Совершенствование методов контроля содержания твердого в пульпе в трубе большого диаметра, заполненной частично Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 622.7

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ СОДЕРЖАНИЯ ТВЕРДОГО В ПУЛЬПЕ В ТРУБЕ БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА, ЗАПОЛНЕННОЙ ЧАСТИЧНО

© 2017 К. С. Рамонова1, Е. Л. Хадзарагова2

1 аспирант кафедры теории автоматизации металлургических процессов и производств, e-mail: begemotik-666@yandex. ru.

2докт. техн. наук, профессор кафедры теории автоматизации металлургических процессов и производств, e-mail: hadzaragova@mail. ru

ФГБОУВО «Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет)»

В статье описывается разработка методов контроля содержания твердого в трубах большого диаметра, частично заполненных пульпой на Норильской обогатительной фабрике. Выполненные расчеты включали в себя исследование влияния расхода пульпы, плотности пульпы, уровень незаполненного пространства в трубе и плотность твердого продукта на расход твердого, выносимого с пульпой. Анализ полученных результатов выявил, что основными параметрами при автоматическом контроле расхода твердого в пульпе являются плотность пульпы и расход пульпы.

Ключевые слова: хвостохранилище, хвосты, пульпопровод, частично заполненный трубопровод, расход твердого продукта, масса отвальных хвостов, расход пульпы, плотность пульпы.

Необходимость разработки методов контроля содержания твердого в трубах большого диаметра, частично заполненных пульпой, возникает на обогатительных фабриках и металлургических заводах, где в результате технологического процесса получаются жидкие отходы - «хвосты», которые либо перерабатываются, либо складируются в хвостохранилищах с целью их дальнейшего использования.

Современные методы контроля содержания твердого основываются на информации от датчиков, устаревших конструкции, установленных на полностью заполненной трубе. Это делает разработку актуальной для фабричных хвостохранилищ (Зубков Г. А., Забелин В.В. Автоматизация процессов обогащения руд цветных металлов. М.: Недра, 1967).

Среда пульпопровода представляет собой сложную, условно трехфазную систему (твердое, жидкое, газообразное), характеристики каждой из которых и объемные соотношения между собой постоянно меняются. В настоящее время отсутствует корректная система и технические средства контроля параметров хвостовой пульпы. Масса отвальных хвостов от обогащения всех типов сырья определяется расчетным методом по разнице объемов рудной массы и полученного концентрата. Такой метод позволяет получить только интегральные оценки количества хвостов за длительный период времени - декада, месяц, квартал и т. д. Точность расчета при этом определяется точностью используемых инструментальных средств контроля количеств рудной массы и концентрата, учета влажности руды и полученного концентрата за период измерения и других факторов, таких как время запаздывания, текущие запасы промпродуктов в буферных емкостях и др. Следовательно, используемая методика расчета принципиально не позволяет

получить текущие оценки количества хвостов, поступающих в магистральным пульпопровод. Точная информация может быть получена только путем установки на магистральных пульпопроводах, выходящих с фабрики, систем контроля расхода твердого в пульпе.

Измеряемыми параметрами являются расход пульпы, плотность пульпы, уровень незаполненного пространства в трубе и плотность твердого продукта в пульпе. Конечным параметром измерения является комплексный показатель -расход твердого продукта, выносимого с пульпой, полученный косвенным измерением.

Для составления точного материального баланса флотации, используемого при разработке систем управления данным процессом, необходимо знать расход твердого в пульпе

к =

где

рж-

Рж Ря

Q - объемный расход пульпы, рж - плотность жидкости, рт - плотность твердого.

Следовательно, для выбора и обоснования методики определения массы хвостов необходимо исследовать влияние этих параметров на точность измерения расхода твердого.

Исследование влияния плотности пульпы на расход твердого: ёр=1.22 - плотность пульпы, [т/м3]; ^=3.3 - плотность твердого, [т/м3];

dg=1

- плотность жидкости, [т/м ]. Формулу (1) представим в более удобном для расчетов виде:

а

dp-dg

dt

dt-dg

Тогда §=0.316 - содержание твердого в пульпе, [т/м3]; 0р=3200 [м3/ч] - расход пульпы.

