CC BY
31
экономической проработки для создания коксовых производств без химического крыла с получением топочных газов и электроэнергии [12].
Это все означает, что в перспективе углю отводится только роль энергетического сырья, а все процессы, перерабатывающие уголь ориентируются, в основном, на производство топли-
ва. И все же с исчерпанием основных мировых запасов нефти и газа уголь будет приобретать роль основного источника органического сырья для химической промышленности. Следовательно, нетопливные пути использования ископаемых углей нуждаются в существенной разработке, технико-экономической оценке и широкой практической реализа-
ции. Это потребует основательного пересмотра возможностей комплексного использования природного потенциала углей России как с позиций фундаментальной науки об угле, так и с позиций наиболее оптимальных путей промышленной реализации угольного потенциала.
СПИСОК ЛИTEPATУPЫ
1. Гребенщиков В.П, Гусев С.М. Современное состояние мировой угольной промышленности // Уголь, 2001.
- №12. - С. 64-66.
2. Гагарин С.Г. Тенденции в развитии мировых цен на коксующиеся и энергетические угли // Кокс и химия, 2001. - №7. - С. 32-36.
3. Гагарин С.Г. Пути повышения качества угольной продукции // Кокс и химия, 1999. - №5. - С. 40-46.
4. Кричко А.А., Лебедев В.В., Фарберов И.Л. Нетопливное использование углей. - М.: Недра, 1978. - 215 с.
5. Корчевой Ю.П., Майстренко А.Ю., Дудник А.Н, ТопалА.И. Разработка методов и установок для сжигания и газификации углей в кипящем слое // Промышленная теплотехника, 1998. - Т.20. - №4. - С. 33-38.
6. Грицко Г.И. Углехимическая направленность планирования и развития добычи угля в Кузбассе // Химия на рубеже тысячелетий. Сб. трудов междун. науч. конф. - М.: Изд-во МГУ, 2000. - С. 276-280.
7. Па траков Ю.Ф., Федорова Н.И, Денисов С.В. Неизотермическое растворение мехвноактивированных лип-
тинитового и витринитового углей буроугольной стадии // Химия твердого топлива, 2001. - №2. - С. 56-61.
8. Па траков Ю.Ф, Федорова Н.И, Камьянов В.Ф., Горбунова Л.В. Термическое растворение озонированного барзасского липтобиолитового угля // Химия твердого топлива, 2001. - №5. - С. 43-48.
9. Малолетнев А.С, Кричко А.А., Гаркуша А.А. Получение синтетических жидких топлив гидрогенизацией углей. - М.: Недра, 1992. - 129 с.
10. Ходаков Г.С. Суспензионное угольное топливо // Известия АН. Энергетика, 2000. - №2. - С. 104-119.
11. Ухмылова Г.С. Перспективы развития коксохимического производства // Кокс и химия, 1999. - №8. - С. 39-45.
12. Посохов М.Ю, Сухоруков В.И, Рытников Л.Я. О стратегии развития коксохимической промышленности Российской Федерации до 2005 года // Кокс и химия, 2001.
- №3. - С. 10-17.
КОРОШО ОБ ABTОPAX
Патраков Ю.Ф. —кандидат технических наук,, зав. лабораторией «Химии и химической технологии угля», Институт угля и углехимии Сибирского отделения РАН, г. Кемерово.
Федорова Н.И. — кандидат химических наук, Институт угля и углехимии Сибирского отделения РАН, г. Кемерово. Трясунов Б.Г. — доктор технических наук, Институт угля и углехимии Сибирского отделения РАН, г. Кемерово.
