Управление процессами флотации с использованием адаптивно-детерминированных методов Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

© В.М. Авдохин, В.В. Морозов, 2002

УДК 622.765

В.М. Авдохин, В.В. Морозов

УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ ФЛОТАЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АДАПТИВНО-ДЕТЕРМИНИРОВАННЫХ МЕТОДОВ

П

опытки создать системы автоматического регулирования расходами флотационных реагентов только по конечным технологическим показателям или по параметрам жидкой фазы пульпы оказываются малоэффективными. Статистические и поисковые малоэффективны из-за непрерывного дрейфа значений коэффициентов регрессионных уравнений. Управление расходами реагентов только по ионному составу жидкой фазы пульпы недостаточно эффективно из-за игнорирования влияния на процесс флотации параметров минерального состава руды и эффективности раскрытия.

Решение задачи повышения эффективности управления процессом флотации требует использования многоуровневых схем, предполагающих контроль как физико-химических, так и технологических показателей процесса. К таким методам относится разработанный метод адаптивно-детермини-рованного регулирования реагентного режима селективной флотации.

Согласно предложенному методу регулирование осуществляется на двух уровнях. Нижний уровень регулирования предполагает регулирование расходов реагентов на основе контроля ионного состава жидкой фазы пульпы. Задачей регулирования является поддержание в жидкой фазе пульпы концентраций или соотношений концентраций компонентов ионного состава (А,В,С), задаваемых уравнениями типа:

а 1д[А] + Ь 1д[В] + с 1д[С] = К. (1)

Значения коэффициентов а, в, с однозначно определяются используемой физико-химической моделью. В качестве параметра ионного состава может быть использована только величина рН, pS, рС или их комбинация:

рН = соnst; pS = соnst; а pS + Ь рН = соnst; а рС + Ь рН = соnst (2)

где pS - показатель концентрации сульфидных ионов; рС - ионов собирателя.

Верхний уровень регулирования основан на расчете и использовании технологических показателей селективной флотации. На этом уровне производится

Рис. 1. Зависимости извлечения меди (1), цинка (2) и целевой функции оптимизации Qt (3,4) от комплексного оптимизационного параметра ионного состава жидкой фазы пульпы (Кі) при флотационном разделении медно-цинкового концентрата: 3 -при соотношении медь/цинк в руде 1:4; 4 - при соотношении медь/цинк в руде 1:2

адаптация используемой модели (задающей функции). Суть адаптации заключается в подборе такого значения параметра К(соnst), при котором будет достигаться наибольшая эффективность процесса. В качестве показателя эффективности целесообразно использовать обобщающий экономический критерий.

Взаимоотношение уровней регулирования осуществляется следующим образом. Нижний уровень осуществляет регулирование расходов реагентов, например извести с использованием модели

рН = К (3)

с периодом регулирования Т-ъ Верхний уровень осуществляет корректировку регулировочной функции нижнего уровня (величины параметра К1) с периодом регулирования Т2 = 3-5 Т-

Принцип работы второго контура регулирования заключается в определении и внесении в функцию-задатчик нижнего уровня значения параметра К-при котором имеет место наибольшая экономиче-скамя эффективность процесса. В качестве критерия экономической эффективности процесса целесообразно использовать функцию потерь ценных компонентов, выраженную в виде стоимости теряемых металлов. Для двухкомпонентной руды в упрощенном виде функция имеет следующий вид:

Фо = 8*Ме-Ц Ме10Ме1 + 6*Ме2Ц Ме2а Ме2, (4)

где е*Ме1Ц Ме1а Ме1 - соответственно потери, цена и содержание в исходной руде 1-го металла; е*ме2Ц Ме2а Ме2 — для второго металла.

Цена металла в концентрате в свою очередь является функцией от содержания основного металла и примесей (Вме1), однако ее определение - несложная расчетная задача.

Для медно-цинкового разделения функция (4) использовалась в преобразованном виде:

А

Qц - 8*Ме1 + е*Ме2 (Ц Ме2«Ме2/Ц Ме1И Ме1) (5)

Данная функция, представляющая собой приведенные с учетом реальной стоимости металлов потери меди и цинка (при селективной флотации - в разноименные концентраты),

Возможность и целесообразность использования предложенной функции иллюстрируется рис. 1 и 2. Так, на рис. 1 показано, что при стабильной флоти-руемости минералов меди и цинка изменение соотношения медь/цинк в руде требует изменения реагентно-го режима флотации. В качестве параметра ионного состава использовалась зависимость:

К - pH - 0.79рХ (6)

Изменение соотношения цинк/медь в руде с 4:1 до 2:1 делает необходимым поддержание величины константы К1 15,1 вместо 14,9, что в соответствии с уравнением (1) требует изменения рН на 0,2. Если значение параметра К1 остается неизменным (14,9), то произойдет увеличение приведенных потерь металлов с 20,5 % ^,1) до 21,5 % ^,2).

