CC BY
59
Библиографический список
1. Беляев А.Е., Конакова Р.В. Карбид кремния: технология, свойства, применение. М.: Химия, 2010. 532 с.
2. Сюняев 3.И. Производство, облагораживание и применение нефтяного кокса. М.: Химия, 1973. 296 с.
3. Походенко Н.Т., Брондз Б.И. Получение и обработка нефтяного кокса. М.: Химия, 1986. 312 с.
4. Гимаев Р.Н. Нефтяной кокс. М.: Химия, 1992. 80 с.
5. Дошлов О.И. Высокореакционные коксы как восстановители кремния: материалы Всероссийской научно-практической конференции «Химия и химическая технология». Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2006.
6. Тихонов А.А., Хайрудинов И.Р., Ахметов М.М., Теляшев Э.Г. Перспектива осушки нефтяного кокса на установках замедленного коксования // Мир нефтепродуктов. 2012. № 2. С. 18-22.
7. Дошлов О.И., Дошлов И.О., Крылова М.Н. Новый угле-
родистый восстановитель для выплавки химически чистого кремния на основе высокореакционного нефтяного кокса: сборник трудов XX Международного конгресса «Новые технологии газовой, нефтяной промышленности, энергетики и связи». Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2011. 450 с.
8. Спешилов Е.Г., Дошлов О.И. Требования к качеству углеродистых восстановителей: сборник научных трудов XIX Всероссийской студенческой научно-практической конференции с международным участием «Безопасность-2014». Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2014.
9. Спешилов Е.Г., Дошлов О.И. Внутренняя структура нефтяного кокса и ее влияние на общее содержание влаги: материалы IV Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Перспективы развития технологии переработки углеводородных, растительных и минеральных ресурсов». Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2014.
УДК 622.732
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОЦЕССА МОКРОГО РУДНОГО САМОИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ДЛЯ ДЕЗИНТЕГРАЦИИ ГЛИНЫ И ПЕСКОВ МЕТАЛЛОНОСНЫХ РОССЫПЕЙ
© А.И. Карлина1
Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Рассмотрено расширение применения процесса мокрого рудного самоизмельчения. Описывается путь разработки новой конструкции дезинтегратора с повышенной эффективностью и производительностью работы при снижении энерго- и металлоемкости оборудования. Предложен способ управления комплексом дезинтеграции горного сырья. Изложены динамические свойства процессов дезинтеграции горного сырья и факторы, оказывающие влияние на процесс рудоподготовки и дезинтеграции металлоносных песков. Ил. 1. Библиогр. 7 назв.
Ключевые слова: рудное мокрое самоизмельчение; дезинтегратор; методы и аппаратурное оформление; управление комплексом измельчения.
APPLICATION OF ORE WET AUTOGENOUS GRINDING FOR DISINTEGRATION OF CLAY AND SAND OF METAL-BEARING DEPOSITS A.I. Karlina
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.
The article discusses the extended application of ore wet autogenous grinding. It describes the development process of a new design of a cage mill with the enhanced efficiency and performance under reduced energy and metal con-sumption. The article proposes a method to control the disintegration complex of mining raw materials and describes the dynamic properties of mining raw material disintegration processes as well as the factors affecting ore pretreatment and disintegration of metal-bearing sands. 1 figure. 7 sources.
Key words: ore wet autogenous grinding; cage mill; methods and instrumentation; control of a grinding complex.
Металлоносные пески россыпных месторождений, особенно содержащие повышенное количество глины, подвергают дезинтеграции, используя при этом барабанные грохота, бутары, скубберы и скуббер-бутары.
Барабанные промывочные грохоты и бутары предназначены для дезинтеграции и грохочения и имеют приспособления для интенсивного механического и гидравлического воздействия на дисперсное горное сырье. Эти устройства используют для подготовки легко- и среднепромывистых металлоносных песков с относительно небольшим количеством гли-
нистых примесей к последующим процессам промывки и обогащения. Бутары по сравнению с барабанными промывочными грохотами имеют более мощную конструкцию, большее отношение длины к диаметру и более высокие кольцевые пороги. Для труднопромы-вистых песков в бутары устанавливают дополнительные цепи и кольцевые пороги для повышения эффективности дезинтеграции глинистого материала. Недостатками барабанных грохотов и бутар являются:
- низкая производительность и степень дезинтеграции глины, в большинстве своем содержащей в
1 Карлина Антонина Игоревна, аспирант, тел.: 89501201950, e-mail: karlinat@mail.ru Karlina Antonina, Postgraduate, tel.: 89501201950, e-mail: karlinat@mail.ru
полусвязанном состоянии зерна тяжелых ценных минералов и золота;
- низкая эффективность грохочения перерабатываемого металлоносного сырья, а следовательно, повышенные потери ценных компонентов со сбрасываемым в отвал валунно-галечным материалом;
- повышенная металлоемкость, высокий расход футеровочного и наборного (пластины, цепи, угольники) металла, высокий выход металлического скрапа, адсорбирующего и натирающего на свои частицы зерна благородных металлов;
- повышенный расход электроэнергии, сложность регулировки и обслуживания работы этого оборудования, низкая механическая и технологическая надежность.