При прочих равных условиях изменение плотности пульпы в рабочем диапазоне приводит к изменению расхода твердого в пульпе:

и = (СГ"~СГо) 100 И Б=62.5 V )

(2)

(3)

1 837W10

О и о

а

и р

Ч О X

й Он

688.696

1.15 <1р, 14

Плотность пульпы

Рис. 1. Влияние плотности пульпы на расход твердого

В соответствии с формулой (2) найдена зависимость расхода твердого от плотности твердого

&0= 3.2, 1=0...25, ^¡+^^¡+0.01 (шаг изменения плотности принимаем равным 0,01), тогда

а1 Л, -ад

(4)

о и о ч а

<и

со р

ч

О X О

3

Он

и расход твердого О^Ор^ [т/ч]. Результаты расчета представлены на рисунке 2.

.03x10-

1.023x10

1.01^10

1.01х103 1.003x103 996.667

3.242 3.283 3.325 3.367 Плотностьтвердого

3.408

3.45

Рис. 2. Влияние плотности твердого на расход твердого

Из графика следует, что при прочих равных условиях изменение плотности твердого в рабочем диапазоне приводит к изменению расхода твердого в пульпе на

° = 100 и 0=3.189% . (5)

Анализируя полученные результаты, можно сделать вывод о том, что наиболее сильное влияние на расход твердого, выносимого с пульпой, оказывает изменение плотности пульпы (т.е. содержание твердого в пульпе). Это влияние практически в 20 раз сильнее, чем изменение плотности твердого.

Следовательно, основным параметром, который должен измеряться при автоматическом контроле расхода твердого в пульпе, является плотность пульпы. Кроме того необходимо контролировать расход пульпы.

Плотность твердого можно считать постоянной величиной и учитывать в процессе автоматизированного контроля путем периодического ручного ввода по данным лабораторного анализа.

Измерения технологических параметров пульпы в самотечном частично заполненном пульпой хвостопроводе (трубопроводе) осуществляется с применением измерительных систем.

Рекомендуемые структурные схемы измерительных систем с применением различных средств измерений (СИ) приведены на рисунках 3-4.

Рис. 3. Структурная схема измерительной системы плотности пульпы бесконтактным радиоизотопным измерителем: 1 - излучатель; 1а - первичный измерительный преобразователь плотности; 2 - вторичный измерительный прибор плотности пульпы; 3 - микроконтроллер; 4 -ИИС; 5 - линия связи

1 4 1а 4 •у Z 4 3

Рис. 4. Структурная схема измерительной системы расхода пульпы: 1 - бесконтактный первичный измерительный преобразователь расхода; 1 а - вторичный измерительный прибор расхода пульпы; 2 - микроконтроллер; 3 - ИИС; 4 - линии связи

Измерительная система уровня пульпы в трубопроводе выполнена аналогично (рис. 4).

Плотность твердого в пульпе определяется периодически лабораторным анализом с погрешностью, не превышающей 1%.

Процедура обработки и вычисления результатов измерений состоит из вычисления действительного значения текущего расхода твердого в пульпе, его среднесуточного расхода и количества (массы) твердого за сутки и месяц.

На основании всех вычислении мы разработали алгоритм расчета расхода твердого в пульпе хвостов НОФ (рис. 5).

{ Начало )

К-расход пульпы I -аысш! трубы С-плотность пульпы

НЫЧМСЛСИИС ДСАСТВНТФЛЬНЫХ 1И1ЧСПИЙ пароле строе I фильтрации)

Тежушее значение плотности пульпы

да С«-0 (труба

та полнена)

и (пК2) 2

и - 0.5Яа1(в) - ЯП (а)]

Поправка Л; К,

Коррекция расход* и* стспсмк «мполнсикя тр\бы

Лабораторные минмв- плотность твердого в пульпе

Плотность пульпы « Содержание твердого в пульпе

Текуи»сс значение расхода твердого в пулI.не (К,)

Коррекция теку щих »качений расхода твердого та период времени между измерениями плотности твердого

за период от (| до по формуле

F1i-F14Cxp^-k2 (12Ч|))

—I—

Ркхол тисрлого ■ пульпе

_ _

^ Конец ^

Рис. 5. Блок-схема расчета расхода твердого в пульпе хвостов НОФ