Способ автоматического управления процессом обогащения руд

Способ автоматического управления процессом обогащения руд

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, а именно к автоматическому управлению процессом обогащения руд, и может применяться в отраслях промышленности , использующих мокрые способы обогащения. Цель изобретения - повышение управления. Для достижения этой цели измеряют соотношения твердого к жидкому и содержание извлекаемого металла в конечном продукте, устанавливают регрессионную зависимость содержания извлекаемого металла в конечном продукте от температуры, времени, соотношения твердого к жидкому, расхода химреагентов с учетом химико-минералогического состава руды и устанавливают оптимальные значения температуры, времени, соотношения твердого к жидкому и расхода химреагентов путем расчета в соответствии со знаками коэффициентов регресии по шаговому движению. 1 ил., табл.4.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU, » 1479099

А1 дц 4 В 02 С 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

H АВ ГОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4308112/29-33 (22) 22.09.87 (46) 15.05.89. Бюл. № 18 (71) Институт горного дела АН КазССР (72) Ш. А. Алтаев, Б. Ш. Карныкбаева и М. Ахметова (53) 621.926 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № !093352, кл. В 02 С 25/00, 1983. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ОБОГАЩЕНИЯ РУД (57) Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, а именно к автоматическому управлению процессом обогащения руд, и может применяться в отрасИзобретение относится к обогащению полезных ископаемых, а именно к автоматическому управлению процессом обогащения руд, и может найти применение в других отраслях промышленности, использующих мокрые способы обогащения.

Цель изобретения — повышение качества управления.

Сущность способа заключается в следующем.

Цементирующими минералами во вкрапленных рудах с переменной крупностью являются карбонаты и силикаты. В карбонатные руды входят минералы: кальцит

СаСОз и доломит СаМд(СОз), а в силикатные руды входят силикаты: оливин (MgFe) (SiO4), форстерит Ng (Si04), серпентин М@(ОН) (Si OIII), тальк

Ng3(ОН) 2 (Si

В процессе гидратации измельченные частицы минералов связываются с водой.

Проявление этой связи зависит от энергии гидратации ионов, входя цих в минерал.

При правильно установленном технологическом режиме разделения и<.,:l.ç .îãî компонента от пустой породы уменьшается попадание пустой породы в получлемый hollцентрат, качество концентр:I гл повышает«я и снижаются потери полезного компонента со шламовым потоком.

Чтобы установить влияние всех технологических параметров на сот ржлние извлекаемого металла в конечном продукте. На качество получаемого hnIIIIclllp;Ira hclleplIментально перед перерабогк,й уетлнлвлнвается регрессионная зависим .е. ме.кд3 содержанием извлеклемого ме,,l...l;I в к<и еч1479099 ном продукте и технологическими параметрами.

Регрессия — зависимость среднего значения какой-либо случайной величины от некоторой другой величины или от нескольких величин. Содержание извлекаемого металла в конечном продукте является случайной величиной, так как она в результате опыта принимает числовые значения в зависимости от технологических параметров. Технологические параметры являются независимыми переменными и значения их задаются экспериментатором.

Установление перед переработкой регрессионной зависимости содержания технологических параметров позволяет определить одновременное влияние всех воздействующих факторов на технологический процесс, а также дает возможность варьировать значения технологических параметров. Установленная взаимосвязь между содержанием извлекаемого металла в конечном продукте от технологических параметров позволяет управлять процессом обогащения руд и описывает процесс обогащения в виде линейного регрессионного уравнения с конкретными коэффициентами регрессии, определяющими регулировку технологических параметров.

Учет обогатимости руд при установлении регрессионной зависимости содержания извлекаемого металла з конечном продукте от технологических параметров позволяет выявить особенности руд, поступающих в переработку. Кроме того, учет обогатимости руд позволяет улучшать качество управления процессом обогащения руд при переходе на переработку руд из разных рудников или из новых горизонтов с различными генезисами. Определение химико-минералогического состава, поступающего на переработку, при управлении процессом обогагцения руд позволяет сделать заключение о физико-химических свойствах руды, о взаимных сочетаниях минералов и их активности к химическим реагентам, а также их поведении при процессе обогащения.