Для дезинтеграции и размыва труднопромыви-стых сильноглинистых песков используют скубберы и скуббер-бутары. Скубберы, в отличие от барабанных грохотов и бутар, имеют глухие барабаны с торцевыми стенками (крышками) для загрузки и разгрузки материала. Внутри барабан имеет дезинтегрирующие и перемешивающие устройства. В горизонтально установленных скубберах дезинтегрирующие устройства (лопасти, выступы) располагают по винтовой линии, что обеспечивает продвижение материала к разгрузочному концу. Внутренние поверхности барабана и горловины скуббера футеруют стальными плитами. Барабан приводится в движение с помощью фрикционных металлических роликов, резиновых шин или зубчатой передачи. От осевого смещения наклонные барабаны удерживаются упорными роликами. Скуб-бер-бутара является модификацией скуббера и отличается от последнего наличием консольной бутары, которая крепится к барабану скуббера болтами при помощи фланца. Скуббер-бутара предназначена для тех же условий, что и скуббер, но обеспечивает дополнительную сортировку и обезвоживание промытого материала. Недостатками скуберров и скуббер-бутар являются:
1) повышенная металлоемкость, низкая технологичность и сложность изготовления, большая масса конструкции и малая механическая надежность;
2) сложность конструкции, применение большого числа и объема баластных вспомогательных элементов (лопасти, выступы, пороги, угольники), высокий расход этих элементов и низкая эффективность их участия в дезинтеграции песков и глины, повышенное загрязнение пульпы большим количеством металлического скрапа (аппаратного железа);
3) высокая степень ударных воздействий конструктивных элементов на валунно-галечный материал и в конечном счете на песок и зерна ценного компонента, что является причиной переизмельчения зерен ценных минералов и золота; принудительное накопление в межпороговых пространствах крупных фракций ценных минералов и переизмельчение их, разубоживание песков зернами и частицами разрушаемого валунно-галечного материла;
4) относительно низкая производительность оборудования и степень дезинтеграции глинистого материала, трудность подбора и регулировки водного ре-
жима, сложность качественной отмывки песков от ва-лунно-галечного материала, а следовательно, высокая степень потерь ценного компонента со сбрасываемым в отвал валунно-галечным материалом;
5) высокий расход электроэнергии, сложность регулировки и обслуживания работы этих машин, низкая подготовленность дезинтегрированных песков к последующему обогащению.
Процесс рудного самоизмельчения моделирует природные процессы разрушения горных пород при образовании вторичных россыпных месторождений. Приведенные исследования показали идентичность продуктов разгрузки мельниц рудного самоизмельчения и песков россыпей, что расширяет возможности практического использования результатов этих исследований.
На основе изучения процесса дезинтеграции глинистого материала при рудном самоизмельчении доказано, что уменьшение роли ударных усилий и максимальное повышение роли сил трения переводит (с некоторым изменением конструкции) мельницу рудного самоизмельчения в высокоэффективный барабанный дезинтегратор для сильно глинистых металлоносных песков.