© М.Г. Вилуеикий, И.Ф. Гарифулин, К.А. Жланов, В.А. Мальцев,
С.Л. Читалов, Ж.М. Махмутов, В.А. Цветков, 2003
УАК 661.185
М.Г. Вилуеикий, И.Ф. Гарифулин, К.А. Жланов, В.А. Мальцев, С.Л. Читалов, Ж.М. Махмутов, В.А. Цветков ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ НОВЫХ ФЛОТАЦИОННЫХ АППАРАТОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ МЕТОЛА МНОЖЕСТВЕННОЙ РЕГРЕССИИ
^^^^^лотация руд на обогатительных фабриках явля-" ется сложным многофакторным процессом. На результаты флотационного процесса в промышленных условиях влияет большое количество управляемых и неуправляемых (случайных) технологических факторов. Например: расходы флотационных реагентов или количество подаваемой руды являются управляемыми факторами, значения которых можно достаточно точно регулировать и поддерживать на заданном уровне, а содержание полезного компонента и другие технологические свойства исход-
ного сырья (крупность, минеральный состав, размер и характер вкрапленности полезного компонента), являющиеся важнейшим технологическим фактором, точно регулировать невозможно. В промышленных условиях также невозможно избежать случайных сбоев технологического процесса, связанных с поломками аппаратов, колебаниями расходов воды в отдельные операции и т.д.
Поэтому, при анализе результатов промышленных испытаний новых технологических схем, режимов или аппаратов часто возникают сложности, т.к. получение четких зависимостей показателей флотации от управляемых технологических факторов обычными методами "активного" эксперимента затруднено (разброс полученных данных обычно бывает слишком велик). Выявление указанных зависимостей в таких условиях возможно только методами "пассивного" эксперимента с применением регрессионного анализа результатов наблюдения за процессом. Это положение подтверждается на примере испытаний флотомашины КФМ-1400 на обогатительной фабрике корпорации "Казахмыс".
Флотационная машина колонного типа КФМ-1400 испытывалась на обогатительной фабрике корпорации "Казахмыс" 30 августа - 16 сентября 2002 г. в операции III медной перечистки, где заменила 7 камер механических флотомашин ФМ-3,2. В процессе эксплуатации в указанной операции КФМ-1400 испытывалась при различном расходе воздуха, подачу которого можно точно регулировать. Объем поступающего питания III медной перечистки, степень его измельчения и содержание в нем меди изменялись случайным образом, т.к. регулировать их невозможно (значения этих факторов просто фиксировались). По полученным результатам было необходимо:
• оценить влияние производительности по пульпе на извлечение меди в концентрат III перечи-стной флотации на флотомашине КФМ-1400. Это необходимо для решения вопроса о том, сможет ли в условиях данной операции работать флотомашина КФМ меньшего типоразмера;
• оценить влияние расхода воздуха на извлечение меди в концентрат III перечистной флотации на флотомашине КФМ-1400. Это необходимо для составления режимной карты работы флотомашины в указанной операции;
• сравнить извлечения меди в концентрат III перечистки, которые обеспечивают КФМ-1400 и механические машины ФМ-3,2.
1. Оценка влияния различных факторов на показатели III перечистной флотации на флотомашине КФМ-1400.
При оценке влияния указанных выше факторов на показатели III перечистной флотации на флотомашине КФМ-1400 методы обычного сопоставления "входной параметр - выходной параметр" не позволили получить ясную картину процесса. Как видно из рис. 1 и 2, зависимости "объем поступающей
Ї
пульпы - извлечение меди в концентрат" и "расход воздуха - извлечение меди в концентрат" не носят явного характера достаточно четких выводов по ним сделать нельзя. Это объясняется тем, что помимо расхода воздуха и объема поступающей пульпы на извлечение меди в концентрат оказывали влияние массовая доля меди в питании и крупность питания, которые в процессе испытаний менялись случайным образом.
Поэтому, для определения влияния каждого перечисленного выше фактора результаты испытаний обрабатывались методами регрессионного анализа.
Цель расчета: получение математических моделей процесса III медной перечистки в виде линейного уравнения
y = a0 + a1X1 + a2X2 + ... + anXn
где X1-Xn - значения перечисленных выше факторов в натуральном выражении.
Расчет коэффициентов a1-an производится методом наименьших квадратов. Методика и алгоритм расчета математических моделей сложных процессов подробно освещены в специальной литературе [1] и в данном сообщении не приводятся. Расчеты проводились на компьютере с помощью программы регрессионного анализа, написанной в формате Microsoft EXcel.