Полученные данные о химическом составе и минералогическом сочетании руд позволяют выбирать соответствующее уравнение регрессии для управления процессом обогащения для поступающей руды. Например, руды, относящиеся к легкообогатимым (карбонатные), процесс обогащения управляется одним уравнением, для силикатных руд, которые являются труднообогатимыми, выбирается для управления другое уравнение, которое описывает процесс. Определение оптимальных значений температуры, времени соотношения твердого к жидкому путем вычисления в соответствии со знаком коэффициентов регрессии по шаговому движению позволяет установить необходимые значения вышеназванных технологических параметров.

Оптимальное значение температуры позволяет повышать содержание извлекаемого металла в конечном продукте путем создания повышенной частоты колебания ионов в кристаллических решетках минералов и увеличением их амплитуды колебания. Отклонения от установленного оптимального значения температуры приводят к нарушению технологического режима.

Оптимальное значение времени при обогагцении руд позволяет минералам полную гидратацию, взаимодействие с химреагентами. Несоблюдение установленного оптимального времени для обогащения руд приводит к потере полезных компонентов из-за недостаточной смачиваемости и неполного взаимодействия с химреагентами.

Оптимальное значение соотношения твердого к жидкому (Т:Ж) или расхода воды в классификаторе устанавливается с учетом крупности измельчения минеральных частиц и их смачиваемости. Поэтому оптимальное значение соотношения твердого к жидкому (Т:Ж) позволяет достичь полного погружения и смачивания всей поверхности измельченных минеральных частиц, Наблюдение оптимального значения соотношения твердого к жидкому приведет либо к неопределенным перерасходам химреагентов, либо из-за недостаточной смоченности минеральных частиц к неполному разделению пустой породы от полезного компонента.

Вид используемого химреагента для процесса обогащения учитывает текстурноструктурные особенности и химико-минералогический состав обогащаемой руды. Поэтому оптимальное значение расхода химреагентов позволяет достичь полного разделения полезного компонента от пустой породы, повышается качество получаемого концентрата. Несоблюдение оптимального значения химреагента также приводит к большим потерям полезного компонента.

Определение оптимальных значений технологических параметров путем вычисления в соответствии со знаками коэффициентов регрессии по шаговому движению позволяет варьировать все значения технологических параметров в оптимальной области в случае недостижения качества концентрата, требуемого уровнем ГОСТа.

Корректировка заданных значений технологических параметров с вычисленными их оптимальными значениями позволяет доводить значения технологических параметров до оптимального уровня. При этом сравниваются вычисленные оптимальные значения технологических параметров с имеющимися в данное время их значениями. Сравнение полученного конечного продукта с допускаемым уровнем по ГОСТУ позволяет выпускать качественный концентрат, не допускает браков по примесям. . При достижении необходимого уровня содержания полезных компонентов, допускае1479099 мого уровнем ГОСТа, конечный продук выгружается из чана-реактора. Если конечный продукт не достигает допускаемого уровня ГОСТа, то корректировка технологических параметров проводится со следующим шагом и продолжается технологический цикл.

На чертеже изображена схема системы, иллюстрирующая способ управления процессом обогащения руд.

Система включает конвейер 1 для подачи руды, чан-реактор 2, датчик 3 химикоминералогического состава руды; вычислительный блок 4, датчики 5 — 9 регулируемых параметров (сульфата аммония; серной кислоты; температуры, времени, соотношения твердого к жидкому), исполнительные механизмы 10 — 13, регуляторы 15 — 19 технологических параметров (сульфата аммония, серной кислоты, температур, времени, соотношения твердого к жидкому), рентгеновский анализатор 20 для определения содержания конечного продукта, исполнительный механизм 21 для разгрузки конечного продукта, датчик 22 проверки конечного продукта на соответствие ГОСТУ.

Способ осуществляется следующим образом.

Причиной потери окиси хрома и низкого качества получаемого концентрата в процессе обогащения хромовых руд является установление технологического режима без учета обогатимости руд.

Хромовые руды относятся к вкрапленным рудам, которые состоят из зерен хромита и пустой породы. Пустая порода содержит около 70% силикатов, которые представлены оливином (MgFe) (SiO ), форстеритом

Mg (SiO„), серпентином Mg,(OH), (SiO ), а также включает в себя карбонаты в виде доломита CaMg (COz)> и кальцита СаСО>.

