CC BY
117
© Л. Дэлгэрбат, 2002
УДК 622.7
Л. Дэлгэрбат
ВЫБОР МЕТОДА КОНТРОЛЯ И ТИПА ПУЛЬПОВОГО АНАЛИЗАТОРА ДЛЯ РЕКОНСТРУКЦИИ АСУТП ОБОГАТИТЕЛЬНОЙ ФАБРИКИ СП «ЭРДЭНЭТ»
Э
ффективные управление и контроль технологических процессов переработки руд невозможны без достоверного и непрерывного экспресс-анализа элементного состава продуктов обогащения. Следовательно, вопрос обоснованного выбора методов контроля и типов анализаторов имеет решающее значение при построении эффективной системы управления технологическим процессом.
При выборе метода были учтены:
• опыт эксплуатации на СП «Эрдэнэт» пульповых рентгеновских анализаторов СРМ-13 и АР-31 российского производства;
• опыт эксплуатации на СП «Эрдэнэт» и за рубежом пульповых рентгеновских анализаторов «Соипег-30» финского производства;
• опыт разработки и применения на зарубежных предприятиях пульповых рентгеновских анализаторов XRA-1600 американского производства;
• опыт разработки и применения на зарубежных предприятиях радиоизо-топных зондов (анализато-ров в потоке) AMDEL-ISA (МЕР-многоэлементный зонд, SEP-одноэлементный зонд, MSA-многопоточный анализатор);
• результаты обработки сравнительных испытаний анализатов АР-31, «Сои-пег-30» и AMDEL-ISA на обогатительной фабрике СП «Эрдэнэт».
В настоящее время на предприятии имеются аналитические системы определения содержания элементов в технологических точках опробования измель-чительно-флотационного отделения обогатительной фабрики на основе мно-
гопоточных рентгеновских анализаторов типа «Соигіег-30» и АР-31 с громоздкими системами отбора и доставки проб.
Аналитические системы на основе анализаторов «Соигіег-30» в комплекте со специализированным вычислительным комплексом и мультиплексором предназначены для определения содержания до пяти элементов в 10 точках опробования посредством поочередного пропускания проб пульп через одну измерительную кювету.
Аналитические системы на основе анализаторов АР-31 в комплекте с СМ 1810.41 и СМ 1634 предназначены для определения содержания до 7 элементов в 15 точках опробования посредством поочереднего подключения каретки анализатора к 15 измерительным кюветам с протекающими через них пробами пульп. Результаты обработки сравнительных испытаний анализатов АР-31, «Соигіег-30» и AMDEL-ISA на обогатительной фабрике СП «Эрдэнэт» представлены на рисунке и в таблице.
В процессе эксплуатации систем на предприятии и в результате проведенного сравнительного испытания установлено следующее:
1. Частота анализа в каждой контролируемой точке не обеспечивает требуемой достоверности и оперативности контроля. Кроме того, из-за частых отказов пробоотборников, формирователей, делителей проб и других факторов погрешность
определения содержания элементов в пульпе колеблется в пределах от -5 % до +5 %. При этом имеют место частые выбросы результатов анализа за допустимые пределы погрешности измерений, что свидетельствует о нестабильности их работы и делает их практически неприменимыми в системе управления с оптимизацией технологического процесса.
2. Анализаторы и системы отбора и доставки проб имеют недостаточную надежность и достоверность. Так, аналитическая система на основе анализатора «Соипег-30» имеет систему отбора и доставки проб с использованием насосов и мультиплексоров для подачи проб на анализ, включающую узел клапана пробоотборника, который выходил из строя через две недели эксплуатации в 7 из 8 линий отбора и доставки. Из-за отказов в работе систем на основе АР-31 потери анализов достигали 10 %.