Разработка новой конструкции дезинтегратора с повышенной эффективностью и производительностью работы при снижении энерго- и металлоемкости оборудования стала возможна на основе использования технологии и процесса мокрого рудного самоизмельчения и трансформации конструкции мельницы мокрого рудного самоизмельчения. Поставленная задача осуществляется благодаря тому, что дезинтегратор, включающий загрузочное и разгрузочное устройства, рабочий барабан, имеющий возможность вращения вокруг горизонтальной геометрической оси, содержит загрузочное устройство, выполненное в виде торцевой крышки с углом конусности 150-1700, и укомплектован загрузочным патрубком диаметром (0,3-0,4)й диаметра барабана, опирающимся на роликоопоры, выполняющие роль подшипников, и позволяющим предельно уменьшить длину загрузочного патрубка. Рабочий барабан с отношением диаметра к длине 1:2 рабочего пространства выполнен коническим, с наклоном образующей к горизонту до 60, и имеет в разгрузочной части по периферии разгрузочные окна, снабженные решетками. На наружной поверхности барабана установлены кольцевые фланцы по обе стороны разгрузочных окон, разгрузочное устройство выполнено в виде плоской торцевой крышки, в центре которой установлена пустотелая цапфа величиной (0,4-0,5)й диаметра барабана с внутренней спиралью, снабженная оросителем. Поверхность цапфы перфорирована, на внутреннем конце ее установлена коническая отбойная плита с углом конусности 160-1800 и зазором между футеровкой рабочего барабана и периферийной окружностью отбойной плиты. Под разгрузочными окнами рабочего барабана находится лоток приема дезинтегрированных песков. Барабан дезинтегратора в разгрузочной части пустотелой цапфы опирается на роликоопоры, выполняющие роль подшипников, и приводится во вращение с частотой 65-75% от крити-
ческой частоты с помощью шкива клиноременной передачи или зубчатого венца, установленного на цапфе или на наружной поверхности барабана и привода (редуктор, электродвигатель).
Дезинтегратор (рисунок) состоит из рабочего барабана 1, загрузочного устройства 2 и разгрузочного устройства 3. Рабочий барабан 1 дезинтегратора снаружи укомплектован шкивом 4 (или венцовой шестерней) привода, не показанного на чертеже, кольцевыми фланцами 5, расположенными по обе стороны разгрузочных периферийных окон с решетками 6. Загрузочное устройство 2 состоит из конической торцевой крышки 7, в центре которой жестко закреплен загрузочный патрубок 8, выполняющий дополнительно роль опорной цапфы, опирающейся на ролики 9. Загрузочное устройство 2 жестко прикреплено болтовыми соединениями к рабочему барабану 1. Разгрузочное устройство 3 выполнено в виде плоской торцевой крышки 10, в центре которой установлена пустотелая разгрузочная перфорированная цапфа 11 с внутренней спиралью, имеющая в разгрузочной части диффузор 12. Цапфа 11 опирается на роликоопоры 13, а внутренняя часть цапфы укомплектована конической отбойной плитой 14, которая по периферии прикреплена с помощью болтов и балок 15 к плоской торцевой крышке 10, при этом обеспечен кольцевой зазор между отбойной плитой 14 и футеровкой барабана 1. Разгрузочное устройство 3 жестко прикреплено болтовыми соединениями к рабочему барабану 1. Под рабочим барабаном 1, в зоне разгрузочных окон 6 с решетками, установлен приемный лоток 16, а в пустотелую
разгрузочную цапфу 11 введена труба 17 орошения и обмыва разгружаемого валунно-галечного материала. Разгрузочная часть барабана 1 с окнами 6 и кольцевыми фланцами 5 для предотвращения разбрызгивания пульпы закрыта кольцевым кожухом 18. Дезинтегратор работает следующим образом. Рабочий барабан 1 с загрузочным 2 и разгрузочным 3 устройствами опирается на ролики 9 и 13, приводится во вращение с помощью привода и шкива клиноременной передачи 4. Исходные пески россыпи мельче 0,1 диаметра барабана вместе с водой поступают через загрузочный патрубок 8 во вращающийся рабочий барабан 1 дезинтегратора. Верхняя крупность валунно-галечного материала может быть повышена до 0,2 от диаметра барабана. Внутренние поверхности рабочего барабана 1, загрузочной торцевой крышки 7 и патрубка 8 для защиты от гидроабразивного износа покрывают бро-нефутеровкой. Загрузочная торцевая крышка 7 направляет исходное питание в рабочий барабан 1 дезинтегратора. Бронефутеровка с волнистым профилем обеспечивает подъем исходного питания на требуемую высоту, а частота вращения барабана 1 дезинтегратора обеспечивает требуемое соотношение разрушающих сил. При этом осуществляется интенсивная дезинтеграция глинистого материала песков. Коэффициент заполнения барабана дезинтегратора не ниже 0,45-0,5.