Прожилки вмещающих минералов с основным минералом — хромшпинелидом дают очень тонкие сростки до 0,0074 мм.

Поэтому в процессе обогащения руда должна быть измельчена до тонких классов — 0,01 +0,0074 мм, Тонкие классы, включающие хромитовые зерна, плохо поддаются гравитационному обогащению и переходят в шламовый продукт. При этом шламовый продукт содержит 30 — 34% окиси хрома.

Кроме того, обогащаемая руда может быть некондиционной по химическому составу с содержанием окиси хрома 37 — 99%, крупностью +0,1 — 0,5 мм и очень бедные хромовые руды с содержанием окиси хрома 9 — 12%, крупностью +0,1 — 0,5 мм.

По техническим требованиям хромовые концентраты, поставляемые огнеупорной и ферросплавной промышленности, должны содержать окиси хрома и кремния 48 — 50% и 7 — 8% соответственно. Эти данные закладываются в память вычислительного блока 4.

При химическом способе обогащения хромитовая руда подвергается химической обработке растворами серной кислоты и слоями аммония. Гидрохимическая обработка проводится при изменении температуры от 60 до 90 С при этом происходит разрушение вмещающей породы и получается концентрат, обогащенный окисью хрома.

На содержание окиси хрома в получаемом концентрате (обозначим его Y) основными влияющими факторами являются следующие технологические параметры: расход сульфата аммония в г/л — Х ., расход серной кислоты в г/л — Х, время, ч — Хз, температура, С вЂ” Х4, соотношение твердого к жидкому (Т:Ж) — Х5.

Чтобы выявить воздействие этих технологических параметров на содержание окиси хрома в получаемом концентрате, устанавливаем регрессионную зависимость содержания окиси хрома в получаемом концентрате от расхода сульфата аммония, серной кислоты, температуры, времени, соотношения твердого к жидкому (Т:Ж) для трех видов сырья; для шламов гравитационного обогащения, для некондиционных хромовых руд и для бедных хромовых руд. Они отличаются между собой по химико-минералогическому составу, по текстурно-структурным особенностям и по содержанию полезного компонента (окиси хрома).

Шламы гравитационного обогащен!,ÿ относятся к труднообогатительным рудам, а также в их состав входят хрупкие минералы пустой породы: серпентин и форстерит, которые при дополнительном измельчении образуют вторичные шламы. Разделение вторичных шламов от хромитовых зерен очень трудно.

Бедные хромовые руды относятся и среднеобогатимым рудам. Вмешаю,цим минералом здесь является олпе, .1т-рый !i! н взаимодействии с химреагентами освобождает ионы магния и железа. Освобожденные от ионов магния и железа тетраэдры силикатов в виде аморфного кремнезема хорошо отделяются от xj о::,попых зере::.

Некондиционные хромовыс; уды относятся к легкообогатнмым ру.-". :: как из-за высокого содержания окш.. .-, . „»,И - Л 1 г,, включак>т меньше пустой " ». чем бе!ные руды. Кроме того, в; .. н х с став карбонатные минер .,".». . моют энергию кристаллических ренк г .к .. ньшс,чем у силикгтов, поэтому они бь. j>i) разрушаются и хорошо отделяются от зерен хромитов.

Лля установления реI"ð!. ñ."èî!!!!îé зависимости между содержанием окиси хрома в получаемом концентрате 1 ) 1! технологическими параметрами X Х . Х.;, X, Х-, использован пятифакторный ортогональный план эксперимента l! е1 .. .оt! I! t!! р(tl, 1 и к» из восьми опьпов (.и .. !, н 31 методике планирования экспсрнмента.

1479099

1О

План и результаты эксперимента для получения регрессионной зависимости содержания окиси хрома в конечном продукте от технологических параметров (труднообогатимые хромовые руды) представлены в табл. 1.

План и результаты эксперимента лолучения регрессионной зависимости содержания окиси хрома в конечном продукте от технологических параметров (среднеобогатимые руды) приведены в табл. 2.

