CC BY
32
----------------------------------------------- © В.В. Морозов, 2005
УДК 622.7 В.В. Морозов
УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ ОБОГАЩЕНИЯ НА ОСНОВЕ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ И ОЦЕНКИ СОРТНОСТИ РУД
Семинар № 19
ш Ш рименяемые в настоящее время
-1-1 на обогатительных фабриках системы автоматического управления процессами обогащения используют методы управления, предполагающие стабилизацию технологических параметров на уровнях, задаваемых специалистами -технологами, которые в свою очередь исходят из режимных карт для соответствующих процессов и из результатов наблюдения за их конечными результатами (качеством концентрата, извлечением компонентов). Недостатки таких систем и методов связаны с временными задержками автоматизированных систем аналитического контроля (АСАК), значительной вероятностью негативных эффектов от "человеческого фактора" (неправильных или несвоевременных решений технологического персонала), ограниченностью систем контроля за технологическими процессами.
Эффективный подход к решению задачи оптимизации процесса флотации предложил проф. Г.Н. Машевский с сотрудниками [1, 2]. Наряду с такими общепринятыми приемами как оптимизация реа-гентного режима на основе контроля параметров ионного состава флотационной пульпы и управления параметрами флотации по статистико-технологическим моделям, ими было предложено методика экспертного управления на основе подсистемы технологической типизации перерабатываемого сырья в режиме реального времени.
Недостатки статистических моделей, обусловленные в первую очередь сильным
взаимовлиянием параметров, заставили обратиться к иному методу моделирования и экспертной оценки, названным "Методом главных компонент". Метод предполагает использование в качестве параметров оценки ортогональных векторов (главных компонент), получаемых путем выбора наиболее значимых проекций этих векторов на конечные технологические показатели [1, 2]. Вновь разработанные параметры в силу их ортогональности позволили с использованием построения двух- или трехмерных систем систематизировать информацию о параметрах технологического процесса и выделить наиболее представительные типы сортов перерабатываемых руд. Проведение типизации перерабатываемого сырья являлось основой для выбора оптимального технологического режима флотации, включая параметры работы оборудования и реа-гентного режима.
Испытания разработанного метода и алгоритма на ряде отечественных и зарубежных фабрик выявили их эффективность [1, 2]. При этом обозначились и определенные недостатки метода, связанные в первую очередь с уязвимостью алгоритма к "нерегламентным" режимам, таким как отказ или ракалибровка датчиков, а так же неопределенность в выборе параметров управления при переработке смесей руд.
Для разработки эффективных и устойчивых систем и алгоритмов управления параметрами флотации (и других обогатительных процессов) нами были использованы следующие принципы:
Рис. 1. Общий алгоритм управления процессом флотации с использованием метода оценки сортности перерабатываемой руды
1. Алгоритм расчета параметров технологического режима должен базироваться на информации о сортности руд и устойчивых данных об оптимальных режимных параметрах обогащения отдельных сортов руд.
2. Алгоритм оценки руд должен максимально использовать математическую модель обогатительного процесса.
3. Алгоритм оценки сортности руд должен быть устойчив к разовым и систематическим отказам анализаторов состояния технологического процесса.
4. Алгоритмы управления параметрами обогатительных процессов на основе
оценки сортности руд не должны противоречить иным действующим локальным системам управления.
Общий алгоритм управления процессом флотации представлен на рис. 1.
Для измерения параметров твердой фазы целесообразно использовать поточные
Значения параметров модели коллективной флотации различных типов руд
№ Параметр Первичные халькопири-товые руды Борнит-халькозин-молибдени-товые руды Первичные пиритные руды Окисленные пиритные руды
1 pH пульпы 10,5 10,3 10,7 10,2
2 Eh пульпы, мВ 130 80 120 150
3 Содержание меди в коллективном концентрате, % 11,5 14,0 11,0 10,5
4 Содержание молибдена в коллективном концентрате, % 0,25 0,34 0,15 0,12
5 Извлечение меди в коллективный концентрат, % 84,1 85,4 82,5 81,3
6 Извлечение молибдена в коллективный концентрат, % 35,0 45,0 30,0 25,0
7 Соотношение медь/железо В руде 0,24 0,44 0,2 0,22
8 Соотношение медь/железо в концентрате 0,80 1,7 0,45 0,42
9 Соотношение молибден/медь в руде 0,051 0,064 0,042 0,040
10 Соотношение молибден/медь в колл. концентрате 0,031 0,044 0,022 0,020
11 Соотношение железо/молиб-ден в руде 88 45 125 120
12 Соотношение железо/молиб-ден в колл. концентрате 9,5 4,6 17,4 16,5
Содержание меди,%
рентгенофлюоресцентные анализаторы ("Amdel-ISA", Австралия; "РА-931", Россия), обеспечивающие непрерывное и оперативное измерение содержаний элементов с атомной массой более 40 (начиная с Са). Контроль состава жидкой фазы пульпы может быть проведен с использованием различных систем, в том числе предполагающих операции отбора и фильтрации жидкой фазы пульпы, или использующие погружные зонды [3].