Угол наклона к горизонту образующей футеровки барабана 1 в пределах до 60 обеспечивает требуемую скорость продольного перемещения и транспортирования дезинтегрируемого сырья. Валунно-галечный
Дезинтегратор: 1 - рабочий барабан; 2 - загрузочное устройство; 3 - разгрузочное устройство; 4 - шкив; 5 - фланцы; 6 - разгрузочные окна; 7 - загрузочная торцевая крышка; 8 - загрузочный патрубок; 9,13 - опорные ролики; 10 - разгрузочная торцевая крышка; 11 - цапфа; 12 - диффузор; 14 - отбойная плита; 15 - крепежная балка; 16 - приемный лоток; 17 - труба орошения; 18 - кольцевой кожух
материал (при отсутствии металлических элементов принудительного дробления и измельчения) обеспечивает щадящие условия и избирательность разрушения и дезинтеграции глинистого материла, чем гарантируется сохранность природной крупности зерен ценных минералов и золота. Подаваемая вместе с исходными песками вода способствует отделению песков от валунно-галечного материла, дезинтеграции и смыву глины с крупных фракций песка, транспортировке и выводу отмытых песков и растертой глины из эффективных зон дезинтеграции.
Требуемая крупность дезинтегрированных песков проходит через кольцевой зазор между конической отбойной плитой 14 и футеровкой рабочего барабана 1, после чего разгружается через окна с решетками 6. Разгружаемая пульпа направляется кольцевыми фланцами 5, а кольцевой кожух 18 предотвращает разбрызгивание пульпы. Излишки дезинтеграционной (измельчающей) валунно-галечной среды поступают в пустотелую цапфу 11, остальная часть валунно-галечного материала, участвующая в процессе дезинтеграции глины и песков, конической отбойной плитой 14 отбрасывается внутрь барабана 1.
Валунно-галечный материал, поступивший в пустотелую перфорированную цапфу 11, подхватывается внутренней спиралью и направляется к выгрузке из дезинтегратора. В зоне перфорации цапфы 11 валун-но-галечный материал подвергается напорному орошению и отмыву от глинистого и песчаного материала с помощью оросительной трубы 17. Отмытый валун-но-галечный материал выводится из пустотелой цапфы 11 через диффузор 12 и транспортным устройством (желоб, конвейер, стакер) сбрасывается в отвал. Дезинтегрированные пески и разрушенная глина, в виде шлама, вместе с отмытым от валунно-галечного материала песком разгружаются через разгрузочные окна 6 в приемный лоток 16. Экспериментально определены следующие соотношения: подача на дезинтеграцию исходных песков крупностью мельче 0,1-0,2 диаметра барабана вполне достаточна и не требует дополнительных ограничительных по крупности классифицирующих устройств; размер диаметра загрузочного патрубка величиной (0,3-0,4)й диаметра барабана обеспечивает нормальное поступление исходных песков в дезинтегратор. При увеличении диаметра загрузочного патрубка резко уменьшается величина коэффициента заполнения барабана исходным материалом, что снижает производительность и эффективность работы дезинтегратора. При меньшем диаметре загрузочного патрубка ухудшаются условия загрузки барабана дезинтегратора. Угол конусности торцевой загрузочной крышки и конической отбойной плиты обеспечивает оптимальные условия отражения валунно-галечного материала внутрь рабочей зоны барабана. При этом наблюдается оптимальное соотношение сил разрушения, перетира и дезинтеграции глинистого материала. При увеличении углов конусности ослабляется эффект отброса валунно-галечного материала от торцевых крышек, усиливается сегрегация по крупности измельчающих и истирающих окатанных тел по рабочей зоне, что снижает степень дез-
интеграции и качество подготовки песков к промывке и обогащению. Уменьшение угла конусности повышает скорость перемещения валунно-галечного материала в сторону разгрузки и снижает качество и степень дезинтеграции. Снижение угла конусности конической отбойной плиты повышает сопротивление выходу ва-лунно-галечного материла из рабочей зоны дезинтегратора. При указанном соотношении диаметра к длине барабана, равном 1:2, дезинтегрируемый материал, даже весьма труднопромывистый, при своем движении находится в барабане и передвигается в течение достаточного времени для разрушения, перетира и дезинтеграции. Уменьшение указанного соотношения (удлинение барабана дезинтегратора) снижает производительность, вызывает излишний перерасход электроэнергии и переизмельчение зерен ценных компонентов. Увеличение указанного соотношения (укорочение барабана дезинтегратора) ухудшает и снижает степень дезинтеграции и качество подготовленности песков к последующим операциям промывки и обогащения.