Bлияниe каждого фактора оценивается по величине коэффициентов a1-an в полученных уравнениях (чем выше значение an, тем сильнее влияние соответствующего фактора хп). Полученные модели должны адекватно описывать процесс с максимально возможной точностью. Точность описания реального процесса математической моделью оценивается с помощью корреляционного отношения П (чем ближе значение п к единице, тем точнее математическая модель).
Для оценки влияния перечисленных выше факторов на извлечение меди в пенный продукт КФМ на первом этапе регрессионного анализа рассчитаны однофакторные модели в виде линейных уравнений
y = a0 + a1X
где y - извлечение меди в пенный продукт КФМ, %; х - значение технологических факторов (например: содержание меди в питании КФМ, крупность питания, расход воздуха и т.д.).
100 110 120 130 140 1SQ
Объём поступающей пульпы, куб.м/ч
Рис. 1 Зависимость извлечения меди в концентрат от объёма пульпы, поступающей в КФМ-1400
Таблица 1
РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА КОЭФФИЦИЕНТОВ А0 И А, В ОАНОФАКТОРНЫХ МОАЕЛЯХ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ИЗВЛЕЧЕНИЕ МЕЛИ В ПЕННЫЙ ПРОАУКТ КФМ
Наименование фактора Ед. изм. Значения факторов в процессе испытаний ас аі п
тіп тах
Содержание меди в питании КФМ % 26,8 38,7 -27,55 3,18 0,58
Расход воздуха м3/ч 20 200 61,78 0,22 0,59
Содержание кл. -74 мкм в пит. КФМ % 70,5 90,6 -44,86 1,43 0,54
Объем поступающей пульпы м3/ч 90 172 78,18 -0,04 0,10
Таблица 2
РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА КОЭФФИЦИЕНТОВ А0-А3 В ТРЕХФАКТОРНОЙ МОАЕЛИ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ИЗВЛЕЧЕНИЕ МЕАИ В ПЕННЫЙ ПРОАУКТ КФМ
Параметры уравнения а0 а1 а2 а3 п
Величина -56,21 2,74 0,23 0,14 0,80
Таблица 3
СРЕАНЕАРИФМЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ III ПЕРЕЧИСТНОЙ ФЛОТАЦИИ В КФМ-1400 И ФМ-3,2
Наименование показателей КФМ-1400 ФМ-3,2
Массовая доля меди в исходном питании, % 31,87 32,67
Массовая доля меди в концентрате, % 40,94 41,88
Извлечение меди в концентрат, % 73,79 62,65
Таблица 4
РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА КОЭФФИЦИЕНТОВ А0 И А, В ОАНОФАКТОРНЫХ МОАЕЛЯХ ВЛИЯНИЯ МАССОВОЙ АОЛИ МЕАИ В ИСХОАНОМ ПИТАНИИ НА ИЗВЛЕЧЕНИЕ МЕАИ В ПЕННЫЙ ПРОАУКТ КФМ-1400 И ФМ-3,2
Тип флотомашин Параметры уравнений
а0 а1
КФМ-1400 -27,55 3,18
ФМ-3,2 1,89 2,14
Результаты расчета сведены в табл. 1.
Анализ данных, приведенных в табл. 1, позволил сделать достоверный вывод о том, что объем поступающей пульпы не влияет на результаты III перечистной флотации в КФМ-1400 (т.к. коэффициент а1 в соответствующем уравнении близок к нулю). Это го-
ворит о том, что флотомашина КФМ-1400 обладает достаточным запасом производительности и в дальнейших расчетах этот фактор можно исключить.
Невысокие значения корреляционных отношений показывают, что, как и следовало ожидать, точность моделей, учитывающих только один фактор, недостаточна. Это объясняется тем, что на извлечение меди в концентрат оказывают влияние одновременно несколько факторов.
Таким образом, результаты первого этапа регрессионного анализа позволили решить первую из перечисленных выше задач данного исследования (определение влияния объема поступающей пульпы на показатели III перечистной флотации в КФМ-1400).