3. При отказах анализатора или системы отбора и доставки проб исключаются из оперативного анализа все точки контроля технологического потока пульпы, на которые задействована данная
Стабильность измерений содержания меди различными анализаторами при работе в замкнутом контуре (на концентрате коллективной медно-молибденовой флотации). Курьер - анализатор Курьер - 30; Австрал - анализатор Amdel-ISA; АР-31 - анализатор АР-31
СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ДАННЫЕ АНАЛИТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
№ Наименование параметров Курьер-30 АР-31 Амдел, МЕР (Система на 14 точек) XRA-1600 DENVER
1 Диапазон определяемых элементов Са^=20) -Ц^=92) Са^=20) -Ц^=92) Са^=20) -Ц^=92) Ca(Z=20) -U(Z=92)
2. Количество одновременно определяемых элементов до 5 до 7 до 8 до 5
3 Предельная концентрация обнаружения элемента 50-100 г/т 10 г/т 5 г/т 10 г/т
4 Погрешность аналитической системы 5-10 % до ± 5 % 2-5 % 5 %
5 Источник первичного излучения рентгеновская трубка рентгеновская трубка низкоэнергетический изотоп рентгеновская трубка
6 Гарантийный срок работы источника первичного излучения 1,2 года 1 месяц 10 лет 1 год
7 Количество контролируемых точек технологического потока 10 через 1 кювету 15 через 15 кювету 14 6 через 1 кювету
8 Количество выдаваемых результатов анализа по каждой точке контроля за 1 час 4 2 6 6
9 Периодичность выдачи анализа по каждой точке контроля 15 мин 30 мин 10 мин 15 мин
10 Количество анализов, выполняемых за 1 час 40(4х10) 30(2х15) 840(14х60) 24(6х4)
11 Наличие выходного унифицированного сигнала 4-20 мА либо интерфейс RS232 4-20 мА
12 Вычислительная техника специализирован-ный вычислительный Комплекс АОР СМ 1810.41 СМ 1634 Серийный РС со стандартными устройствами специализорован-ный вычислительный комплекс
аналитическая система, т.е. отсутствует на время отказа оперативная информация о состоянии технологического процесса 1-2 секций обогатительной фабрики одновременно.
4. Системы сложны в эксплуатации, требуют практически постоянного присутствия высококвалифицированных специалистов для поддержания их в работоспособном состоянии и имеют высокую эксплуатационную стоимость.
5. Поочередное пропускание различных продуктов, имеющих разные содержания анализируемых элементов через одну и ту же измерительную кювету, несмотря на промывку водой, "сглаживает" результаты измерения, и, как правило, анализ содержания элементов в "бедных'' бывает завышенным.
В связи с вышеперечисленными недостатками эксплуатирующихся методов и систем аналитического контроля возникла необходимость рассмотрения других альтернативных методов контроля и типов анализаторов с более высокими показателями по надежности, эргономичности, имеющих достаточную оперативность при выдаче результатов анализа в каждой контролируемой точке и положительно зарекомендовавших се-
бя на зарубежных предприятиях.
В качестве альтернативных, были изучены анализаторы XRA-1600 фирмы «Svedala Autometrics» (Денвер, США) и AMDEL-ISA фирмы «Thermo-gamma metrics» (Австралия).
Анализаторы АР-31, «Courier-30» и XRA-1600 применяют в качестве источника рентгеновские трубки с различной мощностью и относятся к анализаторам, основанными, как правило, на волнодисперсионном методе анализа. Рентгеновские лучи от пробы проходят через коллиматор или щель и попадают на кристаллический дифрактор, который разлагает лучи на различные углы в зависимости от длины волны или от энергии кванта каждого характеристического излучения. Следовательно, качество аппаратурного исполнения и настройки сильно влияет на стабильность показаний анализаторов [1]. Анализаторы, принцип действия которых основан на волнодисперсионном методе, обычно имеют более нестабильное фоновое излучение, чем у анализаторов, основанных на энергодисперсионном методе анализа, например, у анализатора AMDEL-ISA. Это приводит к ухудшению соотношения сигнал/шум, увеличению ошибки и не-
обходимости периодической корректировки регрессионных коэффициентов. Хотя у волнодисперсионного метода меньшее время измерений (экспозиция) до достижения теоретической статистической погрешности счета, периодичность выдачи анализов для системы «Courier-30» и АР-31 составляет 15 и 30 мин, соответственно, т.к. прободоставка и промывка перед каждым измерением занимает значительно большее время, чем непосредственно измерение и обработка аналитического сигнала. Источником излучения у энергодисперсионных анализаторов является радиоактивный изотоп. Данный тип анализатора имеет хорошее соотношение сигнал/ шум, имеет автоматическую стабилизацию интенсивности источника и работы детектора, благодаря чему точность определения содержания элемента близка к теоретической, т.е. ошибка не превышает 0,1 % [2].
Анализаторы AMDEL-ISA имеет три основные модификации:
a) MEP (multi-element probe) - погружные радиоизотопные зонды для многоэлементных анализов. МЕР - анализатор может одновременно определять содержание до 8 элементов и плотности пульпы;
b) SEP (single-element probe) - погружные радиоизотопные зонды для одноэлементного анализа. Они могут он-ределять содержание только одного элемента и плотности пульпы.
c) MSA (multi-stream analyser) -многопоточный и многоэлементный анализатор с использованием мультиплексоров для переключения на него пробы от анализируемых потоков.