Способ управления комплексом измельчения. По сообщениям О.В. Лазарева и Ю.А. Подкаменного, на обогатительных фабриках Якутии вследствие природно-климатических условий, свойств кимберлитов и высокого содержания глинистых пород руда сразу поступает в мельницы мокрого самоизмельчения (ММС). ММС являются практически единственным способом подготовки алмазосодержащего сырья к обогащению. Мельницы самоизмельчения позволяют объединить в своей конструкции одноременно две стадии дробления и две стадии измельчения, что позволяет значительно снизить эксплуатационные расходы. Применение ММС при рудоподготовке кимберли-товых руд также позволяет увеличить эффективность извлечения алмазов и сохранность кристаллов за счет выбора щадящего режима работы мельниц. На основании теоретических расчетов и экспериментального опробования установлено рациональное число оборотов барабана мельницы, составляющее 0,75 от критической скорости вращения барабана. Задача определения оптимальной частоты вращения барабана мельницы во многом зависит от гранулометрического состава загружаемой руды, поэтому целесообразно регулировать этот параметр в диапазоне 0,6-0,75 критической скорости.
Несмотря на большой объем научно-исследовательских работ, до настоящего времени остаются до конца нерешенными вопросы снижения возможной технологической нарушенности кристаллов алмазов, повышения производительности по товарному классу в процессе измельчения, снижения энергозатрат на тонну перерабатываемого сырья, повышения качества работы ММС и безотказности ее функционирования. Указанные проблемы целесообразно решать путем использования автоматической системы управления циклом измельчения и классификации (Лазарев О.В., Подкаменный Ю.А. Автоматизированный способ управления комплексом измельчения и классификации алмазосодержащих руд // Вестник ИрГТУ, 2014. № 4 (75). С. 126-130).
Классическое решение по автоматизации работы ММС содержит систему стабилизации загрузки мельницы рудой, систему регулирования соотношения руда-вода, подачи воды в зумпф пульпового насоса, а также систему отслеживания режимных параметров функционирования ММС. Возможности оптимизации комплекса измельчения связаны в первую очередь с использованием промежуточного выходного параметра, например, электрических параметров работы привода мельницы.
В качестве выходного промежуточного параметра используется мощность привода и для достижения максимальной производительности при сохранении желаемого класса крупности управление происходит на основе текущего соотношения питания, нагрузки, мощности и скорости разгрузки. Скорость изменения нагрузки и мощности определяют с помощью датчиков. Недостатком способа является то, что зависимость мощности от величины нагрузки имеет неоднозначный характер. Параметр мощности подвержен влиянию различного рода помех, вследствие чего имеет место недостаточно точное регулирование процесса измельчения. Тем не менее, на мельницах с переменной скоростью вращения барабана сигнал мощности может использоваться для блокировки.
Известен способ автоматического управления работой измельчительного агрегата, включающий измерение и стабилизацию на заданных значениях производительности мельницы, запаса материала в мельнице и плотности готового продукта, а также измерение приращения производительности мельницы за текущий и предыдущий равные промежутки времени. Недостатком способа является то, что для безопасной работы измельчительного агрегата важна ранняя диагностика приближения момента перегрузки, которая в данном способе отсутствует. Это приводит к снижению надежности системы управления.
Работа мельницы самоизмельчения зависит от загрузки. Объем и масса загрузки редко измеряются в промышленности, где обычно оперируют с мощностью привода и массой мельницы либо напрямую, либо с использованием программируемого устройства. Массой загрузки в мельнице управляют изменением тоннажа питания (материал в мельницу) или скоростью разгрузки (материал из мельницы). Скоростью разгрузки можно манипулировать изменением скорости подачи воды или скорости вращения мельницы.
Наиболее общим методом управления загрузкой мельницы является использование веса (или давления) и регулятора мощности для манипулирования тоннажем питания.
Давление масла в подшипнике мельницы (т.е. обратное давление в. магистрали гидростатики) является крайне важным для мельниц само- и полусамоиз-мельчения и требует специального внимания, как очень информативный сигнал о загрузке этих мельниц. Замеры давления в подшипнике важны как для питания, так и для механики работы мельницы и могут показать вариации во вращении мельницы. Если вариации питания и механики правильно отфильтрованы, то любое истинное изменение давления подшип-
ника обнаруживается. Успешными методиками фильтрации являются основанные на частоте и подавлении шума. Так как давление в подшипнике чувствительно к температуре и качеству масла (влияние вязкости), логично включение компенсации дрейфа сигнала.
