заданного уровня извлечения и обеспечения качества концентрата.
Переменные процесса: - результаты экспресс анализа питания и продуктов основной флотации;
извлечение меди; давление на входе в гидроциклон в схеме доизмельчения;
уровень пульпы во флотока-мерах;
уровень заполнения зумпфов; мощность (ток) электропривода насосов зумпфа;
плотность и грансостав в питании основной флотации; расход воздуха.
Управляемые параметры: толщина слоя пены во флото-камерах;
дозировка собирателей; подача воздуха; дозировка вспенивателя; расход воды в разгрузку. Описанные принципы и методы оптимизации технологического режима измельчения и коллективной флотации медно-молибденовых полиметаллических руд использованы в разработанной на ОФ "Эр-дэнэт" стратегии управления обогащением. Реализация стратегии управления создает основы для повышения технико-экономических показателей переработки руд на СП "Эрдэнэт" в условиях нестабильной экономической конъюнктуры и ухудшения качества руд.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Samscog P.O., Bjorkman J, Broussaud A. Gujot O. Model-based supervisory control at kiruna LKAB concentrators - Sweden // Proc. of the XIX Int. Mineral Processing Congress, San Francisco, 1995. - Littelton, Colorado, USA. - 1995. - V. 1. - p. 217-223.
Schena G, Zaniri M. Development of a synthesizer for the design of flotation networks. // Proc. of the XIX international mineral processing congress, Germany, - 1997, p. 293-301.
Блатов И.А., Бондаренко В.П., Машевский Г.Н. Оптимальное управление флотационными операциями на обога-
тительной фабрике ГМК "Печенганикель"//Обогащение руд. - 1996. - №3. - с. 19-27.
Давааням С., Дэлгэрбат Л., Лхагва Ж, Мухин Д.В. Оптимальное управление флотационными операциями по статистико-технологическим моделям на обогатительной фабрике СП "Эрдэнет" // Обогащение руд, - 1988, - №3, - с. 41-46.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Дэлгэрбат Л, Лхагва Ж., Давацэрэн Г. - СМРГОП «ЭРДЭНЭТ.
© Л. Аэлгэрбат, 2002
YAK 622.7
Л. Аэлгэрбат
ИССЛЕЛОВАНИЕ, МОАЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ ИЗМЕЛЬчЕНИП И КОЛЛЕКТИВНОЙ ФЛОТАЦИИ МЕЛНО-МОЛИБЛЕНОВЫХ РУЛ
Развитие средств контрольно- новые возможности для создания
измерительной и вычисли- и внедрения эффективных сис-
тельной техники открывает тем автоматического регулиро-
вания основных технологических процессов при обогащении медно-молибденовых руд [1, 2]. Основной задачей научных исследований на современном этапе является получение адекватных физико-химических и статистических моделей процессов измельчения и флотации, а также выбор эффективной стратегии управления, включая разработку обоснованных критериев оптимизации [3, 4, 5].
Для циклов коллективной флотации предлагаемая поста-
Рис. 1. Влияние pH на технологические показатели коллективного цикла: 1 - содержание меди в коллективном концентрате; 2 - извлечение меди в коллективном цикле; 3 - извлечение молибдена в коллективном цикле
новка оптимизационной задачи имеет следующий вид. Задачей управления является поддержание такого соотношения между извлечением ценных компонентов в коллективном цикле и их содержанием в коллективном концентрате, при котором конечное извлечение ценных компонентов (от исходной руды - в товарный концентрат) и качество товарных концентратов было бы максимальным. Для решения поставленной задачи предлагается использовать как промежуточный оптимизационный параметр величину содержания меди в коллективном концентрате - связывающий параметр между технологическими показателями коллективного и селективного цикла (содержанием меди в руде, в товарном концентрате и поцик-ловом извлечении ценных компонентов). Управляемым объектом является расход извести в измельчение и коллективную флотацию. Параметром контроля и регулирования - рН в основной коллективной флотации.
На рис. 1. представлены усредненные зависимости содержания и извлечения ценных компонентов - меди и молибдена от величины рН в цикле коллективной флотации. Увеличение рН способствует повышению качества медного концентрата за счет подавления флотируемости пирита, однако, снижает извлечение меди и молибдена за счет снижения флотируемости медных и молибденовых минералов а также сростков этих минералов с пиритом.
С применением несложного математического аппарата представленные зависимости для ограниченного интервала значений переменных аппроксимируются степенными регрессионными уравнениями 2-3 порядка.
Представленные на рис. 1 и далее зависимости технологических показателей от рН или дру-
гих параметров (например, концентрации меди в коллективном концентрате) не являются постоянными во времени и изменяются при
варьировании характеристик руды, применяемого реагент-ного режима, эффективности работы измельчительного и флотационного оборудования. Изменения, как правило, характеризуются смещением зависимостей в горизонтальном, вертикальном или наклонном направлении. Как видно из экспериментальных данных (рис. 2) изменение флотируемости медных минералов при повышении степени окисленности характеризуется пропорциональным уменьшением извлечения при тех же значениях рН. Повышение крупности твердого в пульпе (при недоизмельчении руды) приводит к более сложному смещению зависимости «извлечение - рН»; в основном вдоль оси рН.