На рис. 2 показано, что при неизменном содержании металлов изменение флотируемости одной из ми-

Рис. 2. Зависимости извлечения меди (1,4), цинка (2) и целевой функции оптимизации Qt(3,5) от комплексного оптимизационного параметра ионного состава жидкой фазы пульпы (А) при флотационном разделении медно-цинкового концентрата: 1,3-медь представлена легкофлотируемыми минералами; 4,5- медь представлена минералами пониженной флотируемости

Рис. 3. Система автоматического регулирования процесса селективной флотации: 1 - фильтр; 2 - насос; 3-6 - датчики ионного состава жидкой фазы пульпы; 7-9 анализаторы твердой фазы пульпы; 10 - контроллер, 11 - компьютер, 12 - монитор, 13,14 -емкости с калибровочными растворами, 15 - программный блок, 16-18 - дозаторы флотационных реагентов; А - коллективный концентрат; В - медный концентрат; С - цинковый концентрат

неральных фракций также требует изменения реа-гентного режима флотации. Так, снижение флотируе-мости медных минералов делает необходимым поддержание величины константы Ki 14,75 вместо 14,9, что в соответствии с уравнением (1) требует изменения рН на 0,15.

Если значение параметра К1 остается неизменным (14,9), то произойдет увеличение приведенных потерь металлов с 24 % (Qt,1) до 26 % (Qt,2).

Аналогичных изменений требует реагентный режим флотации при изменении фазового и фракционного состава флотируемых руд.

Таким образом, использование предлагаемого метода регулирования позволит вести процесс флотации в оптимальных условиях: повысить извлечение ценных компонентов на 1-2 % и увеличить стоимость извлекаемых компонентов на 2-3 %.

Система автоматического регулирования, основанная на использовании предлагаемого метода, представлена на рис. 3. Система включает анализаторы жидкой и твердой фазы флотационной пульпы, подсистему калибровки анализаторов ионного состава, дозаторы флотационных реагентов, блоки управления и ЭВМ. Анализаторы ионного состава выпускаются на предприятиях «СоюзЦМА».

Важным требованием к анализаторам жидкой и твердой фаз является точность и оперативность измерений. Этим требованиям вполне удовлетворяют поточные (погружные) рентгенофлюоресцентные анализаторы «AmdeMSA» австралийской фирмы «Thermo-gamma-metrix», «Courier 3SL» финской фирмы «Outokumpu Oy», РА-931 российской фирмы ЭЛ-СКОРТ.

Аналог системы был испытан с положительными результатами на Зыряновском свинцовом комбинате в операции медно-свинцового разделения. Реализация разработанного метода и системы автоматического регулирования на обогатительных фабриках, перерабатывающих медно-цинковые, медно-молибденовые, свинцово-цинковые и другие полиметаллические руды, позволит достичь повышения эффективности флотационного обогащения за счет повышения извлечения ценных компонентов и качества концентратов, а также сокращения расходов флотационных реагентов.

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. Авдохин В.М., Морозов В.В., Га-новичев А.И. Контроль технологических свойств минералов и оборотных вод в замкнутых циклах обогащения полиме-

таллических руд//Материалы 20-го международного конгресса по обогащению полезных исопаемых, Аахен, 1997. - ХХ.

- Aachen.: IMPC, 1997. -Т 3. - С. 465-473 (соавторы).

3. Авдохин В.М., Морозов В.В., Не-надов В.Д. Контроль ионного состава пульпы и оборотных вод при обогащении полиметаллических руд//Горный журнал.

- 1998, N3. - С. 54-57.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

4. Авдохин В.М., Морозов В.В. Оптимизация обогащения полиметаллических руд на основе контроля и регулирования ионного состава пульпы и оборотных вод//Горный информационно-

аналитический журнал. - М.: Изд-во МГГУ, 1998. - N1. - С. 27-32

Авдохин Виктор Михайлович - профессор, доктор технических наук, зав. кафедрой «Обогащение полезных ископаемых», Московский государственный горный университет.

Морозов Валерий Валентинович - доцент, кандидат технических наук, Московский государственный горный университет.