Сравнительные данные аналитических систем приведены в таблице. Анализ данных показывает следующее.
1. Применение аналитических систем на основе анализаторов типа «Courer-30» как по экономическим показателям (сравнитель-ная стоимость одного анализа в 1,35 раза выше, чем базовой), так и по техническим характеристикам (надежности, точности, является нецелесообразным в условиях СП «Эрдэнэт».
2. Анализатор «Denver XRA-1600»
имеет низкое соотношение сигнал/шум. Например, по данным фирмы
«Outokumpy» это соотношение у XRA-1600 в 2.6 раза ниже, чем у «Courier-30» и в 7-8 раза ниже, чем у «Courier-30 XP» из-за использования маломощной рентгеновской трубки [2]. Следовательно, имеют место относительно высокое фоновое излучение, низкая чувствительность и точность определения элементов с малым содержанием.
Технико-экономическое характеристики аналитической системы на основе анализатора XRA-1600 показывают, что она незначительно отличается от базового варианта и обладает всеми прису-
щими многопоточным анализатором недостатками. На обогатительной фабрике «Chino» (США) эксплуатируются 2 системы XRA-1600 и устаревшая модель «Courier-300». В 1996 г. нроизве-дена замена «Courier-300» на «Courier-30 ХР», а не на XRA-1600, поскольку, по мнению специалистов обогатительной фабрики «Chino», по эксплуатационным данным XRA-1600 хуже, чем «Courier-30 XP».
3. Практика эксплуатации и результаты сравнения показывают, что анализатор «АР-31» нестабилен в работе, имеет большую дискретность выдачи (30 мин) анализа с низкой достоверностью (рисунок). Из-за конструктивных несовершенств он не может быть характеризован как перспективный тип анализатора, на базе которого можно было бы создать эффективную систему контроля и управления технологическим процессом обогащения руд.
4. Анализ технико-эксплуатационных данных и практики работы зарубежных обогатительных фабрик, тенденций развития алгоритмической базы вновь создаваемых систем управления технологическим процессом переработки руд, показывает, что применение анализаторов непрерывного действия становится еще более актуальной задачей, чем раньше. Этим требованием из существующих анализаторов в наибольшей мере отвечает AMDEL-ISA, который имеет следующие преимущества:
• обеспечивается непрерывный многоэлементный анализ с интервалом
до 1 мин, что создает техническую предпосылку полностью автоматизировать управление технологическим процессом обогатительной фабрики;
• анализатор имеет повышенную системную надежность, т.к. отказ отдельного анализатора приводит к потере анализа только в одной контролируемой точке, а не в целом по секциям;
• упрощается технический состав системы экспресс-нализа за счет исключения системы отбора и доставки проб; снижаются эксплуатационные затраты и требования к квалификации обслуживающего персонала и т.д.
Системы экспресс-анализа, основанные на использовании погружных анализаторов типа AMDEL-ISA (МЕР и SEP зонды), за счет экономии эксплуатационных затрат, вследствие отсутствия системы отбора и доставки проб, малой численности обслуживаемого персонала, длительного времени использования одного источника излучения, являются более экономичными системами контроля. Их высокая надежность и точность позволяют создавать высокоэффективные системы автоматического контроля и регулирования технологических процессов. Наиболее перспективным типом анализатора для технического перевооружения автоматизированной системы управления технологическим процессом на обогатительной фабрике «Эр-дэнэт» являются анализаторы AMDEL-ISA фирмы «Thermo-gamma metrics» (Австралия).
--------------------------------------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Stefan Uhlig. Multi-element analysis for process and quality con- of an X-rai fluorescence analyzer using clustered components / Automation
trol by modern X-ray fluorescence (XRF) analysis / ERZMETALL / 51 in mining, mineral and Metall Processing. - Preprints of 9-th IFAC Sympo-
(1998) N 9, - p. 610-615. sium, Cologne, Germany, 1998, p. 219-224.
2. Heikki Hyotyniemi, Kari Koskinen, Kari Saloheimo. Calibration
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ------------------------------------------------------------------------------------------------
Дэлгэрбат Л. — Монголо-Российское совместное горно-обогатительное предприятие «Эрдэнэт».
