CC BY
47
© Л. Дэлгэрбат, В.М. Авдохин, 2003
УДК 622.765
Л. Дэлгэрбат, В.М. Авдохин МОДЕЛИРОВАНИЕ И СИСТЕМНЫЕ
ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА КОЛЛЕКТИВНОЙ МЕДНОМОЛИБДЕНОВОЙ ФЛОТАЦИИ
дной из основных причин снижения технологических показателей флотации являются колебания минерального состава, окисленности, крупности руды, содержание в ней сростков и шламов. Отсутствие систем оперативного контроля перечисленных параметров делает невозможным упреждающее регулирование процесса и требует создания и использования систем контроля максимально возможного числа физико-химических параметров флотации, в т.ч. ионно-молекулярного состава жидкой фазы пульпы, фракционного состава продуктов обогащения и т.д. [1, 2].
Наличие возможности контроля этих параметров позволяет диагностировать процесс флотации и вырабатывать рекомендации по изменению значений управляемых параметров процесса, таких как расходы флотационных реагентов, воды, воздуха, а также рекомендации по изменению измельчительного передела.
Математическое моделирование процесса медномолибденовой флотации представляет собой сложную задачу. Трудности обусловлены в первую очередь тем, что имеется значительное взаимовлияние параметров, не позволяющее с необходимой эффективность применить стандартные методы статистического анализа [3].
Основным методологическим принципом при моделировании процесса коллективной медно-молиб-деновой флотации являлось комбинирование статистических и физикохимических методов, позволяющих использовать накопленные знания о природе протекающих при флотации физикохимических процессов, а также учет межпараметрических связей. Разработанная модель достаточно точно связывает конечные показатели флотации (качество концентратов и извлечение ценных компонентов) с контролируемыми параметрами технологического процесса. При этом учтено влияние на технологический процесс неконтролируемых или косвенно контролируемых параметров руды и технологического процесса. Модель учитывает динамические свойства объекта, наличия внутрикамерного перемешивания, транспортного запаздывания и т.д. [4, 5].
На рис. 1. представлена структурная схема взаимовлияния параметров многоуровневой модели процесса коллективной медно-молибденовой флотации, в которой выбраны наиболее существенные параметры исходного сырья, параметры работы технологического оборудования, физикохимические параметры процесса, параметры состава продуктов обогащения, промежуточные и конечные технологические показатели.
Главной задачей разработанной многоуровневой модели флотационного процесса является оценка технологического сорта перерабатываемой руды и сложившейся производственной ситуации. Определение сортности руды позволяет выбрать и поддерживать оптимальный технологический ре-
жим, обеспечивающий получение максимальных технико-
экономических показателей. Оценка сложившейся производственной ситуации позволяет оценить степень отклонения неконтролируемых параметров технологического процесса от оптимальных и скорректировать их в необходимом направлении. При совместном применении эти методы оптимизации в значительной мере дополняют один другого и повышают конечный результат.
Целью системных исследований являлось изучение реакции технологического передела на изменения входных параметров. Это необходимо для оценки влияния регулируемых, и нерегулируемых параметров на результаты флотационного обогащения и выявления необходимости их стабилизации или автоматического регулирования.
Методика системных исследований предполагает задание в исходных данных модели флотации заранее определенных комбинаций входных параметров, соответствующих определенному типу перерабатываемого сырья или состояния технологического процесса и получение соответствующего набора выходных данных, используемых в совокупности с входными данными для решения задач оценки типа руды и производственной ситуации.
Условием применения экспертных методов оценки является наличие принципиальной возможности распознавания (определения образа) перерабатываемой руды или сложившейся производственной ситуации. О возможности использования того или иного параметра, или группы параметров в качестве оценочных можно судить по «контрастности» образов [6, 7].
В качестве групп входных параметров исходного сырья были выбраны соответствующие значения для четырех основных типов руды, поступающих на обогатительную фабрику. Основные характеристики выделенных типов руд представлены в табл. 1. Математические ожидания промежуточных и выходных параметров процесса коллективной флотации представлены в табл. 2.
Для оценки типа руды может быть применена одна из известных методик кластерного анализа [6]. Анализ полученных результатов показывает, что наиболее легко идентифицировать среди перечисленных руд борнит-халькозин-молибденитовые руды. Наиболее трудным является идентификация первичных пиритных руд, сближающихся по свойствам с первичными халькопиритовыми рудами и окисленными пиритными рудами.