Вес мельницы - ключ к измерению в классических стратегиях управления мельницами само- и полуса-моизмельчения. Вес мельницы может измеряться с помощью нагрузочных элементов, стратегически расположенных под подшипниками мельниц, и является реальной заменой датчиков давления масла в подшипниках, хотя часто используются оба сигнала. Преимущество нагрузочных элементов перед давлением в подшипнике - в их контроле абсолютного веса и снижении сигнала помехи, зависящего от вязкости масла, температуры и других эффектов. Они устанавливаются на новых мельницах как модификация поставки. Недостатки их - относительно большая стоимость по сравнению с датчиками давления масла и дорогая замена при неисправности. Установка должна осуществляться тщательно, так как при неправильной установке может возникать значительная ошибка измерения (т.е. необходимо монтировать измерительные кабели подальше от силовых и использовать провода соответствующей длины для эквивалентного сигнала затухания). На больших мельницах полуса-моизмельчения нагрузочные элементы устанавливаются под неприводным концом мельницы. Этот «концевой вес» используется для калибровки нагрузки мельницы. Перед запуском мельница заполняется водой и элементы калибруются по известной массе. При этой первоначальной калибровке часть веса от нагрузочных элементов (т.е. на неприводном конце) принимается за константу на весь срок службы мельницы и используется для определения содержимого мельницы при различных состояниях нагрузки, встречающихся при работе мельницы.
В технологический комплекс измельчения и классификации, кроме ММС, входят: питатель, зумпф, грунтовый насос, классификатор, грохот. Проектирование системы управления комплексом начинают с выбора переменных параметров процесса, к которым относят: скорость подачи питания, расходы воды в мельницу, расход руды в мельницу, частоту вращения мельницы и др. Вода в мельницу подается в соотношении к расходу руды. Частоту вращения барабана мельницы не изменяют в процессе работы, ее определяют и устанавливают при наладке технологического комплекса на оптимальном уровне для контрольного типа руды.
Переменные процесса измельчения можно классифицировать следующим образом:
а) входные параметры: расход руды в комплекс, расход воды в комплекс;
б) основные возмущающие воздействия: физические свойства руды (прочность, твердость, раскалы-ваемость и т.д.), процессы, связанные с износом и старением оборудования;
в) выходные показатели комплекса:
- содержание готового класса крупности (-75 +2)
мм;
- содержание готового класса крупности (-2 +1)
мм;
- мощность, потребляемая электродвигателем привода ММС, кВт;
- масса мельницы.
Автоматически контролируемые параметры:
- массовые и объемные расходы материальных потоков;
- крупность продуктов измельчения;
- режимные и диагностические параметры работы ММС.
К основным параметрам комплекса, контролируемым непосредственно с помощью средств измерения, относят:
- вес материала на питателях подачи исходной руды;
- массовый расход руды на входе в мельницу;
- давление масла в подшипниках мельниц;
- вес мельницы;
- температуру подшипников мельниц;
- уровень пульпы в разгрузочном зумпфе насоса;
- массовый или объемный расход воды в мельницу, зумпф, классификатор и грохот;
- потребляемая мощность привода мельницы.
Параметры передела самоизмельчения с косвенным измерением и контролем:
- содержание ценных минералов в исходной руде;
- плотность слива мельницы;
- массовый расход пульпы на выходе мельницы;
- полная массовая загрузка мельницы;
- гранулометрический состав питания и пульпы в мельнице.
Мониторинг оборудования (время работы и простоя основного оборудования) является стандартной расчетно-учетной функцией любой АСУ ТП.
Задача управления комплексом измельчения и классификации в общем виде формулируется вектором управляющих воздействий, компенсирующих возмущения на входе измельчительного агрегата, вектором режимных показателей измельчения, получением на выходе агрегата планового (или максимального) количества готового продукта заданного качества (крупности). Цели управления являются динамическими, основанными на общей экономической стратегии фабрики и работе последующих переделов, а также качестве исходной руды. Они требуют непрерывной коррекции по изменениям показателей переделов, следующих за самоизмельчением, особенно радиометрической сепарации.