План и результаты эксперимента для получения регрессионной зависимости содержания окиси хрома в конечном продукте от технологических параметров (легкообогатимые руды) представлены в табл. 3.

Уравнение регрессии для труднообогатимых руд:

Y i =32,64 — 0,46Х i+0,51Xz+ 1,20Хз+

+0,80Х4+1,20Х . (1)

Уравнение регрессии для среднеобогатимых руд: ! 4=45,75 — 0,43X i+5,8Х +0,66Хз+

+0,50Х4 — 0,61Х . (2)

Уравнение регрессии для легкообогатимых руд;

Ъ 3= 54,48+0,44Х1+0,20Х +1,50Х3— — 0,093Х4 — 0,044Х - (3)

Уравнения регрессии (1 — 3) получены путем обработки экспериментальных данных методом регрессионного анализа с применением пакета научных подпрограмм института математики АН БССР (ПНМ вЂ” БИМ).

Знаки коэффициентов регрессии показывают направление технологического параметра по градиенту. Например, коэффициент регрессии параметра Xi для труднообогатимых руд имеет знак минус (1), поэтому его натуральное значение убывает, коэффициент регрессии для легкообогатимых руд параметров Xi имеет знак плюс (3), поэтому его натуральное значение возрастает.

Установленные регрессионные зависимости для хромовых руд разной обогатимости в виде уравнений регрессии (1 — 3) закладываются в память вычислительного блока 4. После закладывания в блок 4 уравнений регрессии для руд с разной обогатимостью приступаем к переработке руды.

По конвейеру 1 идет исходная руда, датчик 3 дает информацию в вычислительный блок 4 о химико-минералогическом составе руды. В зависимости от химико-минералогического состава руды в вычислительном блоке идет выбор соответствующего уравнения для перерабатываемой руды.

Предположим, поступает сигнал, что на переработку идет труднообогатимая руда.

Из памяти вычислительного блока 4 достается уравнение (1) и вычисляются оптимальные значения технологических пара20

55 метров по шаговому движению. Шаг определяется следующим образом: количественные значения интервала варьирования технологических параметров, приведенные в табл. 2, 3, 4, умножаются на коэффициенты регрессии соответствующих технологических параметров:

1=а.Х, где I — длина шага; а — коэффициент регрессии;

k — интервал варьирования опыта.

Например, шаг первого технологического параметра Х1 для труднообогатимой хромовой руды вычисляется следующим образом: интервал варьирования Xi=25 г/л, коэффициент регрессии а — 0,46, длина шага 1=25X (0,46) = — 11,40 г/л.

Следовательно, оптимальное значение параметра Х следует уменьшить по сравнению с основным уровнем на 11,40 г/л, основной уровень Xi=50 г/л (50 г/л — 11,40 г/л

Э 38,60 г/л).

Вычисленные значения параметров приведены в табл. 4.

Приведенные в табл. 4 данные показывают, что в зависимости от обогатимости руд значения параметров отличаются. Например, для обогащения среднеобогатимой руды расходуется больше серной кислоты (245 г/л), чем на остальные руды, так как она содержит большое количество пустой породы, в том числе оливина, на разрушение которого идет серная кислота.

После вычисления оптимальных значений технологических параметров проводится их корректировка. Датчики регулируемых параметров подают сигнал в вычислительный блок 4 о заданном их значении в чанереакторе. В вычислительном блоке 4 заданное значение технологических параметров сравнивается с их оптимальными значениями, которые были вычислены по уравнению регрессии. Разница между ними передается на исполнительные механизмы. Исполнительные механизмы по величине соответствующих сигналов приводят в действие регуляторы технологических параметров. Например, после переработки труднообогатимой руды в чан-реактор 2 поступает легкообогатимая руда. В чане-реакторе для труднообогатимой руды заданная температура

78 С по данным сигналов датчика 7, а для легкообогатимой руды нужна температура 70 С, поэтому чан-реактор охлаждается до 70 С регулятором 17.

Корректировка параметра Х вЂ” расхода серной кислоты проводится таким образом.