Математическое моделирование процесса флотации предполагает установления значений промежуточных параметров технологического процесса, соответствующих каждому базовому типу руды. Основываясь на результатов геологических и технологических исследований, проведенных на ГОКе "Эрдэнэт", для месторождения Эрдэнэтийн-Овоо были выбраны четыре основных типа: первичные халькопиритовые руды; борнит-
халькозин-молибде-нитовые руды; первичные пиритные руды и окисленные пи-ритные руды. Эти руды характеризуются не только характерными признаками химического и минералогического состава, но и обособленным пространственным залеганием в местрождении. Это делает задачу определения сортности руд как смеси руд заданных сортов математически определенной и корректной.
Процесс определения сортности руд заключается в определении массовых долей руд выделенных типов в руде, посту-
Рис. 2. Пример оценки состава руды в двумерном пространстве: 1, 2, 3, 4 - типы руд; 5 ( ) -руда те^|щей добычи; S1, S2, S3, S4 - отклонения параметров руды текущей добычи от параметров руд типов 1, 2, 3, 4
пающей на переработку. Существует несколько математических методов определения состава смеси по ее параметрам. Один из вариантов поясняется рис. 2.
Отклонения параметров руды поступающей на переработку от типовых сортов руд характеризуется величиной отклонений S1-S4. Обратные величины к параметрам S1-S4 Б1-Б4 характеризуют сходство руды 5 к типам руд 1-4. Нормировка величин Б1-Б4 позволяет рассчитать массовые доли руд 1-4 в руде 5, т.е. определить сортность руды 5.
На практике количество контролируемых параметров должно быть больше чем количество выделенных типов руд. В таблице представлены параметры процесса руды и продуктов обогащения медномолибденовых руд, используемые для оценки сортности руд, поступающих на переработку.
На рис. 3 представлены результаты мониторинга сортности руды, поступающей на переработку на обогатительную фабрику ГОКа "Эрдэнэт" с использованием разработанного алгоритма, близкому к описанному выше. Полученные результаты позволяют осуществлять предварительное определение реагентного режима флотации, например с использованием метода расчета средневзвешенных расходов реагентов.
Упрощенные уравнения для расчета расходов реагентов, учитывающие сортность перерабатываемой руды имеют следующий вид:
Расход извести:
ЬБ — + $2 LD2 + $3^.3 + $4 LD4 (1)
Расход собирателя:
СЬ = $1СБ1 + йгСВг + $3СД + $4СБ4 (2)
Расход вспенивателя:
ГБ = $1ГБ1 + ГБ2 + ё3 ГБ3 + $4 ГБ4 (3)
где ЬБ1, ЬБ2, ЬБ3, ЬБ4 - расход извести для руды типа 1, 2, 3, 4; СБ1, СБ2, СБ3, СБ4, - расход собирателя для руды типа 1,
2, 3, 4; ГБ,, ГБ2, ГБ3, ГБ4 - расход вспенивателя для руды типа 1, 2, 3, 4; dl, d2 + dз + d4 - доля руд типа 1, 2, 3, 4.
На практике при расчете расходов реагентов следует учитывать эффекты влияния при совместной переработке руд различных типов, вследствие чего уравнения 1-3 будут иметь более сложный вид.
Применение алгоритма оценки сортности руд не означает отказа от использо-
Рис. 4. Интерфейс программы
оценки сортности руды на обогатительной фабрике ГОКа «Эрдэ-
вания оптимизационных методов управления флотационным процессом. Компоновка алгоритмов управления процессом флотации осу-ществляется _______на принципе двухтрехуровневого управления, когда после базовой оценки оптимальных параметров реа-гентного режима осуществляется корректировка расходов определенных ключевых реагентов или параметров, например величины pH, с использованием экономических критериев оптимизации (программа "АДДЕФЛОТ") [4].
Применение метода определения сортности руды, поступающей на переработку возможно и при обогащении руд иными методами, нежели флотация. В этом случае набор параметров, по которым производится определение схожести руды к типовым рудам, будут наряду со свойствами исходной руды включать и показатели обогащения (содержания и извлечения
ценных ком-понентов).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Машевский Г.Н., Штабов Ю.В. Оптимизация подачи сульфидизатора при флотации медномолибденовых руд на предприятии "Эрдэнэт" // Обогащение руд. - 1985. - №6. - С. 14-18.
2. Машевский Г.Н., Кокорин А.М. Разработка научных основ совершенствования технологии и создания алгоритмической базы для компьютерного управления флотацией руд месторождения "Эрдэнэйтин-Овоо" с целью улучшения рентабельности производства // Материалы научной конференции, Эрдэнэт.
3. Улиг С. Мультиэлементный анализ контроля процесса и качества с применением современного рентгенофлюоресцентного анализа // Бгете1аИ, - 1998, 51, №9. - С. 610-615.
4. Столяров В.Ф., Коновалов НМ., Морозов В.В., Авдохин В.М. Оперативный контроль и регулирование процесса флотации полиметаллических руд с использованием физических и электрохимических методов анализа // Горный журнал, 2002, №11-12. - С. 58-62.
— Коротко об авторах --------------------------------------------------------------
Морозов В.В. - профессор, доктор технических наук, зав. кафедрой химии, Московский государственный горный университет.
© 3. Ганбаатар, В. И. Соколов,"