Процесс измельчения - это нелинейный объект, и статические характеристики его нелинейны, но в ограниченном диапазоне изменения входных параметров их можно линеаризовать. Исключение составляет зависимость выхода готового класса в слив классификатора от производительности по твердому компоненту и потребляемой мощности, которые имеют явно выраженный экстремум. Эти зависимости используются для оптимального управления процессами измельчения и классификации.
На динамические свойства процессов измельчения и классификации оказывают влияние следующие группы факторов:
а) факторы, определяющие сущность операции (измельчение твердых тел и разделение минералов в водной среде по крупности и плотности);
б) факторы, характеризующие элементы технологического комплекса как гидравлические емкости (накопление, расход и т.п.);
в) факторы условий транспортирования материала через барабан мельницы и по пульпопроводам, связывающим элементы технологического комплекса.
Характер переходных процессов мокрого измельчения определяется по каналам:
- производительность - выход твердого в разгрузку;
- расход воды - выход твердого в разгрузку;
- производительность - гранулометрический состав разгрузки;
- расход воды - гранулометрический состав разгрузки;
- производительность - потребляемая мощность.
На характер переходных процессов в механическом классификаторе основное влияние оказывают гидравлические процессы.
Для достижения целей управления процессом -измельчения необходимо решение следующих задач: стабилизация входных потоков руды; стабилизация входных потоков воды; стабилизация условий измельчения; компенсация изменения физико-механических свойств исходной руды.
Определение и предотвращение перегрузки мельницы самоизмельчения является одной из важнейших задач оптимального управления комплексом.
Для решения поставленных задач предлагается система управления комплексом измельчения и классификации с функцией диагностики перегрузки мельницы.
Управление комплексом осуществляется с помощью следующих систем автоматического регулирования (САР):
- САР стабилизации производительности цикла по исходной руде - изменением частоты вращения привода питателя. Датчик массы руды 4 устанавливают на конвейере. Электронный регулятор 5 системы воздействует на частотный преобразователь 6 привода М конвейера. При изменении свойств исходной руды этот принцип применим с корректировкой задания. Основное преимущество этого принципа управления -простота технической реализации. Применение таких систем стабилизации дает прирост производительности измельчительных агрегатов на 5% и выше при незначительных колебаниях физико-механических свойств руды.
- САР стабилизации соотношения твердого продукта к жидкому (Т:Ж= согБ^ путем изменения расхода воды в барабан мельницы с коррекцией гранулометрического состава. Регулятор расхода воды 10 через исполнительный механизм воздействует на клапан трубопровода воды в мельницу, рассчитывает соотношение и вносит корректировку в значение ко-
эффициента твердого продукта к жидкому. Применение этого принципа управления позволяет стабилизировать условия измельчения, это позволяет избежать переизмельчения или недоизмельчения руды.
- САР стабилизации уровня загрузки барабана мельницы рудой с воздействием на частоту вращения привода питателя. Уровень загрузки барабана мельницы рудой при неизменной производительности отражает изменение физико-механических свойств ру-
ды. Он контролируется датчиком массы мельницы с коррекцией по потребляемой мощности электродвигателя мельницы.
Использование предложенной системы управления процессом измельчения предполагает увеличение производительности комплекса, повышение выдачи класса заданной крупности и обеспечение стабильной работы оборудования.
Статья поступила 30.09.2014 г.
Библиографический список
1. Ястребов К.Л., Дружинина Т.Я., Карлина А.И. Рудное самоизмельчение: монография. Мюнхен: Издательство Lap Lambert Academic Publishing. 2014. 413 с.
2. Ястребов К.Л. Исследование механизма, кинетики и основных закономерностей мокрого рудного самоизмельчения в мельницах типа «Каскад»: дис. ... канд. техн. наук. Иркутск, 1971.
3. Ястребов К.Л. и др. Основы физического моделирования процесса мокрого рудного самоизмельчения // Колыма. 1974. № 6.
4. Ястребов К.Л. и др. Исторические пути развития процесса
мокрого рудного самоизмельчения // Сб. тр. Чита: ЧПИ, 1978.
5. Ястребов К.Л. и др. Совершенствование конструкции оборудования и технологии рудного самоизмельчения // Сб. тр. Чита: ЧПИ, 1978.
6. Ястребов К.Л. и др. Совершенствование метода физического моделирования процесса рудного самоизмельчения // Цветная металлургия. 1979. № 6.
7. Ястребов К.Л. Дезинтегратор. Патент 2129467 РФ. Заявл. 21.10.1996; опубл. 27.04.1999. №9612102/03.