В обоих случаях изменение регрессионного уравнения, связывающего извлечение меди и рН, и произошедшее вследствие изменения условий технологического процесса сводится к корректировке его коэффициентов. Оценка причин изменения характера зависимостей «Извлечение - рН» осуществляется с использованием экспертного метода [4, 5]. Задачей экспертного метода является оценка типа перерабатываемой руды и производственной ситуации по значениям и динамике изменений физико-химических и технологиче-
ских параметров процесса.
Качество коллективного концентрата определяющим образом влияет на технологические показатели селективного цикла [1]. Так, увеличение содержания меди в коллективном концентрате приводит к повышению извлечения меди в селективном цикле (при постоянном качестве концентрата) или повышению качества концентрата (при постоянном извлечении). На рис. 3. представлена усредненная зависимость извлечения меди в цикле селективной флотации от содержания меди в коллективном концентрате (при постоянном качестве товарного концентрата), в интервале содержаний меди от 10 до 15 %, с высокой точностью описываемая степенным уравнением второго порядка.
Рис. 2. Изменение зависимостей «Извлечение - рН» при варьировании свойств руды и эффективности измельчения: 1 - извлечение меди в коллективной флотации при «стандартном» режиме; 2 - извлечение меди при флотации окисленной руды; 3 - извлечение меди при флотации недоизмельченной руды
Величина рН
цикле от содержания меди в коллективном концентрате
Рис. 4. Зависимости технологических показателей от величины рН в коллективной флотации. 1 - извлечение меди в коллективном цикле; 2 - извлечение молибдена в коллективном цикле; 3 - конечное извлечение меди; 4 - конечное извлечение молибдена; 5 - критерий оптимизации Qc. рНопл, рНот-2 - оптимальные значения рН при использовании критериев оптимизации ecu и Qc
Имеющаяся зависимость между параметрами селективного цикла позволяет связать между собой входные и выходные параметры коллективного и селективного циклов для условий постоянства качества товарного концентрата.
На практике изменение извлечения металлов и качества концентратов в селективном цикле происходят одновременно. Для получения более точной картины целесообразно использовать «приведенную» величину извлечения меди, учитывающую содержание меди в товарном концентрате. Для корректировки величины извлечения меди целесообразно использовать зависимость
^Си(корр) = ^Си + К(Рси - Реи ) (1)
где К и N - регрессионные коэффициенты зависимости между содержанием меди в товарном концентрате и извлечением в него меди; рсиб- базовое содержание меди в товарном концентрате.
Регрессионные коэффициенты определяются в результате математической обработки массива данных промышленного опробования.
Имеющиеся связи, с одной стороны, между рН и технологическими показателями коллективного цикла и, с другой стороны, между качеством коллектив-
ного концентрата и извлечением металлов в цикле селекции позволяют получить зависимости основных технологических показателей флотации от величины рН пульпы в коллективной флотации.
Полученные зависимости представлены на рис. 4.
Величина конечных извлечений меди и молибдена рассчитывалась как произведение частных извлечений в коллективном (ек) и селективных (ес) циклах:
^Си = ^ Си^ Си; ^Мо = ^ Мо^ Мо (2)
Зависимость конечного извлечения меди от рН в коллективной флотации носит экстремальный характер и имеет выраженный максимум, достигаемый при определенном значении рН (~10,5). Однако величина конечного извлечения меди не может быть использована как эффективный параметр оптимизации, поскольку необходимо использовать критерий оптимизации, учитывающий влияние рН на извлечение молибдена.
Критерий оптимизации коллективной флотации должен отвечать ряду требований [6]. Во-первых,
критерий должен быть комплексным и включать основные выходные параметры; во-вторых, он должен быть связан с экономической эффективностью и наконец в-третьих, критерий должен быть достаточно прост для использования.
В качестве локального критерия оптимизации целесообразно использовать целевую функцию вида
ОС=бСи - МРси -10,0)И + К2бМо (3) где К1 - коэффициент пропорциональности между содержанием меди в коллективном концентрате и извлечением в него меди; К2- коэффициент пропорциональности между извлечением меди и молибдена, учитывающий стоимостной вклад металлов в товарной продукции; N - показатель степени регрессионного уравнения (1,5-2); 10,0 - базовое
Рис. 5. Параметрическая зависимость "Извлечение меди в коллективный концентрат" - "Содержание меди в коллективном концентрате" при варьировании соотношения продолжительностей основной и перечистной операций коллективной флотации
содержание меди в коллективном концентрате.