Для решения второй задачи исследования (определения
влияния расхода воздуха) потребовался расчет трехфакторного уравнения вида
у = а0 + а1х1 + а2х2 + а3х3
где у - извлечение меди в пенный продукт КФМ, %; х1 - содержание меди в питании, %; х2 - содержание класса -74 мкм в питании, %; х3 - расход воздуха в КФМ, м3/ч.
В рассчитанном уравнении по величине коэффициента а3 можно определить влияние расхода воздуха на извлечение меди в концентрат отдельно от влияния других факторов. Параметры рассчитанной трехфакторной модели приведены в табл. 2.
Анализ данных, приведенных в табл. 2, показывает, что повышение расхода воздуха в КФМ-1400 на 10 м3/ч позволяет повысить извлечение меди в концентрат в среднем на 10 х 0,14 = 1,4%.
Следует отметить, что значение корреляционного отношения в трехфакторной модели значительно
табл. 1)). Это еще раз подтверждает, что на процесс III перечистной флотации в КФМ-1400 влияют одновременно несколько факторов.
Таким образом, результаты второго этапа регрессионного анализа позволили решить вторую из перечисленных выше задач данного исследования (определение влияния расхода воздуха на показатели III перечистной флотации в КФМ-1400).
1.2. Сравнение показателей III перечистной флотации в КФМ и механических машинах ФМ-3,2.
Среднеарифметические показатели III перечистной флотации в КФМ-1400 и ФМ-3,2 приведены в табл. 3.
Из данных, приведенных в табл. 3, видно, что КФМ-1400 обеспечивает более высокое извлечение меди (в среднем на 11,14%).
Для более глубокого анализа показателей III перечистной флотации в КФМ и механических машинах ФМ-3,2 были рассчитаны математические модели в виде линейных уравнений
у = а0 + а1х
где у - извлечение меди в пенный продукт, %; х - содержание меди в исходном питании,%
Результаты расчета сведены в табл. 4.
Зависимости извлечения меди в концентрат от ее содержания в питании, построенные по полученным уравнениям для КФМ-1400 и ФМ-3,2 приведены на рис. 3. Они подтверждают, что флотомашина КФМ-1400 в данной операции дает более высокое из-
чение (от 5 до 20% в зависимости от содержания меди в питании).
Следует отметить, что коэффициент а1 в уравнении для КФМ в 1,5 раза выше, чем соответствующий коэффициент в уравнении для ФМ-3,2. Это говорит о том, что чем богаче по содержанию меди исходное питание, тем больше преимущество КФМ перед механическими машинами.
1.3. Выводы
Проведенный регрессионный анализ результатов промышленных испытаний флотомашины КФМ в операции III перечистной флотации позволил выявить, что:
• объем поступающей пульпы не влияет на показатели флотации, следовательно, флотомашина КФМ обладает значительным запасом производительности;
• повышение расхода воздуха в КФМ-1400 на10 м3/ч позволяет повысить извлечение меди в концентрат в среднем на 10^0,14=1,4%;
• чем богаче по содержанию меди исходное питание, тем больше преимущество КФМ перед механическими машинами;
• применение регрессионного анализа позволило сделать более глубокое и точное сравнение показателей флотации двух типов машин.
2. Заключение.
Как видно из приведенного примера, регрессионный метод позволяет провести полную и точную оценку результатов испытаний сложных процессов. Он является хорошим инструментом анализа в случае, когда полученные результаты испытаний носят неявный характер. Следует отметить, что методы регрессионного анализа сложных многофакторных процессов известны давно, но их применение сдерживалось тем, что они требуют большого объема расчетов. В настоящее время, в связи с повсеместным распространением персональных компьютеров, объем расчетов уже не имеет такого значения и проведение регрессионного анализа при необходимости доступно любому инженеру-технологу, выполняющему исследовательские работы.
------------------------------------------------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. БарскийЛ.А, КозинВ.З. Системный анализ в обогащении полезных ископаемых. - М.: Недра, 1978.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ---------------------------------------------------
ВидуецкийМ.Г., Гарифулин И.Ф, Жданов КА, Мальцев В.А, Читалов С.Л. - ОАО "Уралмеханобр". Махмутов Ж.М, Цветков В.А. - корпорация "Казахмыс", Казахстан.