О
Таблица 1 Таблица 4
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЛАВНЫХ ТИПОВ РУД, ЗАЛОЖЕННЫЕ В МОДЕРАСЧЕТНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ И КОНЕЧНЫХ ПАРАМЕТРОВ КОЛЛЕКТИВ ПРИ СИСТЕМНОМ АНАЛИЗЕ КОЛЛЕКТИВНОЙ ФЛОТАЦИИ НЫХ СИТУАЦИЯХ.
№ Параметр Первичные хальк пиритовые руды -№ > м Борнит-халькозійара олибденитовые руды ^ПЗрвичные пи-ритные руды Оі 1 иОГеИньк итныиму п^о: (ьршл ышенное амование
1 Относит. массовая доля меди в форме вторич. сульфидов, % 20 1 рН пульПЫ 17 10,45 10,4
2- Концонттция собир атоля. мг/л 1:8 1,2
2 Относит. массовая доля меди в форме халькопирита, % 75 3 Д 3£Д Р Содержание моди в і ат р нтр л е л Ї % м § еля л. ел я о, 72— 12 12,2
3 Относит. массовая доля меди в форме окисл. минералов, % 3 % 5 3 8
4 Содержание молибд :на в колл. конц он- 1,6 1,63
4 Массовая доля пирита, % 4 трато, % 2 5 5
5 Массов. доля молибденита, % 0,03 5 Извлеч0,04ди в колл. конц0н®25т,% 0025 84,2
6 Относит. доля сростков, % 6 6 Извлечение молибде на в колл . конце I- 54 56,4
7 Относит. доля шламов, % 3 трат, % 5 3 4
8 Содержание растворенных металлов, г/т 40 8 СоотнотШРнио медь /• железо 30тн- 160 1,5
9 Поглотительная способность пульпы к собирателю, мг/кг 1,5 центрате3 2 2,5
10 0 028 0,03
10 Станд. адсорбционная способность твердого, мг/кг 1,5 трате 1,8 ~Т2
Л-З 7,0
щитпошепие Ж'С-ІС іи/ ми.іиидсп в кип-— центрате 8,2
Таблица 2
Рис. 4. Зависимости критерия оптимизации от величины рН в коллективной флотации: 1 - первичные халькопиритовые руды; 2 - борнит-халькозин- молибденитовые руды; 3 - первичные пиритные руды; 4 - окисленные пиритные руды
- оптимальное значение рН для типов руд.
В результате системного анализа технологического процесса выделено четыре основные негативные производственные ситуации: повышенное ошламование; повышеная доля сростков; повышенный дебит пульпы; ограниченное поступление флотационных реагентов (извести).
Повышенное ошламование в основном связано с изменением физико-механических свойств руды - снижением твердости и прочности, но в ряде случаев бывает обусловлено неправильным режимом измельчения и классификации. Повышение доли сростков имеет место при за-грублении помола вследствие повышении твердости и
прочности руды, а так же при снжении вкрапленности
Рис. 5. Зависимости критерия оптимизации от от концентрации собирателя в коллективной флотации: 1 - первичные халькопирито-вые руды; 2 - борнит-халькозин- молибденитовые руды; 3 - первичные пиритные руды; 4 - окисленные пиритные руды;
оптимальное значение концентрации собирателя
для типов руд______________________________________________
сульфидных минералов. Основной причиной повышенного дебита пульпы являются действия технологического персонала, направленные на компенсацию простоев оборудования или нарушения систем технологического контроля. Нерегламентное поступление флотационных реагентов, в первую очередь извести, обусловлено их низким качеством и активностью, несоблюдением технологии приготовления, зарастанием трубопроводов, выходом из строя дозаторов.
В табл. 3 представлены значения заложенных в модель входных параметров процесса при основных кризисных производственных ситуациях.
Результаты системных исследований процесса коллективной флотации, представляющие математические ожидания промежуточных и выходных параметров, представлены в табл. 4. Совокупность контролируемых входных, промежуточных и выходных параметров процесса является исходной базой данных для оценки сложившейся производственной ситуации.
Анализ полученных результатов показывает, что наиболее легко идентифицировать среди перечисленных ситуаций снижение удельного расхода извести. Наиболее трудно различить повышение дебита пульпы и количества сростков.