Величина параметра Кі определяется из экспериментальной зависимости "Извлечение меди в коллективный концентрат"-
"Содержание меди" в коллективном концентрате" при варьировании соотношений продолжительности основной и перечист-ной флотации. На рис. 5. представлена описанная зависи-
мость для операции коллективной медно-молибденовой флотации.
Величина константы Кі для узкого интервала значения переменных определяется как тангенс угла наклона зависимости к оси абсцисс.
Величина константы К2 рассчитывается по зависимости
К2 = (Рмо Ц МоЄсМо)/(Рси Ц Си^Си) (4) где рМо, Ц Мо - содержание в исходной руде и цена в товарном концентрате молибдена; рСи, Ц Си - содержание в исходной руде и цена в товарном концентрате меди.
Выбранный критерий оптимизации позволяет отказаться от использования в качестве расчетных параметров величины извлечения ценных
Рис. 6. Точки контроля рН ( ) и
состава твердого ( ) в коллек-
тивной и селективной флотации
компонентов в селективном цикле, поскольку интерполируется на заданное значение качества коллективного концентрата, и, соответственно, стационарные значения извлечения меди и молибдена в цикле селекции.
Анализ результатов расчетов (рис. 4, линия 5) показывает, что критерий Ос имеет выраженный максимум при рН =10,39. Таким образом, поддержание рассчитанного оптимального значения рН путем управления дозировкой извести в коллективный цикл позволяет вести процесс при максимальном уровне извлечения ценных компонентов и качества товарных концентратов.
Необходимо отметить, что рассчитанное значение рН является среднестатистическим для переработке руды в ноябре-декабре 2001 г. при использовании в качестве собирателя реагента «Берафлот». Применение иных собирателей вызовет изменение зависимостей технологических показателей флотации от величины рН пульпы в коллективной флотации (рис. 4) и, соответственно, величины оптимального значения рН.
Выбранный алгоритм оптимизации соответствует логике управления процессом флотации обслуживающим персоналом и характеризуется рядом преимуществ:
непрерывностью контроля и управления;
исключением субъективного фактора;
повышением точности регулирования;
использованием экономических критериев.
Система автоматического регулирования расхода извести в коллективную флотацию, включает (рис. 6.): датчик рН (1), установленный на питании основной коллективной флотации; поточные анализаторы твердой фазы, установленные на пенном продукте перечистной коллективной флотации (2), общих хво-
Рис. 7. Блок схема основных операций при управлении расходом извести в коллективную флотацию
стах коллективного цикла (3). Система использует показания экспресс-анализов для медного концентрата (4) и хвостов (5) цикла селекции. Для регулировки рН используется принятая схема точек подачи извести. Все датчики и дозаторы включены в существующую схему АСУТП фабрики. Управляющая программа размещена в вычислительных блоках, имеющих доступ к ЭВМ дат-
чиков состава твердого первой секции и ЭВМ системы экспресс-анализа. Алгоритм управления поясняется блок-схемой, изображенной на рис. 7.
Использование системы автоматического регулирования расхода извести позволяет оптимизировать процесс, уменьшив потери ценных компонентов в их стоимостном выражении.
Одновременно с предлагаемой программой используется программа экспертной оценки состояния процесса обогащения. За счет непрерывного обмена информацией и расширения базы данных применяемых программ обеспечивается эффективная работа, надежность и эффективность системы управления процессом флотации.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Давааням С., Дэлгэрбат Л, Лхагва Ж., Мухин Д.В. Оптимальное управление флотационными операциями по статистико-технологическим моделям на обогатительной фабрике СП "Эрдэнет"//Обогащение руд, 1988, - №3. - С. 4146.
Кокорин АМ, Машевский Г.Н. Ионометрия - метод контроля и управления флотационным процессом//Цветные металлы - Обогащение руд. -2001. -№6. - С. 29- 2
Конгас М, Саломейхо К., Мухин Д. Управление промышленным процессом обогатительной фабрики с использованием рентгеновского анализатора//Обогащение руд -цветные металлы. - 2001, №6. - С. 25-28.
Cojocarin D.G. Towards an intelligent control of the technological flotation process // Anu. Inst. Geol. Rom. 1996, 69, Pt.1. - C.116-119.
Hales L.B., Colby R.W., YnchaustiRA. Intelligent control of mineral processing operation // Proc. of the XIX Int. Mineral Processing Congress, San Francisco, 1995. - Littelton,
Colorado, USA. - 1995. - V. 1. - p. 283 - 286.
Морозов В.В, Авдохин В.М. Оптимизация обогащения полиметаллических руд на основе контроля и регулирования ионного состава пульпы и оборотных вод//Горный информационно-аналитический бюллетень. - М.: Изд-во
МГГУ, 1998. -N1. -C. 27-32.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Дэлгэрбат Л,- СМРГОП «ЭРДЭНЭТ.