В чане-реакторе 2 остаточная кислотность 20 г/л по сигналу датчика 6, а для поступающей руды по данным вычислительного блока 4 нужна кислотность 104 г/л, следовательно, нужно увеличить кислотность на 84 г/л, поэтому исполнительный меха1479099

10

25

Та блица 1

Опыт

Технологические параметры

Содержание окиси хрома в концентрате, (У ), 7

Х,, г/л Х, г/л Х, ч Х4, С Х

44, 88

50,83

49,32

50,65

49,13

54, 07

46,25

1:3

1:3

1:3

1:5

1:5

1:5

1:5

1:3

125

Основной 50 уровень техноло— гических

100

1:4 параметров HTepвал 25 варьиро— вания

10 опыта низм 11 приводит в действие регулятор 18, добавляется серная кислота.

После окончания процесса обогащения полученный концентрат анализируется рентгеновским анализатором 20 на содержание полезных компонентов. Если содержание полезных компонентов удовлетворяет требованиям ГОСТа (например, хромитовый концентрат должен содержать не ниже 48Я окиси хрома и не выше 8Я окиси кремния), то исполнительным механизмом 21 концентрат выгружается из чана-реактора 2.

Если по одному из компонентов полученный концентрат не соответствует требованиям ГОСТа, то датчики 22 подают сигнал о несоответствии полученного продукта ГОСТУ. В этом случае вычислительным блоком 4 производится вычисление значений технологических параметров со следующим шагом, который уменьшается или возрастает в два раза в соответствии с коэффициентом регрессии. С новыми значениями шага производится следующая корректировка технологических параметров, как описано выше.

Способ позволит управлять всеми технологическими параметрами, влияющими на процесс обогащения, благодаря чему сохраняется целостность управления процессом, повысит качество получаемого концентрата и снизит потери со шламовым продуктом.

Формула изобретения

Способ автоматического управления процессом обогащения руд, включающий изменение соотношения твердого к жидкому в зависимости от измеряемого содержания извлекаемого металла в конечном продукте, отличающийся тем, что, с целью повышения качества управления, измеряют химикоминералогический состав руды, расходы хим . реагентов и время при обогащении, определяют оптимальные значения температуры, времени при обогащении, соотношения твердого к жидкому и расходов химреагентов в зависимости от измеренных параметров на основе регрессионной зависимости содержания извлекаемого металла в конечном продукте от измеряемых параметров при первом шаге регрессии, сравнивают измеряемое содержание извлекаемого металла в конечном продукте с заданным значением и в случае их расхождения определяют новые оптимальные значения температуры, времени при обогащении, соотношения твердого к жидкому и расходов химреагентов со следующим шагом регрессии до достижения измеряемого содержания извлекаемого металла в конечном продукте заданного значения.

1479099

Таблица 2

Содержание окиси хроТехнологические параметры

Опыт

Х, г/л Х, г/л Х, ч Х, С у Э ма в концентратах, (У), % уровень технологических параметров

Интервал

25

25 варьирования опыта

Таблица

Содержание окиси хрома в концентрате (У), %

Опыт

Х,, г/л Х, г/л

Х4, С

60 1:5

80 1:3

60 1:3

80 1:3

60 1:3

60 1:5

80 1:5

80 1:3

70 1:4

100

10

Интервал вар ьирова опыта

2

4

6

8

Основной

Основной уровень технологических параметров

100

125

2

4

2

1:5

1:3

1:3

1:3

1:5

1:5

1:5

1:3

1:4

34,40

15,68

17,28

20, 00

22,40

37,92

19,10

22,72

58,85

52,21

58,68

58,16

55,20

58,20

58,68

57,46

1479099

13

Та блица 4

Обогатимость руд

Технологические параметры

Х„, г/л Х, г/л Х,, ч Х, С Х,—

Составитель В. Алекперон

Редактор M. Андрушенко Текред И. Верес Корректор 1.,! опналона

Заказ 2468/5 Тираж 544 11одппсное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прп 1 К11Т СССР

113035, Москва. Ж вЂ” 35. Ра шелия наб.. д. 4;5

Производственно-издательский комбинат «Патент». г. Ужго1и>д. ул. Гагарина, 101

Трудно об огатимая

Среднеобогатимая

Легкообогатимая

38,6

39,3

61,0

113 31

245, 0

104,0

4,20

3,6

4,5

78

1:4,2

1:2,4

1:3