Дальнейшие системные исследования, связанные с оптимизацией процесса флотации, требуют разработки и использования технологического критерия оптимизации. В качество локального критерия оптимизации целесообразно использовать целевую функцию оптимизации вида
^ =єСи + К1(Роі - 11,5) + К2еМо,
где К1 - коэффициент пропорциональности между содоржа-нием меди в товарном концентрате и извлечением в него моди; К2- коэффициент пропорциональности между извлечением меди и молибдена, учитывающий стоимостной вклад металлов в товарной продукции; 11,7 - среднее содержание меди в коллективном концентрате.
Многоуровневая физико-химическая модель флотации предназначена также для определения оптимальных параметров технологического процесса. Методика системных исследований предполагает определение значений критерия
оптимизации при варьировании входных параметров и построение зависимостей Qc от изучаемого параметра.
На рис. 2-5 представлены расчетные зависимости критерия (целевой функции) оптимизации Qc от основных технологических параметров процесса при поддержании других параметров соответствующими среднестатистическим при переработке различных типов руд.
Анализ результатов системных исследований показывает, что, независимо от типа руды, оптимальные результаты коллективной флотации наблюдаются при поддержании одинакового уровня пульпы и расхода воздуха (рис. 2, 3). В данном случае целесообразно применение локальных систем регулирования, не предполагающих контроль иных параметров или обмен информацией с другими системами автоматического регулирования. Результаты анализа результатов исследований показывают, что наилучшие показатели флотации различных типов руд имеют место при неодинаковых значениях рН пульпы и концентрации собирателя (рис. 4, 5).
В этом случае системы автоматического регулирования расходов извести и собирателя должны работать с использованием как модель-обоснованных, так и экспертных алгоритмов оценки сортности руды и производственной ситуации.
Таким образом, с использование метода системного анализа процесса флотации с использованием многоуровневой физико-химической модели позволяет в режиме «On line» определять тип перерабатываемой руды, сложившуюся производственную ситуацию, определить оптимальные технологические параметры процесса и, в конечном итоге, повысить эффективность используемых систем автоматического регулирования.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Абрамов А.А., Авдохин В.М., Морозов В.В. Моделирование и контроль флотационного обогащения комплексных руд // Материалы 7-го регионального симпозиума АПКОМ. - М.: МГГУ, 1997. - с. 273-277.
2. Кокорин А.М., Машевский Г.Н. Ионометрия - метод контроля и управления флотационным процессом // Цветные металлы - Обогащение руд. - 2001. -№6. - с. 29-32
3. Блатов И.А., Зеленская Л.В., Андреев Е.Е., Тихонов О.Н. Исследова-
ние процессов рудоподготовки и флотации с помощью компьютерного моделирования // Горный вестник - 1999 - №2-3 с. 58-62.
4. Сорокер Л.В., Швиденко А.А. Управление параметрами флотации. -М.: Недра, 1979.- 231 с.
5. Тихонов О.Н. Законно-мерности эффективного раз-деления минералов в процессах обогащения полезных ископа-емых. - М.: Недра, 1984. - 220 с.
6. Samscog Р.О., 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.
7. Ylinen R., Miettunen J., Molander M., Siliamaa E.R. Vision and model based control of flotation // Future Trends in automation in mineral and metal processing. - Preprints of IFAC Workshop, Finland, 22-24 August 2000. - IFAC, Copy-set Oy, Helsinki, 2000. - p.475-480
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -------------------------------------------------------
Дэлгэрбат Л - СП «ЭРДЭГОТ».
Adaiбё^ Aёёдiд lёбaёёidё^. — ЇдЇ6annЇд, aїё6їд 6a0^ё^anёё0 1а6ё, 9&a. ёaбaaдїё, Imёїanёёё am6aadn6aai^ шдшё 6^ёaaдnё6a6.
К СВЕДЕНИЮ АВТОРОВ
• Преимуществами в очередности публикаций пользуются авторы и представители организаций, оформившие подписку на ГИАБ, а также сотрудники и аспиранты МГГУ.
• Издательство предоставляет платные услуги набора, верстки и редактирования.
• За рукописи и дискеты, но востребованные автором в течение одного месяца со дня опубликования статьи, Издательство ответственности не несет.
ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
